1、课后素养落实(一)安培力安培力的应用(建议用时：40分钟)题组一安培力的方向1在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()A受到竖直向上的安培力B受到竖直向下的安培力C受到由南向北的安培力D受到由西向东的安培力A赤道上空地磁场方向水平向北，由左手定则可确定该导线受到安培力方向竖直向上，A正确。2如图所示，磁感应强度和通电导体中的电流方向均垂直纸面向里，则关于通电导体所受磁场力，下面判断正确的是()A磁场力垂直导体，方向向左B磁场力垂直导体，方向向右C磁场力垂直导体，方向向上D磁场力为零D电流方向与磁场方向平行，通电导线所受磁场力为零，故选D。题组二安培力的大小3如图所示，导
2、线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小()AFBId BFBIdsin CF DFBIdcos C棒MN在磁场中有效电流的长度L，则FBIL，C正确。4如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A0 B0.5BIl CBIl D2BIlC方法一：导线有效长度为2lsin 30l，根据安培力公式，该V形通电导线受到的安培力大小为BIl。方法二：由安培力大小公式FILB知V形导线每边受力为ILB，方向如
3、图所示，其合力大小为2Fsin 30FILB，C对。题组三安培力作用下导体的运动5如图所示，在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条形小磁铁，当导线中通入图示的电流I后，下列说法正确的是()A磁铁N极向里转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力B磁铁N极向外转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力C磁铁N极向里转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力D磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力C由条形磁铁的磁场分布，并由左手定则，可知导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向外，右半部分安培力方向垂直纸面向里，由牛顿第三定律得磁铁左半部分受到安培力方向垂直纸面向里，右半部分安培力方向垂直纸面向外，因
4、此条形磁铁N极向里转。当转过90时导线受力竖直向上，则磁铁受力竖直向下，导致悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力，故C正确。6如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现()A线圈向磁铁平移B线圈远离磁铁平移C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁D解法一：电流元法结合特殊位置法和等效法线圈所在处的磁场向左，由左手定则可知线圈左侧受力向外，右侧受力向里，所以从上往下看，线圈逆时针转动，转过90后将环形电流等效成小磁针，由安培定则知其N极向左，与条形磁体的关系为异名磁极相对，所以相互吸引。解
5、法二：等效法将环形电流等效成小磁针，由安培定则知其N极向里，受到条形磁体作用后其N极要指向左侧且相互靠近。7如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时()A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用C据左手定则知导线受磁铁的作用力斜向左上方，故由牛顿第三定律知，导线对磁铁的反作用力应斜向右下方，则一方面使磁铁与桌面的挤压增大，一方面使磁铁产生向右的运动趋势，从而受向左的摩擦力作用。题组四
6、安培力作用下导体的平衡和加速8如图所示，一根长为L的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中， 磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，当铝棒中通过的电流I方向从左到右时，弹簧的长度变化了x，则下面说法正确的是()A弹簧长度缩短了x，BB弹簧长度缩短了x，B，C弹簧长度伸长了x，B，D弹簧长度伸长了x，B，A由左手定则可知，导体受到向上的安培力作用，故弹簧的长度将缩短x，开始没通电时：mg2kx1；通电后：mgBIL2kx2，其中xx1x2，解得：B，故选A。9如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导
7、轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场。闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2。忽略回路中电流产生的磁场，求磁感应强度B的大小。解析第一次对导体棒进行受力分析可知BILkx1mgsin 调转电源极性后对导体棒进行受力分析BILmgsin kx2两式联可得B。答案10如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天
8、平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，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，天平又重新平衡。由此可知()A磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为B磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为C磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为D磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为B因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里。电流反向前，有m1gm2gm3gNBIL，其中m3为线圈质量。电流反向后，有m1gm2gm3gmgNBIL。两式联立可得B，故选B。11如图所示，质量为0.12 kg的裸铜棒，长为20 cm，两头与长度均为20 cm的
9、软导线相连，吊在B0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中。现在通以恒定电流I，铜棒将向纸面里摆起，最大摆角为37，不计空气阻力，取g10 m/s2，那么铜棒中电流的大小和方向分别为()AI4 A，方向从a指向bBI4 A，方向从b指向aCI9 A，方向从a指向bDI9 A，方向从b指向aB铜棒上摆的过程，根据动能定理得BILLsin 37mgL(1cos 37)0，代入数据解得I4 A，根据铜棒将向纸面里摆起可知，安培力方向向里，根据左手定则可知，电流方向从b到a。12如图所示，在一个范围足够大、磁感应强度B0.40 T的水平匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态，且金属棒与磁场方
10、向垂直。已知金属棒长l0.20 m，质量m0.020 kg，g取10 m/s2。(1)若棒中通有I2.0 A的向左的电流，求此时金属棒受到的安培力F的大小。(2)改变通过金属棒的电流大小，若细线拉力恰好为零，求此时棒中通有电流的大小。解析(1)此时金属棒受到的安培力大小F1BIl0.16 N。(2)悬线拉力恰好为零，金属棒沿竖直方向受重力和安培力由金属棒静止可知安培力F2mg所以此时金属棒中的电流I2.5 A。答案(1)0.16 N(2)2.5 A13质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小。解析导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示。由平衡条件有：FfFsin ，FNFcos mg，其中FILB解得：FNILBcos mg，FfILBsin 。答案ILBcos mgILBsin