《探究安培力》同步练习

探究安培力1.(安培力大小的计算及方向的判定)将长度为20cm、通有0.1A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1T.试求出各图中导线所受安培力的大小和方向.乂”X*UXfXJ.kl5q7,2：xxx*kxK(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0.02N安培力方向垂直导线水平向右(3)图中安培力大小为0.02N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=0.2X0.1X1N=0.02N;(3)安培力方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F=BIL=0.02N.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2.5A,导线长1cm,它受到的磁场力为5.0x102N.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5A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)2T(2)2T(3)不能肯定解析(1)由磁感应强度的定义式得F5.0X10B=IL=2.5X1X102T=2T.（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2T.（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=IF-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=B0L2cos45=boL2,A错误；平面BCFEXBo,而BC=L,CF=Lcos45=2L,所以平面BCFE的面积S=BCCF=*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4ABIPHIDMICD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=BILsin0c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（）MI算KIN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%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2cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2A时，它受到的磁场力大小为4X103N,问：(1)磁感应强度B是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到1cm,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5A,则它受磁场力F和磁感应强度B各是多少？答案(1)0.1T(2)2X103N0.1T(3)102N0.1T解析(1)根据磁感应强度的定义-3F4X103B=IL=2X2X102T=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=0.1T.根据磁感应强度的定义B=t可得，导线长度减小到1cm时，则它受磁场力F=BIL=0.1X2X102N=2X103N.(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=0.1T.根据磁感应强度的定义B=t可得，电流增大为5A时，则它受磁场力F=BIL=0.1X5X2X102N=102N.