安培力及其应用——高二物理鲁科版（2019）选择性必修二同步课时
作业
一、选择题（单选）
1.如图所示，三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，磁铁的N极在上、S极在下，固定不动。导体棒用图中a、b轻而柔软的细导线悬挂起来，它们与导体棒和电源构成回路（电源没有在图中画出），导线a接在直流电源的正极，导线b接在直流电源的负极，认为导体棒所在位置附近为匀强磁场。接通电源后，看到导体棒向右摆动；只改变电流方向，看到导体棒向左摆动。据本次实验操作的现象，下列说法正确的是( )
A.磁场越强，导体棒受到的安培力越大
B.电流越大，导体棒受到的安培力越大
C.电流的方向影响导体棒受到安培力的方向
D.磁场的方向影响导体棒受到安培力的方向
2.如图所示，为高中物理实验室常用的磁电式电流表的内部结构，基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，其物理原理就是通电线圈因受安培力而转动。电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。关于磁电式电流表，下列说法正确的是( )
A.铁质圆柱内部磁感应强度为零
B.如图所示的电流表指针只能顺时针转动
C.线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈转动
D.电流不为零，线圈停止转动后不再受到安培力
3.如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，下面用绝缘轻绳悬吊一个质量为M的通电导体棒B，在该导体棒中通以垂直纸面向外的电流（电路未画出），空间分布有竖直向下的匀强磁场（未画出）。若逐渐增大导体棒B中的电流大小，B被缓慢拉起，A仍保持静止不动，设圆环A受到的支持力为，静摩擦力为，B受到的拉力为，此过程中( )
A.水平向右，且逐渐增大 B.水平向左，且逐渐减小
C.不变，增大，增大 D.减小，增大，减小
4.一段长0.4 m，通有2.5 A电流的直导线，置于磁感应强度大小为2 T的匀强磁场中，关于它所受的安培力F，下列说法正确的是( )
A.F一定为2 N
B.F不可能为零
C.不论F多大，F、直导线和磁场的方向总是两两垂直
D.只要F不为零，F的方向总是垂直于直导线和磁场的方向
5.如图所示，一段圆心角为60°的圆弧形导线，通以电流I。若导线所在平面与纸面平行，匀强磁场方向垂直纸面向里，导线所受安培力的大小为；若磁感应强度大小不变方向改为平行于纸面沿半径向右，导线所受安培力的大小为。则为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，水平桌面上有一正三角形线框abc，线框由粗细相同的同种材料制成，边长为L，线框在与桌面成60°角斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac边与磁场方向垂直。现a、c两点接到直流电源上，流过ac边的电流大小为I，线框静止在桌面上，则线框受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
7.以下说法符合事实的是( )
A.带电粒子在磁场中必然受到洛仑兹力的作用
B.通电导线在磁场中一定受到安培力的作用
C.带电粒子在磁场中运动时一定受到洛仑兹力的作用
D.带电粒子在电场中一定受到静电力的作用
8.如图所示，三根长为L的平行直线电流在空间构成以a为顶点的等腰直角三角形，其中a、b电流的方向垂直纸面向里，c电流方向垂直纸面向外，其中b、c电流大小为I，在a处产生的磁感应强度的大小均为B，导线a通过的电流大小为，则导线a受到的安培力为( )
A.，方向水平向左 B.，方向水平向右
C.，方向竖直向上 D.，方向竖直向上
9.下列关于电流的磁场和通电导体在匀强磁场中所受安培力的判断正确的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示，半径为r的金属圆环中，有大小为I、顺时针方向的恒定电流，圆环平面与匀强磁场垂直且与磁场边界线相切于P点，磁感应强度大小为B。现将圆环绕P点在其平面内沿顺时针方向转过60°。则稳定后圆环受到的安培力大小为( )
A.BIr B. C. D.2BIr
11.如图所示，有一个边长为L的立方体空间，一长度为的导体棒沿AP方向放置。空间内加上某一方向的匀强磁场（图中未画出）.磁感应强度的大小为B。在导体棒中通以从A至P、大小为I的电流，则关于导体棒受到的安培力，下列说法中正确的是( )
A.若磁场沿M指向A的方向，安培力的大小为
B.若磁场沿M指向A的方向，安培力的大小为
C.若磁场沿M指向Q的方向，安培力的大小为
D.若磁场沿M指向Q的方向，安培力的大小为
12.一段长0.2m，通过2.5A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是( )
A.如果一定是1N
B.如果，B也一定为零
C.当F有最大值时，通电导线一定与磁场平行
D.如果，F有可能是1N
13.如图所示，将一质量分布均匀，电阻率不变的导线围成正五边形，在两点用导线与恒压电源相连接，空间中存在垂直正五边形所在平面向外的匀强磁场（图中未画出），接通电源后边所受的安培力大小为F。已知。若在两点用导线与该恒压电源连接，则接通后正五边形所受安培力大小为( )
A. B. C. D.
14.通电导线在磁场中受到的力称为安培力，下列关于安培力的说法正确的是( )
A.安培力的方向、电流的方向、磁场的方向可能在同一平面内
B.当磁感应强度的方向与通电导线的方向平行时，导线受到的安培力为零
C.电流大小发生改变，安培力大小一定发生改变
D.磁感应强度的方向发生改变，安培力的大小一定发生改变
15.下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )
