安培力 一、单选题 1．如图，一根质量为 m、长为 L、粗细均匀的金属直棒 ab 靠立在光滑弯曲的金属杆 AOC 上（开始时 b 离 O 点很近）。ab 由静止开始在重力作用下运动，运动过程中 a 端 始终在 AO 上，b 端始终在 OC 上，ab 刚好完全落在 OC 上（此时速度为零），整个装 置放在一匀强磁场中，磁感应强度方向垂直纸面向里，则（　　） A．ab 棒所受安培力方向垂直于 ab 向上 B．ab 棒所受安培力方向先垂直于 ab 向上，后垂直于 ab 向下 C．安培力先做正功后做负功，所以全过程安培力做功为零 1 D．全过程产生的焦耳热为 2 mgL 2．如图所示，三根等长直导线 A 、 B 和 C 垂直纸面并固定于等边三角形的三个顶点上， 导线 B 通有方向垂直纸面向里的电流 I ，而导线 A 、 C 通有方向垂直纸面向外的电流 I ， 设每根导线在三角形的中心 A． B． O O O 的磁感应强度大小均为 处的磁感应强度的大小为 处的磁感应强度的大小为 B0 2B0 C． O 处的磁感应强度的方向与 AB 边垂直 B0 ，则（ ） D．导线 A 和导线 B 所受安培力之比为 3 :1 3．如图所示，在倾角为  的光滑斜面上，水平放置一根质量为 m、长为 L 的铜棍，将 其两端用软导线与电源连接，使其中有图示方向的恒定电流，电流强度为Ⅰ，空间存 在竖直向上的匀强磁场，铜棍处于静止状态，重力加速度为 g，则匀强磁场的磁感应 强度大小为（　　） A． mg sin  IL B． mg cos  IL C． mg tan  IL D． mg cot  IL 4．如图所示，把一根柔软的可导电的弹簧悬挂在绝缘支架上，使它的下端刚好跟槽中 的水银接触。关于通电后发生的现象，下列说法正确的是（　　） A．弹簧上下振动 B．弹簧入水银更深了 C．弹簧下端离开水银，不再接触水银 D．若把电源正负极交换，原来的现象不再发生 5．如图所示，一根导体棒用两根细线悬挂在匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度 B=0.2T，导体棒与磁场方向垂直，长度 L=0.2m，导体棒质量 m=0.014kg，其中向右的 电流 I=1A，重力加速度 g 取 10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．该导体棒所受安培力大小为 0.04N B．该导体棒所受安培力大小为 0.02N C．每根悬线的张力大小为 0.07N 2 N D．每根悬线的张力大小为 10 6．如图所示，两根通电长直导线 a、b 平行且水平放置，a、b 中的电流强度均为 I，此 时 b 受到的安培力大小为 F。当在 a、b 的上方再放置一根与 a、b 平行的通电长直导线 c 后，b 受到的安培力大小仍为 F，图中 a、b、c 三者间距相等，此时 a 受到的安培力 大小为（　　） A．F B． 3F C． 2 3F D． 7F 7．如图所示，由同种金属材料制成的粗细均匀的闭合圆形线框用绝缘细线悬挂于天花 板。已知圆形线框的半径为 r，圆心为 O，将此线框置于磁感应强度大小为 B、方向垂 直于线框平面向外的匀强磁场中，用导线把线框上 P、Q 两点，接入电流为 I 的电路中， P、Q 处于同一高度且 �POQ  60�，不考虑线框两侧导线的影响。若线框处于静止状 态时力传感器的示数为 T，重力加速度大小为 g，则圆形线框的质量为（　　） A． T  3BIr g B． T  3BIr g C． T  BIr g D． T  BIr g 二、多选题 8．如图所示，水平导轨间距为 d ，在导轨中接有电源 E 和定值电阻 R ，导轨上固定了 三根用同种材料制成的粗细相同的导体棒 垂直导轨放置，b 为长度 Lb  1.2d a、、 b c ，其中 a 为长度 的倾斜直导体棒，c 为长度 La  d Lc  2d 的直导体棒并 的弯曲导体棒， 其固定在导轨上的两个端点 M 、N 间的距离为 d ，导轨电阻不计．现将装置置于垂直 纸面向外的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒受到的安培力的大小关系正确的是 （　　） A． Fa> Fb B． Fa>Fc C． Fa = Fb D． Fa < Fc 9．实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁 铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的稳恒电流（b 端电 流流向垂直纸面向内），下列说法正确的是（　　） A．当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上 B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C．线圈通过的电流越大，指针偏转角度越小 D．电流表表盘刻度均匀 10．如图所示，倾角为  的粗糙绝缘斜面处于垂直斜面向下的匀强磁场中，在斜面上 有一根有效长度为 L 、质量为 m 、水平放置的导体棒，当导体棒中分别通入方向相同 的电流 I1 、 I2 时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知 列说法正确的是（　　） I1  I 2 g ，重力加速度为 ，则下 A．通入电流 I1 时导体棒沿斜面向上运动 2mg sin  B．匀强磁场的磁感强度为 ( I1  I 2 ) L ( I 2  I1 ) tan  I1  I 2 C．导体棒与斜面间的动摩擦因数为 D．若电流 I1  I 3  I 2 ，通入电流 I 3 时也能使导体棒沿斜面做匀速直线运动 11．