1、安培力的应用(时间：40分钟分值：100分)选择题(本题共8小题，每小题6分)1某物理兴趣小组利用课外活动时间制作了一部温控式电扇(室温较高时，电扇就会启动)，其设计图分为温控开关、转速开关及电动机三部分，如图所示 ，其中温控开关为甲、乙两种金属材料制成的双金属片对电动机而言，电扇启动后，下列判断正确的是()A要使电扇转速加大，滑动片P应向B移动B面对电扇，电扇沿顺时针方向转动C面对电扇，电扇沿逆时针方向转动D电扇有时顺时针方向转动，有时逆时针方向转动B滑动片P向B移动时，线圈中电流减小，电扇转速减小；由左手定则可判断线圈各边所受安培力的方向，可知电扇顺时针转动，故B正确2关于通电直导线在匀强
2、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FBIL sin ，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
3、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在如图所示的电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小为Fa、Fb，判断这两段导线()A相互吸引，FaFbB相互排斥，FaFbC相互吸引，FaFbD相互排斥，FaFbD开关S分别置于a、b两处时，电源分别为一节干电池和两节干电
4、池，而电路中灯泡电阻不变，则电路中电流IaIb，MM在NN处的磁场在接a时较弱，应用安培力公式FBIL可知FaFb，又MM与NN电流方向相反，则二者相互排斥，故D正确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向外，则ab边转向纸里，
5、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A环顺时针转动，B环逆时
6、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，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，选项
7、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8一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流，如图所示若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力F和摩擦力f的变化情况分别是()AF增大，f减小BF减小，f增大CF与f都增大 DF与f都减小C题图中电流与磁体间的磁场力为引力，若将磁极位置对调则相互作用力为斥力，再由受力分析可知，选项C正确一、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
8、通时()A铝箔条中部向磁铁S极运动B铝箔条中部向磁铁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)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为.则磁感应强度方向和大小可能为(重力加速度为g)()Az轴正方向，tan By轴正方向，Cz轴负方向，tan D沿悬线向下，sin BCD磁感应强度方向为z轴正方向时，根据左手定则，直导线所受安培
9、力方向沿y轴负方向，直导线不能平衡，故A错误；磁感应强度方向为y轴正方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿z轴正方向，根据平衡条件，当BIL刚好等于mg时，细线的拉力为零，B，故B正确；磁感应强度方向为z轴负方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y轴正方向，根据平衡条件BILmg tan ，所以Btan ，故C正确；磁感应强度方向沿悬线向下时，根据左手定则，直导线所受安培力方向垂直于细线斜向上，根据平衡条件：Fmg sin ，得：B，故D正确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
10、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B Bmg，方向由B指向ACmg，方向由A指向B Dmg，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2FACcos 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
11、，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
12、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BI1Lmg2kx
13、2联立以上各式可得x23 cm.答案(1)0.5 T(2)3 cm6(14分)如图所示，两光滑平行金属导轨间的距离L0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场现把一个质量m0.04 kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为I1.5 A时，导体棒恰好静止，g取10 m/s2.已知sin 370.6，cos 370.8，求：(1)磁场的磁感应强度为多大；(2)若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多大解析(1)导体棒受力如图甲所示，建立直角坐标系如图根据平衡条件得F安mgsin 370而F安BIL解得B0.4 T.(2)导体棒受力如图乙所示，建立直角坐标系如图根据牛顿第二定律得mgsin 37F安cos 37ma而F安BIL联立解得a1.2 m/s2即导体棒的加速度大小为1.2 m/s2，方向沿斜面向下答案(1)0.4 T(2)1.2 m/s2