A. B. C. D.
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.本实验没有改变磁场强度大小，无法得到磁场强度大小与安培力大小的关系，故A错误；
B.本实验没有改变电流大小，无法得到电流强度与安培力大小的关系，故B错误；
C.根据实验现象可知，电流的方向影响导体棒受到安培力的方向，故C正确；
D.本实验没有改变磁场方向，无法得到磁场方向与安培力方向的关系，故D错误。
故选C。
2.答案：C
解析：A.铁质圆柱没有将磁场屏蔽，内部有磁场，即铁质圆柱内部磁感应强度不为零，故A错误；B.当没有通入电流时，如图所示的电流表指不转动，停在中间，当通入方向不同的电流时，指针顺时针转动或逆时针转动，故B错误；CD.线圈中通电流时，线圈受到安培力的作用使线圈转动，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动，随着弹力的增加，当弹力与安培力平衡时线圈停止转动，故C正确，D错误。故选C。
3.答案：C
解析：根据左手定则，可判断B所受安培力的方向向右，安培力大小为，可知电流增大，B所受安培力逐渐增大，对A、B整体受力分析，如图甲所示，由平衡条件得，可知不变，水平向左，且逐渐增大，A、B、D错误；隔离分析B，受力分析如图乙所示，由平衡条件知被缓慢地拉起的过程中，θ增大，所以增大，C正确。
4.答案：D
解析：直导线与磁场的方向成θ角时，直导线所受的安培力，则当时，，当时，F为零，AB错误。直导线与磁场的方向不一定互相垂直，C错误。由左手定则可知，只要F不为零，F的方向总是垂直于直导线和磁场的方向，D正确。
5.答案：A
解析：当磁场方向垂直纸面向里时，通电导线的有效长度如下图中红线所示
根据安培力的定义，结合几何关系，可得导线所受安培力大小为
当磁场方向水平向右时，通电导线的有效长度如下图中红线所示
根据安培力的定义，结合几何关系，可得导线所受安培力大小为
所以
故选A。
6.答案：C
解析：根据题意可知正三角形框架接入电路后，ac边与abc边并联，通过ac边的电流大小为I，则通过ab、bc边的电流大小为；因为ac边与磁场方向垂直，ab边、bc边在磁场中总的等效长度为L，故线框所受安培力大小为，故选C。
7.答案：D
解析：磁场对静止的带电粒子没有作用力，A错误；运动的带电粒子速度方向与磁场的方向平行时也不受洛伦兹力的作用，C错误；通电导线平行于磁场时不受安培力的作用，B错误；带电粒子在电场中一定受到静电力的作用，D正确.
8.答案：D
解析：B、C电流在a处产生的酳感应强度的大小分别为B，根据矢量的叠加规则，结合几何关系可得，a处的磁感应强度为
方向水平向左，再由左手定则可知，导线a安培力方向坚直向上，大小为
故选A
9.答案：D
解析：A.该图中电流和磁场平行，则不受安培力作用，选项A错误；B.根据左手定则可知，该电流受的安培力方向向上，选项B错误；C.根据左手定则可知，该电流受的安培力方向水平向右，选项C错误；D.根据左手定则可知，该电流受的安培力方向垂直直导线斜向右下，选项D正确。故选D。
10.答案：C
解析：稳定后，金属圆环在磁场中的有效长度为，则此时金属圆环受到的安培力大小为，故选C。
11.答案：B
解析：AB.若磁场沿M指向A的方向，在平面ACPM中对磁感应强度沿AP和与AP垂直的方向分解，如图
则与电流垂直的磁感应强度分量
安培力大小，故A错误，B正确；
CD.若磁场沿M指向Q的方向，对磁场沿平行、垂直于面ACPM的方向分解，如图
分量
则在ACPM中，安培力大小
分量同样要产生安培力，因此安培力肯定要大于，故CD错误。
故选B。
12.答案：D
解析：A.如果，当直导线垂直于磁场时，则由公式可得安培力的大小为若不垂直，则通电导线受到的安培力小于1N，故A错误；B.如果，直导线可能与磁场平行，则B不一定为零，故B错误;C.如果F有最大值，通电导线一定与B垂直，故C错误;D.如果，若垂直放置时，则安培力大小为因此F有可能是1N，故D正确;故选D。
13.答案：A
解析：设恒压电源电压为U，磁感应强度为B，边长为L，每个边的电阻为R。在两点用导线与恒压电源相连接时，ab边电流为则若在a、d两点用导线与该恒压电源连接，则abcd电流为，aed电流为由几何关系，三角形acd为顶角36°的等腰三角形，由正弦定理得则aed、abcd的有效长度均为则正五边形所受安培力大小为联立求得，A正确。故选A。
14.答案：B
解析：A.根据左手定则可知，安培力的方向、电流的方向、磁场的方向不可能在同一平面内，故A错误;B.当磁感应强度的方向与通电导线的方向平行时，导线受到的安培力为零，故B正确;C.当磁感应强度的方向与通电导线的方向平行时，安培力大小为0，当电流大小发生改变，安培力大小仍为0，故C错误;D.匀强磁场中，当磁感应强度的方向与通电导线的方向垂直时，安培力大小为；当磁感应强度的方向反向时，安培力的大小不变，仍为，故D错误。故选B。
15.答案：C
解析：A.由左手定则可知磁场对通电直导线的作用力方向向右，故A错误；B.由左手定则可知磁场对通电直导线的作用力方向向下，故B错误；C.由左手定则可知磁场对通电直导线的作用力方向向下，故C正确；D.电流方向与磁感应强度方向平行，磁场对通电直导线没有力的作用，故D错误。故选C。
