人教版物理选修1-1第二章第三节磁场对通电导线的作用同步训练
一、选择题（共15小题）
1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（ ）
A．安培力的方向可以不垂直于直导线
B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向
C．安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关
D．将直导线从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半
【答案】B
【知识点】安培力
【解析】解答：解：A、B、根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，故A错误，B正确；
C、磁场与电流不垂直时，安培力的大小为F=BILsinθ，则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关，故C错误；
D、当电流方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，将直导线从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半；将直导线在垂直于磁场的方向的平面内从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的 ，故D错误．
故选：B．
分析：本题考查了产生条件、大小与方向，当电流方向与磁场平行时不受安培力，根据左手定则可知安培力的方向与磁场垂直．引用公式F=BIL时，注意要求磁场与电流垂直，若不垂直应当将导线沿磁场与垂直于磁场分解，因此垂直时安培力最大，最大为F=BIL．
2．（2017高三上·长安模拟）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】解：天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A图的有效长度最长，磁场强度B和电流大小I相等，所以A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡．
故答案为：A．
【分析】天平原本处于平衡状态，天平越失去平衡的原因是因为线框所受到了安培力的作用，A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡．
3．（2016·枣庄模拟）如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点．P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点，在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（ ）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
【答案】A
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点可知条形磁铁的磁场的方向向外，电子向右运动，由左手定则可知，电子受到的条形磁铁对电子的作用力的方向向上．故选：A
【分析】本题提供的情景看似比较复杂，电子受到的洛伦兹力的方向可以由左手定则直接判定．要注意的是：对负电荷而言，四指所指方向为其运动的反方向．
4．在国际单位制中，磁感应强度的单位是（ ）
A．伏特 B．特斯拉 C．牛顿 D．安培
【答案】B
【知识点】磁感应强度；安培力；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A、伏特是电压的单位，故A错误；
B、特斯拉是磁感应强度的单位，故B正确．
C、牛顿是力的国际主单位，故C错误．
D、安培是电流的单位，故D错误．
故选：B．
【分析】对基本的物理量要掌握住物理量的单位和基本的物理公式，由此即可分析得出本题．
5．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，（ ）
A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用
B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用
C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力的作用
D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用
【答案】A
【知识点】安培力
【解析】【解答】在磁铁外部，磁感线从N极指向S极，长直导线在磁铁的中央正上方，导线所在处磁场水平向左方；导线电流垂直于纸面向外，由左手定则可知，导线受到的安培力竖直向下方；由牛顿第三定律可知，导线对磁铁的作用力竖直向上，因此磁铁对桌面的压力减小，小于磁铁的重力，磁铁没有运动趋势，磁铁不受摩擦力，故BCD错误，A正确．
故选：A．
【分析】先以通电导线为研究对象，由左手定则判断出导线受到安培力的方向；然后由牛顿第三定律求出磁铁受到磁场力的方向，最后判断磁铁对桌面的压力如何变化，判断磁铁受到的摩擦力方向．
6．如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F．为使F=0，可能达到要求的方法是（ ）
A．加水平向右的磁场 B．加水平向左的磁场
C．加垂直纸面向里的磁场 D．加垂直纸面向外的磁场
【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据左手定则可知，在MN中通入电流，在空间加上垂直与纸面的磁场，可以使MN受到向上的安培力，这样可以使MN受到绳子拉力为零，具体根据左手定则有：当MN中通入从M到N的电流时，要使安培力向上，可以加上垂直纸面向里的磁场，故ABD错误，C正确．
