2020学年高中物理课时跟踪检测(十六)安培力的应用粤教版选修3-1

课时跟踪检测（十六）安培力的应用1．如图1所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )

图1

A．竖直向下B．竖直向上

C．水平向右D．水平向左

解析：选B 首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向左。根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向上，故A、C、D错误，B正确。

2．(多选)如图2所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线的夹角为30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，可采取的办法是( )

图2

A．增大电流I

B．增加直导线的长度

C．使导线在纸面内顺时针转30°角

D．使导线在纸面内逆时针转60°角

解析：选ABD 由公式F＝BIL，当增大电流时，可增大通电导线所受的磁场力，故A 正确；由公式F＝BIL，当增加直导线的长度时，可增大通电导线所受的磁场力，故B正确；当使导线在纸面内顺时针转30°时，导线与磁场方向平行，则所受磁场力变为零，故C错误；当使导线在纸面内逆时针转60°时，导线垂直磁场方向投影长度伸长，则所受磁场力变大，故D正确。

3．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图3所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )

图3

A．线框所受的安培力的合力为零

B．线框所受的安培力的合力方向向左

C．线框有两条边所受的安培力方向相同

D．线框有两条边所受的安培力大小相等

解析：选D 直导线中的电流方向由M到N，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向向外，ab边电流的方向向上，根据左手定则，ab边受向右的安培力，cd边受到向左的安培力，ad边受到向上的安培力，bc边受到向下的安培力，方向全不同；ab边受到的安培力大于cd边，ad边受到的安培力与bc边受到的安培力大小相等，合力向右，故A、B、C 错误，D正确。

4.螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈，线圈的平面与螺线管的轴线在同一竖直面内，如图4所示。当开关S合上时(一小段时间内)，从上方俯视，线圈应该( )

图4

A．顺时针方向转动，同时向左移动

B．逆时针方向转动，同时向右移动

C．顺时针方向转动，同时悬线的拉力减小

D．逆时针方向转动，同时悬线的拉力增大

解析：选D 闭合S后，螺线管左端为S极，右端为N极，由左手定则知圆环右边受垂直于纸面向里的安培力，左边受垂直于纸面向外的安培力，所以从上向下看线圈逆时针方向转动，当转动到线圈与纸面垂直时，线圈等效为左端为N极、右端为S极的磁针，由磁极间的作用力可知悬线拉力增大。

5.如图5所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为( )

图5

A．电流方向C→O，电流大小为1 A

B．电流方向C→O，电流大小为2 A

C．电流方向O→C，电流大小为1 A

D．电流方向O→C，电流大小为2 A

解析：选D 由F＝BIL得到I＝F

BL ＝

0.2

1×0.1

A＝2 A，因开关跳开时，要求安培力向左，

由左手定则得电流方向O→C，所以D正确。

6.如图6所示，在光滑的水平面上放一半径为R的导体环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直环面向里，当环中通有恒定电流I时，求导体环截面的张力大小。

图6

解析：导体环上任一点受安培力的方向总背离圆心，安培力的合力为零，但导体环截面上任一点的张力并不为零，为求张力，可将环分割，使内力(张力)变为外力。

将导体环一分为二，半圆环的有效长度为直径2R，F安＝BI·2R。

设张力大小为F，如图所示，

由平衡条件知：2F＝2IRB。

故所求张力的大小为F＝IRB。

答案：IRB

7.如图7所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的安培力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的安培力大小变为F2，则此时b受到的安培力大小变为( )

图7

A．F2B．F1－F2

C．F1＋F2D．2F1－F2

解析：选A 导线a、b在对方位置产生的磁感应强度大小相等方向相同，增加匀强磁场后，合磁感应强度仍然大小相等，则a、b所受安培力仍然大小相等，即b受到的安培力大小也变为F2，故A正确，B、C、D错误。

8．(多选)在倾角为α的光滑绝缘斜面上，放一根通电的直导线，如图8所示，当加上如下所述的磁场后，有可能使导线静止在斜面上的是( )

图8

A．加竖直向下的匀强磁场

B．加垂直斜面向下的匀强磁场

C．加水平向右的匀强磁场

D．加沿斜面向上的匀强磁场

解析：选AB 加竖直向下的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向向左，重力、支持力与安培力可以三力平衡，故A正确；加垂直斜面向下的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向沿斜面的方向向上，重力、支持力与安培力可以三力平衡，故B正确；加水平向右的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向向下，重力、支持力与安培力不可以平衡，故C错误；加沿斜面向上的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向垂直于斜面向上，重力、支持力与安培力三力不可能平衡，故D错误。

9.如图9所示，各边由不同材料制成的边长为L的正三角形金属框放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流，且已知从B端流入的总电流强度为I。则金属框受到的总磁场力的大小为( )

图9

A．0 B．BIL

C.3

4

BIL D．条件不足，无法计算

解析：选B 由题图可知，电流由B流入，从C流出，则有电流从B到C，与从B经A 再到C两部分，产生的安培力，可等效成从B到C直导线产生的安培力，由于总电流强度为I，因此金属框受到的磁场力大小为BIL，故B正确，A、C、D错误。

10. (多选)电磁轨道炮工作原理如图10所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体从另一条轨道流回。轨