（強(qiáng)化訓(xùn)練題）第一節(jié)安培力與洛倫茲力高中物理選必二第一章

安培力與洛倫茲力第一節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力一、基礎(chǔ)鞏固練1．（2023春·云南曲靖·高二?？茧A段練習(xí)）如圖所示是磁場(chǎng)對(duì)直線電流作用力方向的判斷，其中正確的是（）A．B．C． D．【答案】A【詳解】A．根據(jù)左手定則，可知圖中磁場(chǎng)對(duì)直線電流作用力方向垂直直線電流斜向左上，故A正確；B．根據(jù)安培定則可知，直線電流b在a處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里；根據(jù)左手定則，可知直線電流a受到的安培力方向水平向左，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)安培定則可知，環(huán)形電流B在直線電流A所在處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里；根據(jù)左手定則，可知直線電流A受到的安培力方向水平向右，故C錯(cuò)誤；D．由圖可知條形磁鐵在直線電流處的磁場(chǎng)方向水平向左，根據(jù)左手定則，可知直線電流受到的安培力方向豎直向下，故D錯(cuò)誤。故選A。2．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)方向垂直。先后在導(dǎo)線中通入不同的電流，導(dǎo)線所受的力也不一樣。下圖描述的是導(dǎo)線受力的大小F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系，a、b各代表一組F、Ⅰ的數(shù)據(jù)，其中正確的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】BD【詳解】由于電流垂直于磁場(chǎng)，據(jù)安培力的表達(dá)式F=BIL可知圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線。故選BD。3.（2023·全國·高二專題練習(xí)）磁電式電流表的外部構(gòu)造如圖（甲）所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈簧和指針如圖（乙）所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖（丙）所示，螺旋彈簧被扭動(dòng)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滿足NBIS=kθ，式中N為線圈的匝數(shù)，S為線圈的面積，I為通過線圈的電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ為線圈（指針）偏角，k是與螺旋彈簧有關(guān)的常量。不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．蹄形磁鐵外部和鐵芯內(nèi)部的磁場(chǎng)是如圖所示（丁）的磁場(chǎng)B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到的安培力的大小始終不變C．若線圈中通以如圖（丙）所示的電流時(shí)，此時(shí)線圈將沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)D．更換k值更大的螺旋彈簧，可以增大電流表的靈敏度（靈敏度即）【答案】D【詳解】A.蹄形磁鐵外部和鐵芯內(nèi)部的磁場(chǎng)是如圖所示的磁場(chǎng)，A正確；B.蹄形磁鐵產(chǎn)生輻射狀的磁場(chǎng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁場(chǎng)的大小始終不變，受到的安培力的大小始終不變，B正確；C.若線圈中通以如圖（丙）所示的電流時(shí)，根據(jù)左手定則，此時(shí)線圈將沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，C正確；D.根據(jù)題意NBIS=kθ解得更換k值更大的螺旋彈簧，電流表的靈敏度減?。`敏度即），D錯(cuò)誤。故選D。4一正方形的中心O和四個(gè)頂點(diǎn)均固定著平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，若所有平行直導(dǎo)線均通入大小相等的恒定電流，電流方向如圖中所示，下列截面圖中中心長(zhǎng)直導(dǎo)線所受安培力最大的是（）A．B．C． D．【答案】D【詳解】根據(jù)“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，設(shè)四根導(dǎo)線與中間的導(dǎo)線的相互作用力均為F，則分析如圖所示，A受合力為0，B和C受到2F的力，D受到的力；故選D。5（多選）如圖，圓周上的三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線A、B和C兩兩等距，均通有電流，A中電流方向與B、C中的均相反，A處導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，下列說法正確的是（）A．O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零B．B和C對(duì)A的安培力方向沿AO方向C．A和B對(duì)C的安培力方向垂直AB方向D．B所受安培力的方向與A、C所在平面平行【答案】BD【詳解】A．