《探究安培力》同步练习3

探究安培力1 .(安培力大小的计算及方向的判定)将长度为20 cm、通有0.1 A电 流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图7所示，已知 磁感应强度为1 T.试求出各图中导线所受安培力的大小和方向.乂 ” X * UX f XJ .kl5q7,2：xxx * k x K(I )(2)3)图7答案(1)图中安培力大小为0导线与磁感线平行(2)图中安培力大小为0.02 N安培力方向垂直导线水平向右(3)图中安培力大小为0.02 N安培力方向在纸面内垂直导线斜向上 解析 由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行， 所以安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右， 大小F = ILB = 0.2X0.1X 1 N = 0.02 N; (3)安培力方向在纸面内垂直 导线斜向上，大小 F = BIL = 0.02 N.2 .(对磁感应强度大小的理解与计算)磁场中放一根与磁场方向垂直 的通电导线，它的电流是2.5 A,导线长1 cm,它受到的磁场力为5.0 x 10 2 N.求：(1)这个位置的磁感应强度；(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A时，这一位置的磁感应强度多大；(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这里没有 磁场？答案 (1)2 T (2)2 T (3)不能肯定解析(1)由磁感应强度的定义式得2T = 2 T.F 5.0X10 B= L=-2IL 2.5X1X10 （2）磁感应强度B是由磁场自身决定的，和导线的长度L、电流I的大 小无关，所以该位置的磁感应强度还是 2 T.（3）如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：该处 没有磁场；该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行.题组一对磁感应强度概念及公式的理解1 .（单选）关于磁感应强度，下列说法中正确的是（）A.若长为L、电流为I的导体在某处受到的磁场力为 F,则该处的 磁感应强度必为ILB.由B =知，B与F成正比，与IL成反比C.由B =，知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场D.由F=ILB知，与磁场方向垂直的一小段通电导体受到的磁场力F与IL成正比答案 D解析 公式B=IL或F = ILB成立的前提条件是电流与磁场方向垂直， 故选项A错误；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不 放通电导线无关，故选项B、C错误；当B为定值时，与磁场方向垂 直的一小段通电导体受到的磁场力 F与IL成正比，选项D正确.2 .（双选）一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F,则可以用、表示磁感应强度B的是（）ABCD答案 AC解析 当通电导线垂直于磁场方向时，可用 F表示B.故选A、C.3 .（双选）将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各物理量间关系的是（）匕E忆忆ABCD答案 BC解析 由B = 1F = BIL知：匀强磁场中B恒定不变，故B正确，D错误.B、L 一定时，F与I成正比，故C正确，A错误.故选B、C.4 .（单选）如图1所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流强 度大小都相同，且ab= ac= ad,则a点的磁感应强度的方向是（）与b ； d如图1A.垂直纸面指向纸里B.垂直纸面指向纸外C.沿纸面由a指向bD.沿纸面由a指向d答案 D解析每根导线在a点产生的磁感应强度大小相等，关键是确定每根 导线在a处产生的磁感应强度的方向，由矢量合成法则 号，一号 求合磁感应强度，判知D正确.短题组二对磁通量认识及计算5.（单选）如图2所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置 处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面.若磁 感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为（）图2A. tBR2B.后产C. nBR2D. n；Br2答案 B解析 磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为一,而并非底2,故B项对.6.（双选）如图3所示是等腰直角三棱柱，具平面 ABCD为正方形， 边长为L,它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强 度为B。，则下列说法中正确的是（）E“H图3A.穿过ABCD平面的磁通量大小为BoL2B.穿过BCFE平面的磁通量大小为BoL2C.穿过ADFE平面的磁通量大小为零 D.穿过整个三棱柱的磁通量为零 答案 CD解析 根据=BS因此穿过ABCD平面的磁通量=B0L2cos 45 = bL2, A 错误；平面 BCFEXBo,而 BC= L, CF=Lcos 45 =孝 L,所以平面BCFE的面积S= BC CF = *2L2,因而 =BS=当 BL2, B错误；平面ADFE在垂直B。的方向上的投影面积为零，所以 穿过的磁通量为零，C正确；若规定从外表面穿入三棱柱的磁通量为 正，那么由三棱柱内表面穿出时的磁通量就为负，而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此穿过整个三棱柱的磁通量为零，D正确.故选C、D.题组三安培力方向的判定7 .（单选）下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正 确的是（）ABCD答案 C8 .