高中物理 第3章 磁场 第4节 安培力的应用学业分层测评 粤教版

安培力的应用

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

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

【解析】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，M＝NBIS，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．【答案】CD

2．(多选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车，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

【解析】列车能够浮起，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两项正确．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两项错．

【答案】CD

3．所谓电流表的灵敏度，是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小．偏角越大，灵敏度越高．下列方法不能提高磁电式电流表灵敏度的方法有( ) A．增强永久磁铁的磁性

B．增大螺旋弹簧的劲度系数

C．增大线圈的面积

D．增加线圈的匝数

【解析】通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大．要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同电流时，让指针的偏转角度增大．所以要减小螺旋弹簧的劲度系数，同时使安培力变大，即增加磁感应强度、增大线圈面积和增加线圈的匝数．

【答案】 B

4.电动机通电之后电动机的轮子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分

别与x、y轴平行，线中电流方向如图3­4­5所示．当空间加上以下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来( )

图3­4­5

A．方向沿x轴的恒定磁场

B．方向沿y轴的恒定磁场

C．方向沿z轴的恒定磁场

D．任何方向的恒定磁场

【解析】要想使线圈绕Ox轴转动起来，必须使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，而其余两边力矩为零，要使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，由左手定则知磁场方向沿y轴正向或负向，B正确．

【答案】 B

5.如图3­4­6所示，直导线MN与矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通有向上的电流I，矩形线框中通有沿逆时针方向的电流I0，则直导线中电流I的磁场对通电矩形线框各边的安培力合力( ) 【导学号：30800040】

图3­4­6

A．大小为零

B．大小不为零，方向向左

C．大小不为零，方向向右

D．大小不为零，方向向上

【解析】ad、bc边所受安培力大小相等，方向相反，互相抵消，而ab、cd边所受的安培力不能抵消，由于ab边离MN近些，故斥力大于引力，C选项正确．【答案】 C

6．(多选)对于放在匀强磁场中可绕垂直于磁场方向的轴转动的通电理想线圈，下列说法中正确的是( )

A．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩最大

B．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零

C．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力最大，合力矩也最大

D．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零

【解析】当线圈平面平行于磁感线时，两条边受到安培力作用，只不过这两个力大小相等，方向相反，合力为零，但它们不是作用在一条直线上且力臂最大，故对线圈的磁力矩最大；当线圈平面垂直于磁感线时，四条边所受安培力大小相等方向相反，作用在一条直线上且通过转轴，故合力为零，合力矩也为零．

【答案】AD

7．在磁感应强度为B的匀强磁场有一段长为2 m的直导线，直导线中通有2.5 A的电流，下列关于直导线所受安培力F的说法正确的是( )

A．如果B＝2 T，F一定是1 N

B．如果F＝0，B也一定为零

C．如果B＝4 T，F有可能是1 N

D．如果F最大，通电直导线一定与B平行

【解析】当直导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，受力最大；当直导线与磁场方向平行放置时，F＝0；当直导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0

【答案】 C

8．(多选)如图3­4­7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( )

图3­4­7

A．一直增大B．先减小后增大

C．先增大后减小D．始终为零

【解析】若F安mg sin α，摩擦力向下，随F安增大而一直增大，A 对．

【答案】AB

[能力提升]

9．如图3­4­8甲所示是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是( )

图3­4­8

①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关( ) A．①② B．③④

C．①②④ D．①②③④

【解析】当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．故C正确．

【答案】 C

10.如图3­4­9所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、OM的圆心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成KLMN回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路( ) 【导学号：30800041】

图3­4­9

A．将向左平动

B．将向右平动

C．将在纸面内以通过O点并垂直纸面的轴转动

D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动

【解析】因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆，磁感线与电流一直平行，所以KN边、LM边均不受力．根据左手定则可得，KL边受力垂直纸面向外，MN边受力垂直纸面向里，故D正确．