故选C．
【分析】以直导线MN为研究对象，开始没有电流时重力和绳子拉力大小相等，若使绳子上的拉力为零，则可以在该空间中加上磁场，使MN所受安培力方向向上即可．
7．（2017高一下·河北期末）如图所示，在匀强磁场中有一通电直导线，电流方向垂直纸面向里，则直导线受到安培力的方向是（ ）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
【答案】C
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】解：根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向下穿过手心，则手心朝上．四指指向电流方向，则指向纸里，拇指指向安培力方向：向左．
故选：C
【分析】通电直导线在磁场中受到的安培力方向利用左手定则判断．让磁感线穿过左手手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．
8．如图所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有（ ）
A．磁感应强度保持不变 B．减小磁感应强度
C．增大电流强度 D．减小电流强度
【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】由安培力的公式F=BIL 可得，增大磁感应强度 或增大电流强度均可实现安培力增大．
故选：C
【分析】通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式F=BIL可以安培力大小，由此来判断增大安培力的方法．
9．（2017高二上·惠州期末）下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A,C
【知识点】安培力
【解析】【解答】解：A图中电流方向与磁场垂直，因此受安培力作用，故A正确；
B图中电流方向与磁场方向相反，不受安培力作用，故B错误；
C图中电流方向与磁场方向垂直，受到安培力作用，故C正确；
D图中电流方向与磁场方向相同，故不受安培力作用，故D错误．
故选AC．
【分析】本题比较简单，考查了通电导体在磁场中受安培力的条件，当通电导体电流方向与磁场方向不在同一线上时，将受到安培力作用，安培力的方向可以通过左手定则进行判断．
10．（2017高二下·宁波期中）下面四幅图表示了磁感应强度B，电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】左手定则；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】解：A、磁场方向向上，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向向外．故A错误．
B、磁场方向向内，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向竖直向上．故B正确．
C、磁场方向向外，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向向下．故C错误．
D、磁场方向向左，速度方向向右，故不受洛仑兹力．故D错误．
故选：B．
【分析】伸开左手，让大拇指与四指方向垂直，并且在同一个平面内，磁感线通过掌心，四指方向与正电荷运动方向相同，大拇指所指的方向为洛伦兹力方向．
11．如图所示，匀强磁场中有一通电直导线，关于导线受到的安培力F，下列判断不正确的有（ ）
A．F方向向上 B．F与电流大小有关
C．F与磁感应强度大小有关 D．F与导线在磁场中的长度有关
【答案】A
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】A、如图可知，通电导线与磁场垂直，由左手定则可知，安培力向下，故A错误；
B由F=BIL可知，F与电流、磁感应强度、导线的长度有关，故BCD正确；
故选：A
【分析】通电直导线在磁场中受到的安培力方向利用左手定则判断．让磁感线穿过左手手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向，大小F=BIL．
12．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.1m，导线中的电流I=2A．该导线所受安培力的大小为（ ）
A．0.02N B．0.03N C．0.04N D．0.05N
【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】导线所受的安培力为：
F=BIL=0.2×2×0.1N=0.04N．
故选：C．
【分析】根据导线的长度、电流的大小和磁感应强度的大小，结合F=BIL求出安培力的大小．
13．如图所示的匀强磁场，磁感应强度为0.1T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度为0.1m，导线中电流为1A．该导线所受安培力的大小为（ ）
A．0.01 N B．0.02 N C．0.03 N D．0.04 N
【答案】A
【知识点】安培力
【解析】【解答】电流的方向与磁场垂直，则安培力F=BIL=0.1×1×0.1N=0.01N．
故选：A．
【分析】根据导线的长度、电流的大小、磁感应强度的大小，结合安培力公式求出安培力的大小．
14．如图所示，通有直流电的两平行金属杆MN和PQ放置在匀强磁场中，杆与磁场垂直，受到的安培力分别为F1、F2，关于力的方向，下列判断正确的是（ ）
A．F1、F2都向下 B．F1、F2都向上
C．F1向下，F2都向上 D．F1向上，F2都向下
【答案】D
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】根据左手定则可判断，MN受到的安培力向上，PQ受到的安培力向下，故D正确；
