1、课时分层作业(十六)安培力的应用(时间：40分钟分值：100分)基础达标练选择题(本题共8小题，每小题6分)1(多选)磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是()A使磁场成圆柱形，以便线圈转动B使线圈平面在水平位置时与磁感线平行C使线圈平面始终与磁感线平行D使线圈受电磁力矩始终最大CD线圈平面始终和磁感线平行，可使线圈在转动过程中所受电磁力矩始终最大，MNBIS，以保证转动效果，若磁场是匀强磁场，则当线圈转至和磁场垂直时，磁力矩为零2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
2、与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半B本题考查安培力的大小和方向安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B正确；安培力FBILsin ，其中是导线与磁场方向的夹角，所以C错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的大小不仅与有效长度有关，还与导线在磁场中的相对位置有关，D错误3(多选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是()A超导体的电阻为零B超导体的磁性很强C超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反D超导体电流产生的磁力与列车重力平衡CD列车能够悬浮，必定受到了向上的力，这个力就是车上超导体电
3、磁铁形成的磁场与轨道上线圈中电流形成的磁场之间所产生的相斥力，这个力与列车重力平衡，列车才能悬浮因此两磁场方向必须相反，故C、D正确超导体无电流时，即使电阻为零，也不能产生磁场，因此列车也不能悬浮，则A、B错误4如图所示，表面光滑的金属圆环CD固定在绝缘的水平面上，在圆环上放置一根直导线AB，直导线AB与圆环CD相互绝缘，且直导线的中点与圆环的圆心重合则当两者通以图示方向的电流时，导线AB的运动情况是()A在圆环CD上移动B向C方向平行移动C向D方向平行移动D仍然静止不动B假设直导线固定不动，根据右手螺旋定则知，直导线上方的磁场垂直纸面向外，下方磁场垂直纸面向里在环形导线的上方和下方各取小微元
4、电流，根据左手定则，上方的微元电流所受安培力向下，下方的微元电流所受安培力向下，则环形导线的运动情况是向下运动因此根据相对运动，则可知，直导线向上运动，即向C方向平动故B正确，A、C、D错误5.如图所示，在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电线圈abcd，最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内，则通电线圈运动的情况是()Aab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向下运动Bab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向下运动Cab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向上运动Dab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向上运动B在图示位置时，根据左手定则判断可知：ad边左半边所受磁场力方向向里，右半边所受磁场力方向
5、向外，则ab边转向纸里，cd边转向纸外，从图示位置转过90时，根据左手定则判断可知：ad边所受磁场力方向向下，所以线圈ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向下运动，故B正确，A、C、D错误6如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO自由转动，现通以图示方向电流，沿OO看去会发现()AA环、B环均不转动BA环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动CA环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动DA环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止D由安培定则可得，A环产生的磁场的方向向下，B环产生的磁场的方向向左，两个磁场相互作用后有磁场的方向趋向一致的趋势，所以
6、A环顺时针转动，B环逆时针转动二者相互靠拢直至重合故D正确，A、B、C错误7(多选)如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中()甲乙A当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外BC将圆形线圈看作由无数小段直导线组成，由左手定则可以判断，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的
7、方向垂直于纸面向外，选项B正确，A错误；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，选项C正确，D错误8(多选)如图所示，一根通电的直导体放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是()A一直增大B先减小后增大C先增大后减小D始终为零AB若F安mgsin ，摩擦力向下，随F安增大而一直增大，A正确能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1如图所示，取一柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”当电池与铝箔接通时()A铝箔条中部向磁铁S极运动B铝箔
8、条中部向磁铁N极运动C铝箔条中部向下方运动D铝箔条中部向上方运动D由题意，可知，通过“天桥”的电流方向由外向内，而磁场方向由N到S极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，故A、B、C错误，D正确2(多选)图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向分布的，线圈中a、b两条导线的长均为L，通有方向如图乙所示的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则()甲乙A该磁场是匀强磁场B线圈平面总与磁场方向垂直C线圈将沿顺时针方向转动Da、b导线受到的安培力的大小总为ILBCD磁场是均匀地辐向分布，越接近转轴，磁场越强磁感线始终与线圈平面平行，即始终与线圈边垂直，A、B错
9、根据安培力公式知a、b导线受到的安培力的大小总为ILB，D对图示位置，a、b导线受到的安培力的方向分别向上和向下，故线圈将沿顺时针方向转动，C对3如图所示，A、B、C三根平行通电直导线质量均为m，通入的电流大小均相等，其中C中的电流方向与A、B中的电流方向反向，A、B放置在粗糙的水平面上，C静止在空中，三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，且三根导线均保持静止，重力加速度为g，则A导线受到B导线的作用力大小和方向为()Amg，方向由A指向BBmg，方向由B指向ACmg，方向由A指向BDmg，方向由B指向AA导线C受重力，A、B对C的作用力，如图所示：由题意可知FACFBC由几何关系得2F
10、ACcos 30mg解得FACmg由于三根通电导线电流相等，距离相等，所以各导线间安培力大小相等，所以FABFACmg同向电流相吸异向电流相斥可判断A导线受到B导线的作用力方向由A指向B，故A正确，B、C、D错误4如图所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码后，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知()A磁感应强度方向垂直纸面向里，BB磁感应强度方向垂直纸面向里，BC磁感应强度方向垂直纸面
11、向外，BD磁感应强度方向垂直纸面向外，BB电流反向时，右边再加质量为m的砝码后，天平重新平衡，说明安培力的方向原来竖直向下，由左手定则，知磁感应强度方向垂直纸面向里，设线圈质量为m0，根据平衡条件有m1gm2gNBIlm0gm1gm2gmgNBIlm0g由解得B.二、非选择题(28分)5.(14分)如图所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两个相同的弹簧悬挂成水平状态，并使其位于垂直纸面向里的匀强磁场中当金属棒中通过0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长g取10 m/s2，问：(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)当金属棒由a到b通过0.2 A电流时，弹簧伸长1 cm；如
12、果电流方向由b到a，而电流大小不变，则弹簧的伸长量又是多少？解析(1)因弹簧不伸长，结合安培力的公式得BILmg故BT0.5 T.(2)当金属棒由a到b通过0.2 A的电流时，弹簧伸长1 cm，对金属棒，根据平衡条件有BI1L2kx1mg电流方向由b到a时，同理有BI1Lmg2kx2联立以上各式可得x23 cm.答案(1)0.5 T(2)3 cm6.(14分)在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图所示问：(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向如何？(2)欲使棒静止在斜面上，且对斜面无压力，应加匀强磁场B的最小值为多少？方向如何？解析(1)欲使棒静止，则棒受三力平衡，设安培力与斜面的夹角为，受力如图所示：则沿斜面方向：BILcos mgsin 0解得：B当0时，B有最小值，且B，方向垂直斜面向上(2)欲使棒对斜面无压力，则安培力要平衡棒的重力，其受力图如图所示，由平衡条件有：BILmg，解得：B，方向为水平向左答案(1)方向垂直斜面向上(2)磁场方向水平向左