根據(jù)對(duì)稱性可知，三根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B，根據(jù)矢量疊加，結(jié)合幾何關(guān)系可知，O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，可知B、C處的導(dǎo)線對(duì)A處導(dǎo)線的作用力的合力沿OA方向，故B正確；C．根據(jù)同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，可知A、B處導(dǎo)線對(duì)C處導(dǎo)線的作用力的合力沿AB方向，故C錯(cuò)誤；D．據(jù)同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，可知A、C處導(dǎo)線對(duì)B處導(dǎo)線的安培力的合力平行AC方向，與A、C所在平面平行，故D正確。故選BD。6．中國的特高壓直流輸電網(wǎng)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。圖甲所示為輸電塔，圖乙為其局部放大示意圖，兩根在同一水平面內(nèi)且相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線A和B分別通有方向相同的電流和，且。a、b、c三點(diǎn)連線與兩根導(dǎo)線等高且垂直，b點(diǎn)位于兩根導(dǎo)線的正中間，a、c兩點(diǎn)與b點(diǎn)距離相等。不考慮地磁場(chǎng)的影響。下列說法中正確的是（）A．b點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．導(dǎo)線A、B之間的安培力是吸引力C．a(chǎn)點(diǎn)和c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D．若輸電功率一定，采用特高壓輸電會(huì)降低輸電的效率【答案】AB【詳解】A．由安培定則，b點(diǎn)位于兩根導(dǎo)線的正中間，直導(dǎo)線A和B在b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，由矢量疊加法則，b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，A正確；B．由安培定則，直導(dǎo)線A所在磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，由左手定則，直導(dǎo)線A所受安培力方向?yàn)樗较蜃?。同理，直?dǎo)線B所在磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，由左手定則，直導(dǎo)線B所受安培力方向?yàn)樗较蛴?，所以?dǎo)線A、B之間的安培力是吸引力，B正確；C．由安培定則與矢量疊加法則，a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，a點(diǎn)和c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不同，C錯(cuò)誤；D．若輸電功率一定，提高輸電電壓，則由得，損失的功率變小，故在輸電功率一定的情況下，采用特高壓輸電會(huì)減少輸電線上的損耗，提高輸電的效率，D錯(cuò)誤。故選AB。7.如圖所示，直角形導(dǎo)線abc通以恒定電流I，兩段導(dǎo)線的長(zhǎng)度分別為3L和4L，導(dǎo)線處于垂直于導(dǎo)線平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則導(dǎo)線受到的安培力為()A．3BIL，方向b→cB．4BIL，方向b→aC．7BIL，方向垂直于ac連線斜向上D．5BIL，方向垂直于ac連線斜向上8.（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，兩根同一豎直方向平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b中通有大小不同、方向均垂直于紙面向里的電流時(shí)，a對(duì)地面的壓力恰好為零。已知長(zhǎng)直導(dǎo)線a的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。如果長(zhǎng)直導(dǎo)線b的電流改為垂直于紙面向外，大小不變，則a對(duì)地面的壓力為（）A．0 B．mg C．2mg D．3mg【答案】C【詳解】長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b的電流方向，導(dǎo)線a和b相互吸引，因?yàn)閍對(duì)地面的壓力恰好為零，對(duì)a受力分析可知b對(duì)a的引力大小等于重力，方向豎直向上；當(dāng)b的電流反向時(shí)，導(dǎo)線a和b相互排斥，再次對(duì)a受力分析可知地面對(duì)a的支持力等于2mg，根據(jù)牛頓第三定律，a對(duì)地面的壓力為2mg。故選C。9．已知在電流為I的長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，距導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，其中k為常量?，F(xiàn)有四根平行的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面恰好在一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，電流方向如圖。其中a、c導(dǎo)線中的電流大小為I1，b、d導(dǎo)線中的電流大小為I2，已知此時(shí)b導(dǎo)線所受的安培力恰好為零。撤去b導(dǎo)線，在O處固定一長(zhǎng)度為L(zhǎng)、電流為I的通電導(dǎo)體棒e，電流方向垂直紙面向外，則下列說法正確的是（）A．b導(dǎo)線撇去前，電流的大小關(guān)系為B．