故选：D
【分析】根据左手安培定则即可判断通电直导线在磁场中的受力方向
15．将通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．若仅将导线中的电流增大为原来的3倍，则导线受到的安培力的大小（ ）
A．减小为原来的 B．保持不变
C．增大为原来的3倍 D．增大为原来的9倍
【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据F=BIL得，电力增大为原来的3倍，则安培力增大为原来的3倍．故C正确，A、B、D错误．
故选：C
【分析】电流与磁场垂直时，F=BIL，根据该公式判断安培力大小的变化
二、填空题（共5小题）
16．如图所示，一根质量为m的金属棒AC用长短相同的软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A到C方向的电流时，AC受到的安培力方向向 （选填“上”、“下”、“左”、“右”），若改变电流的方向，悬线受到的张力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”），若同时改变电流方向和磁场方向，金属棒受到的安培力方向 （选填“改变”或“不变”）
【答案】上；变大；不变
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据左手定则可知，AC受电场力方向向上；
改变电流方向，安培力向下，则AC受重力和向下的拉力及绳子的拉力而处于平衡；故悬线受到的拉力变大；
若同时改变电流方向和磁场方向，则由左手定则可知安培力的方向不变；
故答案为：上；变大；不变．
【分析】根据左手定则可得出安培力的方向；若改变电流方向，则安培力反向，根据共点力的平衡条件可分析张力变化．
17．在匀强磁场中，一小段长为10cm的通电导线，电流为5A，这条导线与磁场方向垂直时，受到的安培力为1N，则磁感应强度B的大小为 T．
【答案】2
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据F=BIL得，匀强磁场的磁感应强度为：
B= =2T
故答案为：2
【分析】根据安培力F=BIL求出磁感应强度的大小，
18．一位同学发现了这样一个有趣的现象：在家庭电路中，如图所示，当他把磁铁靠近通电后发白的灯丝时，灯丝发生颤动．产生上述现象的主要原因是：灯丝中通过 （填“交流”或“直流”）电流时，在磁场中会受到磁场对它的 （填“安培力”或“洛伦兹力”）作用，且该力的方向随 方向的改变而改变．
【答案】交流；安培力；电流
【知识点】安培力
【解析】【解答】当把磁铁靠近通电后发白的灯丝时，灯丝发生颤动．产生上述现象的主要原因是：灯丝中通过交流电流时，在磁场中受到磁场对它的安培力，电流的方向改变，安培力的方向改变．
故答案为：交流，安培力，电流．
【分析】家庭电路使用的是交流电，电流在磁场中会受到安培力．
19．一根1m的直导线，通有1A的电流，沿东西方向放置在地球赤道上．若该处地磁场磁感应强度大小为3×10﹣5T，试估算该导线所受地磁场的安培力大小为 N．
【答案】3×10﹣5
【知识点】安培力
【解析】【解答】安培力的公式可得：
F=BIL=3×10﹣5×1×1N=3×10﹣5N；
故答案为：3×10﹣5
【分析】通电导线与磁场垂直，根据F=BIL来计算安培力的大小即可
20．图中已经标出了磁场B的方向、通电直导中电流I的方向，在图中画出通电直导线在磁场中的受力方向．这个力是 力．
【答案】安培
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据左手定则，导体受到的安培力方向为竖直向上，故受力方向如图，这个力是安培力．
故答案为：如图，安培力
【分析】根据左手定则判断出安培力的方向，伸开左手，使大拇指与四指方向垂直，四指方向与电流方向相同，磁场方向垂直于掌心，大拇指所指方向为安培力的方向．
三、解答题（共5小题）
21．音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机．如图是某音圈电机的原理图，它是一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等．某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I．
（1）求此时线圈所受安培力的大小和方向．
（2）若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．
【答案】（1）由图可知，线圈的平面与磁场的方向垂直，由左手定则可得，线圈的里边与外边受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；线圈右边电流的方向向外，根据左手定则可得，受到的安培力的方向水平向右．由于线圈的平面与磁场的方向垂直，所以线圈所受安培力的大小：F=nBIL．
（2）线圈在安培力的作用下运动，根据功率的表达式可知：P=Fv=nBILv．
【知识点】安培力
【解析】【解答】（1）由图可知，线圈的平面与磁场的方向垂直，由左手定则可得，线圈的里边与外边受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；线圈右边电流的方向向外，根据左手定则可得，受到的安培力的方向水平向右．由于线圈的平面与磁场的方向垂直，所以线圈所受安培力的大小：F=nBIL．（2）线圈在安培力的作用下运动，根据功率的表达式可知：P=Fv=nBILv．
答：（1）线圈受到的安培力的大小为nIBL 方向：水平向右；（2）安培力的功率为nIBLv．
【分析】（1）由左手定则即可判断出安培力的方向，由F=BIL即可求出安培力的大小；（2）由功率的公式：P=Fv即可求出安培力的功率；
22．把一根长l=10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，
