2018_2019學年高中物理重難點強化練（五）安培力的大小和方向（含解析）新人教版.docx

安培力的大小和方向1關(guān)于通電導線所受安培力F的方向，磁場B的方向和電流I的方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是()AF、B、I三者必須保持相互垂直BF必須垂直B、I，但B、I可以不相互垂直CB必須垂直F、I，但F、I可以不相互垂直DI必須垂直F、B，但F、B可以不相互垂直解析：選B安培力F總是與磁場B方向和電流I方向決定的平面垂直，但B與I(即導線)可以垂直，也可以不垂直，通電導線受安培力時，力F與磁場及力F與導線都是垂直的，故A、C、D均錯，B正確。2.如圖所示，直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如果直導線可以自由地運動，且通以從a到b的電流，則導線ab受磁場力后的運動情況()A從上向下看，順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B從上向下看，順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C從上向下看，逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D從上向下看，逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管解析：選D通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向在其內(nèi)部為從右向左，外部為從左向右。通電直導線左側(cè)所處的磁場方向斜向上，右側(cè)導線所處的磁場方向斜向下，則由左手定則可知，直導線左側(cè)受力方向向外，直導線右側(cè)受力方向向里，故從上向下看為逆時針轉(zhuǎn)動；當轉(zhuǎn)過90時，由左手定則可得直導線受力向下，故D選項正確。3如圖所示，兩個圓形線圈P和Q，懸掛在光滑絕緣桿上，通以方向相同的電流，若I1I2，P、Q受到安培力大小分別為F1、F2，則P和Q()A相互吸引，F(xiàn)1F2B相互排斥，F(xiàn)1F2C相互排斥，F(xiàn)1F2D相互吸引，F(xiàn)1F2解析：選D兩個圓形線圈，電流同向，根據(jù)同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，知兩線圈相互吸引。根據(jù)牛頓第三定律知，線圈P對線圈Q的力和線圈Q對線圈P的力大小相等，方向相反，故D正確。4.多選通電矩形線框abcd與長直通電導線MN在同一平面內(nèi)，如圖所示，ab邊與MN平行。關(guān)于MN產(chǎn)生的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是()A線框有兩條邊所受的安培力方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相等C線框所受的安培力的合力方向向左D線框所受的安培力的合力方向向右解析：選BD由安培定則可知導線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反。ab邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd，因為ab所處的磁場較強，cd所處的磁場較弱，故FabFcd，線框所受合力方向向右。選項B、D正確。5.在同一平面內(nèi)有四根彼此絕緣的通電直導線，如圖所示，四根導線中的電流I4I3I2I1。要使O點的磁場增強，則應(yīng)切斷哪一根導線中的電流()AI1BI2CI3DI4解析：選D根據(jù)安培定則可知I1、I2、I3、I4在O點產(chǎn)生的磁場方向分別為垂直于紙面向里、向里、向里、向外，又I3I4，故切斷I4可使O點的磁場增強，選項D正確。6.如圖所示，一重為G1的通電圓環(huán)置于水平桌面上，圓環(huán)中電流方向為順時針方向(從上往下看)，在圓環(huán)的正上方用輕繩懸掛一條形磁鐵，磁鐵的中心軸線通過圓環(huán)中心，磁鐵的上端為N極，下端為S極，磁鐵自身的重力為G2。則關(guān)于圓環(huán)對桌面的壓力F和磁鐵對輕繩的拉力F的大小，下列關(guān)系中正確的是()AFG1，F(xiàn)G2BFG2CFG1，F(xiàn)G1，F(xiàn)G2解析：選D順時針方向的環(huán)形電流可以等效為一個豎直放置的小磁針，由安培定則可知，“小磁針”的N極向下，S極向上，故與磁鐵之間的相互作用力為斥力，所以圓環(huán)對桌面的壓力F將大于圓環(huán)的重力G1，磁鐵對輕繩的拉力F將小于磁鐵的重力G2，選項D正確。7已知長沙市區(qū)地磁場的磁感應(yīng)強度B約為4.0105 T，其水平分量約為3.0105 T；若市區(qū)一高層建筑安裝了高50 m的豎直金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，當帶有正電的烏云經(jīng)過避雷針的上方時，經(jīng)避雷針開始放電，電流方向自上而下，大小為1.0105 A，此時金屬桿受到地磁場對它的安培力方向和大小分別為()A方向向西，大小約為150 NB方向向西，大小約為200 NC方向向東，大小約為150 ND方向向東，大小約為200 N解析：選C當帶有正電的烏云經(jīng)避雷針放電時，放電電流方向沿避雷針向下，若面向北方而立，則空間水平磁場均為“”，則右方為東方，左方為西方向，如圖，由左手定則判定可知金屬桿所受安培力的方向向東，大小為FBIL3.0105110550 N150 N，故C正確。8.