如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成 θ＝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(　　) 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．使导线在纸面内顺时针转 45°角 12．如图所示，在倾角为  的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为 L 、质量为 m 的直 导线。当通以电流 I 时，欲使导体静止在斜面上，外加匀强磁场 B 的大小和方向可能 是（　　） mg A． B  IL ，方向水平向左 B． B  mg tan  ，方向竖直向上 IL C． B  mg sin  ，方向垂直斜面向下 IL D． B  mg tan  ，方向垂直斜面向上 IL 三、填空题 13．如图所示，整个实验装置竖直悬挂在弹簧秤下，装置的下端有宽度为 L=10cm 的 线框，线框下边处在匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面。当线框未接通电源时， 弹簧秤读数为 6N；接通电源后，线框中通过的电流为 2A，弹簧秤的读数变为 8N，则 可知通电线框所受磁场力的大小为_______N，磁场的磁感应强度的大小为_______T。 14．如图所示，一根质量为 m 的金属棒 AC 用长短相同的软线悬挂在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，通入 A 到 C 方向的电流时，AC 受到的安培力方向向______（选填“上”、 “下”、“左”、“右”），若改变电流的方向，悬线受到的张力将______（选填“变大”、“变 小”或“不变”），若同时改变电流方向和磁场方向，金属棒受到的安培力方向______ （选填“改变”或“不变”） 四、实验题 15．某同学为了测量一轻弹簧的劲度系数，进行了如下实验设计：如图所示，将两平 行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中，金属杆与导轨接触良好，水平放置的 轻弹簧一端固定于 O 点，另一端与金属杆连接并保持绝缘．在金属杆滑动的过程中， 弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直，弹簧的形变始终在弹性限度内，通过减小 金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法，使摩擦对实验结果的影响 可忽略不计请你按要求回答问题． （1）帮助该同学完成实验设计．请你用低压直流电源（ ）、电流表（A）、开关（ ）、滑动变阻器（ ）设计一电路图，画在图中虚线框内，并正确连在导 轨的 C、D 两端，要求闭合开关后弹簧将伸长_____． （2）若电源电动势为 3V，内阻较小：滑动变阻器最大阻值为 10Ω：电流表内阻较小． 当闭合开关后，发现电路中无电流，请在保持电路完整的条件下，用多用电表来找到 故障，则最好选择的挡位是______ A．直流电压”10V”挡 B．直流电流“0．5A”挡 C．欧姆“×1”挡 D．欧姆”×10”挡 （3）排除故障并正确连接电路后．闭合开关，通过一绝缘挡板使金属杆缓慢移动，当 移开挡板且金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为 I1，记下金属杆的位置．断开开 关，测出弹簧对应的长度为 x1：改变滑动变阻器的阻值，再次让金属杆静止时，测出 通过金属杆的电流为 I2，弹簧对应的长度为 x2，若已知导轨间的距离为 d，匀强磁场的 磁感应强度为 B，则弹簧的劲度系数 k＝_________． 16．在学习安培力后，某学习小组利用安培力与磁感应强度的关系测定磁极间的磁感 应强度，实验装置如图所示，步骤如下： ① 在弹簧测力计下端挂一 n 匝矩形线圈，将矩形线圈的短边完全置于 U 形磁铁 N、S 极之间的磁场中，则应使矩形线圈所在的平面与 N、S 极的连线_____________； ② 在电路未接通时，记录线圈静止时弹簧测力计的读数 F1 ； ③ 接通电路开关，调节滑动变阻器使电流表读数为 I，记录线圈静止时弹簧测力计的 读数 F2 ( F2  F1 ) ，则线圈所受安培力为______________。 ④ 用刻度尺测出矩形线圈短边的长度 L；利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度 B  _____________。 五、解答题 17．如图所示为等臂电流天平。左臂所挂盘和砝码的总质量为 m，右臂所挂矩形线圈 的匝数为 n，线圈水平边的长为 L。下边处在磁感应强度大小为 B，方向垂直线圈平面 （纸面）向里的匀强磁场中。当线圈中通过大小为 I、方向如图中所示的电流时，天平 水平平衡。重力加速度为 g，不计线圈重力。 （1）请导出用 n、m、L、I、g 计算 B 的表达式； （2）已知挂盘和砝码的总质量为 m=0.5kg，B=1.0T，L=0.1m，重力加速度 g 取 10m/s2，天平平衡时线圈中的电流 I 为 2.0A，求线圈的匝数。 18．如图所示，水平导轨间距为 L  1m ，导轨电阻忽略不计；导体棒 ab 与导轨接触良 好且质量 R2  4Ω m  2kg 、电阻 R1  0.8Ω ；电源电动势 ；外加匀强磁场的磁感应强度 B  6T E  10V ，内阻 r  0.2Ω ，方向竖直向上； ab ，定值电阻 与导轨间动摩擦因 数   0.5 ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，用一水