（1）当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为1.0×10﹣7N，则该磁场的磁感应强度为多少？
（2）若该导线中通以I2=3A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？
【答案】（1）由B= 代入数据得：B=5×10﹣7T
故磁场的磁感应强度为5×10﹣7T．
（2）由F=BIL 代入数据得：F=1.5×10﹣7N 方向竖直向上
故安培力的大小1.5×10﹣7N，方向竖直向上．
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】（1）由B=
代入数据得：B=5×10﹣7T
故磁场的磁感应强度为5×10﹣7T． （2）由F=BIL
代入数据得：F=1.5×10﹣7N
方向竖直向上
故安培力的大小1.5×10﹣7N，方向竖直向上．
【分析】（1）已知B与L互相垂直，根据安培力的公式F=BIL，求磁感应强度B．（2）根据安培力的公式F=BIL，求出安培力的大小，并用左手定则判断出安培力的方向．
23．如图所示，质量为1kg的金属杆放在相距1m的两水平轨道上，金属杆与轨道间的动摩擦因数为0.6，两轨道间存在着竖直方向的匀强磁场，当杆中通有方向如图所示大小为5A的恒定电流时，可使金属杆向右匀速运动（g=10m/s2）．
（1）判断两轨道间磁场方向；
（2）求磁感应强度B的大小．
【答案】（1）杆向右匀速运动，说明杆受到的安培力是向右的，根据左手定则可判断磁场方向竖直向上.
（2）金属杆匀速运动，合力为0，
竖直方向：FN=mg
水平方向：F安=BIL，F安=f
又：f=μFN
整理得：B=1.2T
【知识点】安培力
【解析】【解答】①杆向右匀速运动，说明杆受到的安培力是向右的，根据左手定则可判断磁场方向竖直向上；
②金属杆匀速运动，合力为0，
竖直方向：FN=mg
水平方向：F安=BIL，F安=f
又：f=μFN
整理得：B=1.2T；
答：①两轨道间磁场方向竖直向上；②磁感应强度B的大小1.2T．
【分析】左手定则的内容：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．根据左手定则的内容判断安培力的方向．
24．如图所示，有一匀强磁场，磁感应强度B=2T，有一段长L=2m的导线垂直磁场方向放置，当导线中通以I=0.5A的水平向右的电流时.
（1）判断导线所受安培力的方向是垂直导线向上还是向下；
（2）求导线所受到的安培力F的大小．
【答案】（1）根据左手定则知，安培力的方向垂直导线向上.
（2）导线所受的安培力大小F=BIL=2×0.5×2N=2N.
【知识点】安培力
【解析】【解答】（1）根据左手定则知，安培力的方向垂直导线向上．（2）导线所受的安培力大小F=BIL=2×0.5×2N=2N．
答：（1）安培力的方向垂直导线向上．（2）导线所受的安培力为2N．
【分析】根据左手定则判断安培力的方向，结合安培力的大小公式求出导线所受的安培力的大小．
25．如图，金属导轨水平放置，导轨间的距离为L，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成θ角．金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源．现把一根金属杆ab放在金属导轨上，金属杆静止．金属杆ab质量为m，长为L，电阻为R，求：
（1）通过金属杆ab的电流；
（2）棒ab受到的摩擦力，及棒ab对导轨的压力．
【答案】（1）导体不动，电路中只有电源和导体有电阻，所以有：I=
（2）金属杆ab静止，合外力为零，则：
安培力为：F=BIL
摩擦力为：f=Fsinθ
得：f=
支持力为：N=mg+Fcosθ
得：N=mg+
由牛顿第三定律得棒ab对导轨的压力为：N′=mg+
【知识点】安培力
【解析】【解答】（1）导体不动，电路中只有电源和导体有电阻，所以有：I= ；
(2)金属杆ab静止，合外力为零，则：
安培力为：F=BIL
摩擦力为：f=Fsinθ
得：f=
支持力为：N=mg+Fcosθ
得：N=mg+
由牛顿第三定律得棒ab对导轨的压力为：N′=mg+
【分析】（1）根据闭合电路的欧姆定律求的电流；（2）根据共点力平衡求棒ab受到的摩擦力，及棒ab对导轨的压力．
人教版物理选修1-1第二章第三节磁场对通电导线的作用同步训练
一、选择题（共15小题）
1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（ ）
A．安培力的方向可以不垂直于直导线
B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向
C．安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关
D．将直导线从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半
2．（2017高三上·长安模拟）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2016·枣庄模拟）如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点．P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点，在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（ ）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
4．在国际单位制中，磁感应强度的单位是（ ）
A．伏特 B．特斯拉 C．牛顿 D．安培
5．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，（ ）