b導(dǎo)線撤去前，四根導(dǎo)線所受的安培力均為零C．b導(dǎo)線撤去后，導(dǎo)體棒e所受安培力方向?yàn)檠貀軸負(fù)方向D．b導(dǎo)線撤去后，導(dǎo)體棒e所受安培力大小為kII2【答案】ACD【詳解】A．b導(dǎo)線撤去前，b導(dǎo)線所受的安培力為零，則b導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，即解得故A正確；B．b導(dǎo)線撤去前，根據(jù)對(duì)稱性知d導(dǎo)線所受的安培力也為零，由知，a、c導(dǎo)線所受的安培力不為零，故B錯(cuò)誤；CD．b導(dǎo)線撤去后，0處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為方向沿x軸負(fù)方向，則由左手定則知導(dǎo)體棒e所受安培力方向沿y軸負(fù)方向，大小為故C、D正確。故選ACD。綜合提升練10.（2023·上海浦東新·統(tǒng)考二模）如圖，正六邊形線框abcdef，各邊電阻相同。線框垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，b、c點(diǎn)與直流電源相接。若閉合電鍵后fe邊受到的安培力大小為F，不考慮各邊之間的相互作用，則整個(gè)線框受到的安培力大小為（）A．0B．2FC．5FD．6F【答案】D【詳解】設(shè)通過fe電流為I，根據(jù)并聯(lián)知識(shí)，通過bc電流為5I，閉合電鍵后fe邊受到的安培力大小為F，方向向上，bc邊受到的安培力大小為5F，方向向上，ba、af、fe、ed受到的合力為零，所以整個(gè)線框受到的安培力大小為6F。故選D。11．（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，一圓形硬質(zhì)金屬導(dǎo)線MaNb固定于水平桌面上，導(dǎo)線平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，圓弧導(dǎo)線MaN的長(zhǎng)度為圓周長(zhǎng)的，觸頭M、N與直流電源兩端相接．已知圓弧導(dǎo)線MaN受到的安培力大小為F，則圓弧導(dǎo)線MbN受到的安培力大小為（）A． B． C．F D．【答案】A【詳解】圓弧導(dǎo)線MaN的長(zhǎng)度為圓周長(zhǎng)的，則圓弧導(dǎo)線MbN的長(zhǎng)度為圓周長(zhǎng)的，圓弧導(dǎo)線MbN的電阻是圓弧導(dǎo)線MaN的電阻的3倍，兩段圓弧導(dǎo)線并聯(lián)，故通過兩段圓弧導(dǎo)線的電流與圓弧導(dǎo)線的電阻成反比，圓弧導(dǎo)線MbN與圓弧導(dǎo)線MaN受安培力作用的等效長(zhǎng)度相同，已知圓弧導(dǎo)線MaN受到的安培力大小為F，根據(jù)安培力的表達(dá)式可知圓弧導(dǎo)線MbN受到的安培力大小為。故選A。12．如圖所示，兩根平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線和中通有大小相等、方向相同的電流，此時(shí)導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力大小為。當(dāng)新加一個(gè)與兩導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)椤Ｈ舭褜?dǎo)線的電流反向，則此時(shí)導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)椋ǎ〢．B．C．D．【答案】C【詳解】如圖所示，兩根長(zhǎng)直線，電流大小相同，方向相同。則a受到b產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用力向右大小為，那么b受到a產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用力向左大小為，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，即。當(dāng)再加入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，設(shè)a在磁場(chǎng)中受到的安培力為，則a受到的作用力為?；蛴捎赽的電流方向和a的電流方向相同，把導(dǎo)線的電流反向，b所受的安培力的方向和電流未反向時(shí)a所受安培力方向相反，大小相等，則b受到的磁場(chǎng)力大小為或?qū)⒋牖蚩傻没蚬蔬xC。素養(yǎng)培優(yōu)練13．（2023年?江西高三校聯(lián)考練習(xí)）理論研究表明：通電長(zhǎng)直導(dǎo)線之間相互作用力，為一常數(shù)、為直線電流之間的距離。如圖，在光滑水平面上放置三根長(zhǎng)度相同、平行通電直導(dǎo)線，它們?cè)诎才嗔ψ饔孟绿幱谄胶鉅顟B(tài)，下列電流、、的大小可以使三根導(dǎo)線平衡的是（）A．、、B．、、C．、、D．、、【答案】C【詳解】設(shè)A、B導(dǎo)線之間的距離為，B、C導(dǎo)線之間的距離為，則對(duì)于A導(dǎo)線對(duì)于C導(dǎo)線整理后得帶入數(shù)據(jù)檢驗(yàn)可知，只有C正確。故選C。14．如圖所示，某同學(xué)用玻璃皿在中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)的液體”實(shí)驗(yàn)，若蹄形磁體兩極間正對(duì)部分的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻，限流電阻，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為，閉合開關(guān)后當(dāng)液體穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