（单选）关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是（）A. F、B、I三者必须保持相互垂直B. F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C. B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D. I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直答案 B解析 安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B 与I（即导线）可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力 F 与磁场及导线都是垂直的，故 A、C、D均错，B正确.9 .（单选）如图4所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁 组成.当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度.下列各俯视图中能正确表示磁场方向的是（）图4AB:nnnDE口一丁（| dm CD答案 B解析由左手定则可知，图A所示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后，图B所示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前， 图C、 D所示炮弹不受安培力，只有B符合实际.题组四 对安培力公式F = BILsin 0c的理解应用10 .（单选）如图5所示，一根有质量的金属棒 MN,两端用细软导线 连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从 M流向N,此时悬线上有拉力，为了使 拉力等于零，可以（）M I 算 K IN图5A.适当减小磁感应强度B.使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向答案 C解析 首先对MN进行受力分析：其受竖直向下的重力G、受两根软 导线的竖直向上的拉力和安培力.当其处于平衡状态时： 2F + BIL = mg,重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0,应增大安培力BIL, 所以可增大磁场的磁感应强度 B或增大通过金属棒中的电流I,或二 者同时增大，只有C项正确.11 .（单选）如图6所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位 置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力是（）A.数值变大，方向不变B.数值变小，方向不变C.数值不变，方向改变D.数值、方向均改变答案 B解析 安培力F=BIL,电流不变，垂直磁场的直导线的有效长度减 小，安培力减小，安培力的方向总是垂直 B、I所构成的平面，所以 安培力的方向不变，B对，故选B.12.（单选）如图7所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为 B的 匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直.线段ab、bc和 cd的长度均为L,且/ abc= / bcd= 135.流经导线的电流为I,方向 如图中箭头所示.导线abcd段所受到的磁场的作用力的合力为（）图7A.方向沿纸面向上，大小为（42+1）ILBB.方向沿纸面向上，大小为（也一1）ILBC.方向沿纸面向下，大小为（2+1）ILBD.方向沿纸面向下，大小为（V21）ILB答案 A解析导线abcd段的有效长度为线段ad,由几何知识知Lad=2 + 1）L,故导线abcd段所受的合力大小F = ILadB=（V2+ 1）ILB,导线有 效长度的电流方向为a-d,据左手定则可以确定导线所受合力方向 竖直向上，故A项正确.13.（单选）如图8所示，倾斜导轨宽为L,与水平面成口角，处在方 向竖直向上、磁感应强度为 B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导 轨上.当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力F（ ）图8A.方向垂直ab杆沿斜面向上B.方向垂直ab杆水平向右C. F=BILcos 认D. F=BILsin 认答案 B解析 由题图知电流方向由b-a且与磁场方向垂直，根据左手定则 可知安培力垂直ab水平向右，由安培力计算公式可得 F=BIL,故选 B.14.匀强磁场放置长2 cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的 电流为2 A时，它受到的磁场力大小为4X103 N,问：(1)磁感应强度B是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到1 cm,则它受到的磁场力F和磁感 应强度B各是多少？(3)若导线长度不变，电流增大为5 A,则它受磁场力F和磁感应强度 B各是多少？答案 (1)0.1 T (2)2X10 3 N 0.1 T (3)10 2 N 0.1 T解析(1)根据磁感应强度的定义 - -3 F 4X10 3B=IL = 2X2X10 2 T = 0.1,(2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定，不因导线长度的改变而改变，因此，B= 0.1 T.根据磁感应强度的定义 B=t可得，导线长度减小到1 cm时，则它 受磁场力F =BIL =0.1X2X10 2 N = 2X10 3 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此， B = 0.1 T.根据磁感应强度的定义B = t可得，电流增大为5 A时，则它受磁场 力 F =BI L=0.1X5X2X10 2 N=10 2 N.