A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用
B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用
C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力的作用
D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用
6．如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F．为使F=0，可能达到要求的方法是（ ）
A．加水平向右的磁场 B．加水平向左的磁场
C．加垂直纸面向里的磁场 D．加垂直纸面向外的磁场
7．（2017高一下·河北期末）如图所示，在匀强磁场中有一通电直导线，电流方向垂直纸面向里，则直导线受到安培力的方向是（ ）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
8．如图所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有（ ）
A．磁感应强度保持不变 B．减小磁感应强度
C．增大电流强度 D．减小电流强度
9．（2017高二上·惠州期末）下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2017高二下·宁波期中）下面四幅图表示了磁感应强度B，电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．如图所示，匀强磁场中有一通电直导线，关于导线受到的安培力F，下列判断不正确的有（ ）
A．F方向向上 B．F与电流大小有关
C．F与磁感应强度大小有关 D．F与导线在磁场中的长度有关
12．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.1m，导线中的电流I=2A．该导线所受安培力的大小为（ ）
A．0.02N B．0.03N C．0.04N D．0.05N
13．如图所示的匀强磁场，磁感应强度为0.1T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度为0.1m，导线中电流为1A．该导线所受安培力的大小为（ ）
A．0.01 N B．0.02 N C．0.03 N D．0.04 N
14．如图所示，通有直流电的两平行金属杆MN和PQ放置在匀强磁场中，杆与磁场垂直，受到的安培力分别为F1、F2，关于力的方向，下列判断正确的是（ ）
A．F1、F2都向下 B．F1、F2都向上
C．F1向下，F2都向上 D．F1向上，F2都向下
15．将通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．若仅将导线中的电流增大为原来的3倍，则导线受到的安培力的大小（ ）
A．减小为原来的 B．保持不变
C．增大为原来的3倍 D．增大为原来的9倍
二、填空题（共5小题）
16．如图所示，一根质量为m的金属棒AC用长短相同的软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A到C方向的电流时，AC受到的安培力方向向 （选填“上”、“下”、“左”、“右”），若改变电流的方向，悬线受到的张力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”），若同时改变电流方向和磁场方向，金属棒受到的安培力方向 （选填“改变”或“不变”）
17．在匀强磁场中，一小段长为10cm的通电导线，电流为5A，这条导线与磁场方向垂直时，受到的安培力为1N，则磁感应强度B的大小为 T．
18．一位同学发现了这样一个有趣的现象：在家庭电路中，如图所示，当他把磁铁靠近通电后发白的灯丝时，灯丝发生颤动．产生上述现象的主要原因是：灯丝中通过 （填“交流”或“直流”）电流时，在磁场中会受到磁场对它的 （填“安培力”或“洛伦兹力”）作用，且该力的方向随 方向的改变而改变．
19．一根1m的直导线，通有1A的电流，沿东西方向放置在地球赤道上．若该处地磁场磁感应强度大小为3×10﹣5T，试估算该导线所受地磁场的安培力大小为 N．
20．图中已经标出了磁场B的方向、通电直导中电流I的方向，在图中画出通电直导线在磁场中的受力方向．这个力是 力．
三、解答题（共5小题）
21．音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机．如图是某音圈电机的原理图，它是一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等．某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I．
（1）求此时线圈所受安培力的大小和方向．
（2）若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．
22．把一根长l=10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，
（1）当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为1.0×10﹣7N，则该磁场的磁感应强度为多少？
（2）若该导线中通以I2=3A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？
23．如图所示，质量为1kg的金属杆放在相距1m的两水平轨道上，金属杆与轨道间的动摩擦因数为0.6，两轨道间存在着竖直方向的匀强磁场，当杆中通有方向如图所示大小为5A的恒定电流时，可使金属杆向右匀速运动（g=10m/s2）．
（1）判断两轨道间磁场方向；
（2）求磁感应强度B的大小．
24．如图所示，有一匀强磁场，磁感应强度B=2T，有一段长L=2m的导线垂直磁场方向放置，当导线中通以I=0.5A的水平向右的电流时.
