人教版选修3-34安培力的计算及方向的判断（习题解析）

高中物理安培力的计算及方向的判断（答题时间：30分钟）1.如图所示，条形磁铁放在桌面上，一条通电的直导线由S极的上端平移到N极的上端，在此过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图，则这个过程中磁铁的受力情况为（）A.支持力先大于重力后小于重力B.支持力始终大于重力C.摩擦力的方向由向右变为向左D.摩擦力的方向保持不变2.用相同金属材料制成的两根粗细均匀的电阻丝，质量分别为m1、m2，横截面积分别为S1、S2。若给电阻丝两端加相同的电压，垂直于磁场方向放入同一匀强磁场中，两电阻丝所受的安培力F1、F2的大小关系为（）3.如图所示，某空间内存在着与圆台母线垂直向外的磁场，各处的磁感应强度大小均为B，圆台母线与竖直方向的夹角为θ。一个质量为m、半径为r的匀质金属圆环位于圆台底部。圆环中维持恒定的电流I，圆环由静止向上运动，经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合，圆环上升的最大高度为H。已知重力加速度为g，磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是（）A.在最初t时间内安培力对圆环做的功为mgHC.圆环先做匀加速运动后做匀减速运动D.圆环先有扩张后有收缩的趋势4.如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F，为使F=0，可以使用的方法是（）A.加水平向右的磁场B.加水平向左的磁场C.加垂直纸面向外的磁场D.加垂直纸面向里的磁场5.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为，质量为的直导体棒，在导体棒中的电流垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是（）6.如图所示，一根长度为L的直导体棒中通以大小为I的电流，静止放在导轨上，垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向与竖直方向成θ角。下列说法中正确的是（）A.导体棒受到磁场力大小为BLIsinθD.导体棒受到导轨摩擦力为BLIcosθ7.如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。8.如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源，现把一个质量m＝0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知sin37°＝0.60、（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力；（3）导体棒受到的摩擦力。（4）若将磁场方向改为竖直向上，要使导体棒继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度B2的大小。

1.B解析：由条形磁铁的磁感线方向可知通电导线受到的安培力向上，故通电导线对条形磁铁的作用力向下，条形磁铁受到的支持力将始终大于条形磁铁受到的重力，故A说法错误、B说法正确；通电导线受到的安培力在S极上方时为斜向左上方，在N极上方时为斜向右上方，故通电导线对条形磁铁的作用力的方向从斜向右下方变为斜向左下方，摩擦力的方向由向左变为向右，故CD说法均错误。故选：BD。4.D解析：为了使得绳子的拉力为零，则需要一个竖直向上的安培力来平衡重力，所以根据左手定则可得需要施加垂直纸面向里的磁场，故D正确。根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下（2）导体棒受到的安培力F安＝BIL＝0.30N，由左手定则可知，安培力沿斜面向上；（3）对导体棒受力分析如图，将重力正交分解沿导轨方向F1＝mgsin37°＝0.24NF1<F安