兩條直導線互相垂直，如圖所示，但相隔一個小距離，其中一條AB是固定的，另一條CD能自由轉(zhuǎn)動。當直流電流按如圖所示方向通入兩條導線時，CD導線將()A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導線ABB順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導線ABC逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導線ABD逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導線AB解析：選D根據(jù)電流方向相同時導線相互吸引，相反時則排斥，可知CD導線將逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導線AB，所以D正確。9多選如圖所示，直導線處于足夠大的磁場中，與磁感線成30角，導線中通過的電流為I，為了增大導線所受的安培力，可采取的辦法是( )A增大電流IB增加直導線的長度C使導線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)30角D使導線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)45角解析：選AB由公式FBIL，當增大電流時，可增大通電導線所受的磁場力，故A正確；由公式FBIL，當增加直導線的長度時，可增大通電導線所受的磁場力，故B正確；當使導線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)30時，導線沿磁場方向投影長度為零，則所受磁場力為零，故C錯誤；當使導線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)45時，導線沿磁場方向投影長度縮短，則所受磁場力變小，故D錯誤。10多選如圖所示，一個半徑為R的導電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點的磁感應(yīng)強度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法正確的是( )A導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上B導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向下 C導電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D導電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin 解析：選AD把磁感應(yīng)強度分解為水平分量與豎直分量，豎直方向的磁場對環(huán)形電流的安培力為零，由左手定則可知，水平方向的磁場對環(huán)形電流的安培力豎直向上，即導電圓環(huán)所受安培力豎直向上，故A正確，B錯誤。水平磁場對電流的安培力FB水平I2R2BIRsin ，故C錯誤，D正確。11如圖所示，兩平行導軌間的距離L0.40 m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角為37，在導軌所在的平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B0.50 T，方向垂直于導軌所在平面向上的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源。現(xiàn)把一個質(zhì)量m0.04 kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直、且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R02.5 ，金屬導軌電阻不計，g取10 m/s2。已知sin 370.60，cos 370.80，求：(1)通過導體棒的電流；(2)導體棒受到的安培力大小；(3)導體棒受到的摩擦力。解析：(1)導體棒、金屬導軌和直流電源構(gòu)成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I1.5 A。(2)導體棒受到的安培力：F安BIL0.30 N。(3)導體棒所受重力沿斜面向下的分力F1mgsin 370.24 N。由于F1小于安培力，故導體棒受沿斜面向下的摩擦力f，根據(jù)共點力平衡條件mgsin 37fF安解得：f0.06 N，方向沿導軌向下。答案：(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N，方向沿導軌向下12如圖所示，PQ和EF為水平放置的平行金屬導軌，間距為L1.0 m，導體棒ab跨放在導軌上，棒的質(zhì)量為m20 g，棒的中點用細繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M30 g。在垂直導軌平面方向存在磁感應(yīng)強度B0.2 T的勻強磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10 m/s2。若導軌是粗糙的，且導體棒與導軌間的最大靜摩擦力為導體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動。應(yīng)該在棒中通入多大的電流；電流的方向如何。解析：因為導軌粗糙，設(shè)導體棒的最大靜摩擦力大小為fm，且fm0.5mg0.1 N，物體c的重力為GMg0.3 N，可知最大靜摩擦小于物體c的重力，即要保持導體棒靜止，則安培力方向必須