（1）判断导线所受安培力的方向是垂直导线向上还是向下；
（2）求导线所受到的安培力F的大小．
25．如图，金属导轨水平放置，导轨间的距离为L，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成θ角．金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源．现把一根金属杆ab放在金属导轨上，金属杆静止．金属杆ab质量为m，长为L，电阻为R，求：
（1）通过金属杆ab的电流；
（2）棒ab受到的摩擦力，及棒ab对导轨的压力．
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】安培力
【解析】解答：解：A、B、根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，故A错误，B正确；
C、磁场与电流不垂直时，安培力的大小为F=BILsinθ，则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关，故C错误；
D、当电流方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，将直导线从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半；将直导线在垂直于磁场的方向的平面内从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的 ，故D错误．
故选：B．
分析：本题考查了产生条件、大小与方向，当电流方向与磁场平行时不受安培力，根据左手定则可知安培力的方向与磁场垂直．引用公式F=BIL时，注意要求磁场与电流垂直，若不垂直应当将导线沿磁场与垂直于磁场分解，因此垂直时安培力最大，最大为F=BIL．
2．【答案】A
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】解：天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A图的有效长度最长，磁场强度B和电流大小I相等，所以A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡．
故答案为：A．
【分析】天平原本处于平衡状态，天平越失去平衡的原因是因为线框所受到了安培力的作用，A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡．
3．【答案】A
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点可知条形磁铁的磁场的方向向外，电子向右运动，由左手定则可知，电子受到的条形磁铁对电子的作用力的方向向上．故选：A
【分析】本题提供的情景看似比较复杂，电子受到的洛伦兹力的方向可以由左手定则直接判定．要注意的是：对负电荷而言，四指所指方向为其运动的反方向．
4．【答案】B
【知识点】磁感应强度；安培力；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A、伏特是电压的单位，故A错误；
B、特斯拉是磁感应强度的单位，故B正确．
C、牛顿是力的国际主单位，故C错误．
D、安培是电流的单位，故D错误．
故选：B．
【分析】对基本的物理量要掌握住物理量的单位和基本的物理公式，由此即可分析得出本题．
5．【答案】A
【知识点】安培力
【解析】【解答】在磁铁外部，磁感线从N极指向S极，长直导线在磁铁的中央正上方，导线所在处磁场水平向左方；导线电流垂直于纸面向外，由左手定则可知，导线受到的安培力竖直向下方；由牛顿第三定律可知，导线对磁铁的作用力竖直向上，因此磁铁对桌面的压力减小，小于磁铁的重力，磁铁没有运动趋势，磁铁不受摩擦力，故BCD错误，A正确．
故选：A．
【分析】先以通电导线为研究对象，由左手定则判断出导线受到安培力的方向；然后由牛顿第三定律求出磁铁受到磁场力的方向，最后判断磁铁对桌面的压力如何变化，判断磁铁受到的摩擦力方向．
6．【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据左手定则可知，在MN中通入电流，在空间加上垂直与纸面的磁场，可以使MN受到向上的安培力，这样可以使MN受到绳子拉力为零，具体根据左手定则有：当MN中通入从M到N的电流时，要使安培力向上，可以加上垂直纸面向里的磁场，故ABD错误，C正确．
故选C．
【分析】以直导线MN为研究对象，开始没有电流时重力和绳子拉力大小相等，若使绳子上的拉力为零，则可以在该空间中加上磁场，使MN所受安培力方向向上即可．
7．【答案】C
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】解：根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向下穿过手心，则手心朝上．四指指向电流方向，则指向纸里，拇指指向安培力方向：向左．
故选：C
【分析】通电直导线在磁场中受到的安培力方向利用左手定则判断．让磁感线穿过左手手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．
8．【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】由安培力的公式F=BIL 可得，增大磁感应强度 或增大电流强度均可实现安培力增大．
故选：C
【分析】通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式F=BIL可以安培力大小，由此来判断增大安培力的方法．
9．【答案】A,C
【知识点】安培力
【解析】【解答】解：A图中电流方向与磁场垂直，因此受安培力作用，故A正确；
B图中电流方向与磁场方向相反，不受安培力作用，故B错误；
C图中电流方向与磁场方向垂直，受到安培力作用，故C正确；
D图中电流方向与磁场方向相同，故不受安培力作用，故D错误．
故选AC．
【分析】本题比较简单，考查了通电导体在磁场中受安培力的条件，当通电导体电流方向与磁场方向不在同一线上时，将受到安培力作用，安培力的方向可以通过左手定则进行判断．
10．【答案】B
【知识点】左手定则；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】解：A、磁场方向向上，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向向外．故A错误．
B、磁场方向向内，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向竖直向上．故B正确．
C、磁场方向向外，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向向下．故C错误．
D、磁场方向向左，速度方向向右，故不受洛仑兹力．故D错误．
故选：B．
【分析】伸开左手，让大拇指与四指方向垂直，并且在同一个平面内，磁感线通过掌心，四指方向与正电荷运动方向相同，大拇指所指的方向为洛伦兹力方向．
11．【答案】A
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】A、如图可知，通电导线与磁场垂直，由左手定则可知，安培力向下，故A错误；
B由F=BIL可知，F与电流、磁感应强度、导线的长度有关，故BCD正确；
故选：A
【分析】通电直导线在磁场中受到的安培力方向利用左手定则判断．让磁感线穿过左手手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向，大小F=BIL．
12．【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】导线所受的安培力为：
F=BIL=0.2×2×0.1N=0.04N．
故选：C．
【分析】根据导线的长度、电流的大小和磁感应强度的大小，结合F=BIL求出安培力的大小．
13．【答案】A
【知识点】安培力
【解析】【解答】电流的方向与磁场垂直，则安培力F=BIL=0.1×1×0.1N=0.01N．
故选：A．
【分析】根据导线的长度、电流的大小、磁感应强度的大小，结合安培力公式求出安培力的大小．
14．【答案】D
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】根据左手定则可判断，MN受到的安培力向上，PQ受到的安培力向下，故D正确；
故选：D
【分析】根据左手安培定则即可判断通电直导线在磁场中的受力方向
15．【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据F=BIL得，电力增大为原来的3倍，则安培力增大为原来的3倍．故C正确，A、B、D错误．
故选：C
【分析】电流与磁场垂直时，F=BIL，根据该公式判断安培力大小的变化
16．【答案】上；变大；不变
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据左手定则可知，AC受电场力方向向上；
改变电流方向，安培力向下，则AC受重力和向下的拉力及绳子的拉力而处于平衡；故悬线受到的拉力变大；
若同时改变电流方向和磁场方向，则由左手定则可知安培力的方向不变；
故答案为：上；变大；不变．
【分析】根据左手定则可得出安培力的方向；若改变电流方向，则安培力反向，根据共点力的平衡条件可分析张力变化．
17．【答案】2
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据F=BIL得，匀强磁场的磁感应强度为：
B= =2T
故答案为：2
【分析】根据安培力F=BIL求出磁感应强度的大小，
18．【答案】交流；安培力；电流
【知识点】安培力
【解析】【解答】当把磁铁靠近通电后发白的灯丝时，灯丝发生颤动．产生上述现象的主要原因是：灯丝中通过交流电流时，在磁场中受到磁场对它的安培力，电流的方向改变，安培力的方向改变．
故答案为：交流，安培力，电流．
【分析】家庭电路使用的是交流电，电流在磁场中会受到安培力．
19．【答案】3×10﹣5
【知识点】安培力
【解析】【解答】安培力的公式可得：
F=BIL=3×10﹣5×1×1N=3×10﹣5N；
故答案为：3×10﹣5
【分析】通电导线与磁场垂直，根据F=BIL来计算安培力的大小即可
20．【答案】安培
【知识点】安培力
【解析】【解答】根据左手定则，导体受到的安培力方向为竖直向上，故受力方向如图，这个力是安培力．
故答案为：如图，安培力
【分析】根据左手定则判断出安培力的方向，伸开左手，使大拇指与四指方向垂直，四指方向与电流方向相同，磁场方向垂直于掌心，大拇指所指方向为安培力的方向．
21．【答案】（1）由图可知，线圈的平面与磁场的方向垂直，由左手定则可得，线圈的里边与外边受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；线圈右边电流的方向向外，根据左手定则可得，受到的安培力的方向水平向右．由于线圈的平面与磁场的方向垂直，所以线圈所受安培力的大小：F=nBIL．
（2）线圈在安培力的作用下运动，根据功率的表达式可知：P=Fv=nBILv．
【知识点】安培力
【解析】【解答】（1）由图可知，线圈的平面与磁场的方向垂直，由左手定则可得，线圈的里边与外边受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；线圈右边电流的方向向外，根据左手定则可得，受到的安培力的方向水平向右．由于线圈的平面与磁场的方向垂直，所以线圈所受安培力的大小：F=nBIL．（2）线圈在安培力的作用下运动，根据功率的表达式可知：P=Fv=nBILv．
答：（1）线圈受到的安培力的大小为nIBL 方向：水平向右；（2）安培力的功率为nIBLv．
【分析】（1）由左手定则即可判断出安培力的方向，由F=BIL即可求出安培力的大小；（2）由功率的公式：P=Fv即可求出安培力的功率；
22．【答案】（1）由B= 代入数据得：B=5×10﹣7T
故磁场的磁感应强度为5×10﹣7T．
（2）由F=BIL 代入数据得：F=1.5×10﹣7N 方向竖直向上
故安培力的大小1.5×10﹣7N，方向竖直向上．
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】（1）由B=
代入数据得：B=5×10﹣7T
故磁场的磁感应强度为5×10﹣7T． （2）由F=BIL
代入数据得：F=1.5×10﹣7N
方向竖直向上
故安培力的大小1.5×10﹣7N，方向竖直向上．
【分析】（1）已知B与L互相垂直，根据安培力的公式F=BIL，求磁感应强度B．（2）根据安培力的公式F=BIL，求出安培力的大小，并用左手定则判断出安培力的方向．
23．【答案】（1）杆向右匀速运动，说明杆受到的安培力是向右的，根据左手定则可判断磁场方向竖直向上.
（2）金属杆匀速运动，合力为0，
竖直方向：FN=mg
水平方向：F安=BIL，F安=f
又：f=μFN
整理得：B=1.2T
【知识点】安培力
【解析】【解答】①杆向右匀速运动，说明杆受到的安培力是向右的，根据左手定则可判断磁场方向竖直向上；
②金属杆匀速运动，合力为0，
竖直方向：FN=mg
水平方向：F安=BIL，F安=f
又：f=μFN
整理得：B=1.2T；
答：①两轨道间磁场方向竖直向上；②磁感应强度B的大小1.2T．
【分析】左手定则的内容：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．根据左手定则的内容判断安培力的方向．
24．【答案】（1）根据左手定则知，安培力的方向垂直导线向上.
（2）导线所受的安培力大小F=BIL=2×0.5×2N=2N.
【知识点】安培力
【解析】【解答】（1）根据左手定则知，安培力的方向垂直导线向上．（2）导线所受的安培力大小F=BIL=2×0.5×2N=2N．
答：（1）安培力的方向垂直导线向上．（2）导线所受的安培力为2N．
【分析】根据左手定则判断安培力的方向，结合安培力的大小公式求出导线所受的安培力的大小．
25．【答案】（1）导体不动，电路中只有电源和导体有电阻，所以有：I=
（2）金属杆ab静止，合外力为零，则：
安培力为：F=BIL
摩擦力为：f=Fsinθ
得：f=
支持力为：N=mg+Fcosθ
得：N=mg+
由牛顿第三定律得棒ab对导轨的压力为：N′=mg+
【知识点】安培力
【解析】【解答】（1）导体不动，电路中只有电源和导体有电阻，所以有：I= ；
(2)金属杆ab静止，合外力为零，则：
安培力为：F=BIL
摩擦力为：f=Fsinθ
得：f=
支持力为：N=mg+Fcosθ
得：N=mg+
由牛顿第三定律得棒ab对导轨的压力为：N′=mg+
【分析】（1）根据闭合电路的欧姆定律求的电流；（2）根据共点力平衡求棒ab受到的摩擦力，及棒ab对导轨的压力．
