高二年級(jí)物理磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力隨堂作業(yè)一、選擇題（共5題，每題6分，共30分）關(guān)于安培力的方向，下列說(shuō)法正確的是（）A.安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面B.安培力的方向總是與磁場(chǎng)方向垂直，但不一定與電流方向垂直C.安培力的方向總是與電流方向垂直，但不一定與磁場(chǎng)方向垂直D.安培力的方向有可能既不與磁場(chǎng)方向垂直，也不與電流方向垂直答案：A解析：根據(jù)左手定則，伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。由此可知，安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面，A選項(xiàng)正確，B、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I，垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，所受安培力為F。若將導(dǎo)線中的電流增大到2I，導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到L/2，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，則此時(shí)導(dǎo)線所受安培力為（）A.F/2B.FC.2FD.4F答案：B解析：安培力的計(jì)算公式為F=BIL（當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)）。原來(lái)導(dǎo)線所受安培力F=BIL。當(dāng)電流增大到2I，長(zhǎng)度減小到L/2時(shí)，此時(shí)的安培力F’=B×2I×(L/2)=BIL=F，B選項(xiàng)正確。如圖所示，通電直導(dǎo)線處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向夾角為θ（θ≠90°），則關(guān)于導(dǎo)線所受安培力的大小，下列說(shuō)法正確的是（）A.安培力大小為BILB.安培力大小為BILsinθC.安培力大小為BILcosθD.無(wú)法確定答案：B解析：當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的計(jì)算公式為F=BILsinθ，其中θ是電流方向與磁場(chǎng)方向的夾角。所以該題中導(dǎo)線所受安培力大小為BILsinθ，B選項(xiàng)正確。兩根平行的通電直導(dǎo)線，通有相反方向的電流，則它們之間的相互作用力是（）A.相互吸引B.相互排斥C.沒有作用力D.無(wú)法確定答案：B解析：根據(jù)安培力的相互作用規(guī)律，兩根平行的通電直導(dǎo)線，當(dāng)通有相反方向的電流時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生相互排斥的力；當(dāng)通有相同方向的電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相互吸引的力，B選項(xiàng)正確。在赤道處，有一根沿東西方向水平放置的直導(dǎo)線，通有從東向西的電流，則此導(dǎo)線所受地磁場(chǎng)的安培力方向是（）A.向上B.向下C.向南D.向北答案：B解析：地球的地磁場(chǎng)在赤道處是從南向北的。根據(jù)左手定則，伸開左手，讓磁感線從掌心進(jìn)入（即掌心朝南），四指指向電流方向（從東向西），此時(shí)拇指所指的方向就是安培力的方向，即向下，B選項(xiàng)正確。二、填空題（共3題，每題6分，共18分）一根長(zhǎng)度為0.5m的直導(dǎo)線，通有2A的電流，垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則導(dǎo)線所受安培力的大小為______N，方向可由______定則判斷。答案：0.4；左手解析：根據(jù)安培力計(jì)算公式F=BIL，代入數(shù)據(jù)可得F=0.4T×2A×0.5m=0.4N。安培力的方向由左手定則判斷。一個(gè)匝數(shù)為100匝、面積為0.01m2的矩形線圈，通有0.5A的電流，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，則線圈所受的磁力矩大小為______N?m。答案：0解析：當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，線圈所受的安培力的合力為零，磁力矩也為零。因?yàn)榇藭r(shí)各邊所受的安培力形成一對(duì)平衡力，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效果。如圖所示，一根彎曲的導(dǎo)線abcd，其中ab、cd段均為直線，且ab=cd=L，bc段為四分之一圓弧，半徑為R，整個(gè)導(dǎo)線通有電流I，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。則ab段所受安培力大小為______，方向______；cd段所受安培力大小為______，方向______。答案：BIL；垂直ab向上；BIL；垂直cd向下解析：ab段電流方向與磁場(chǎng)方向垂直，根據(jù)F=BIL，其安培力大小為BIL，由左手定則可判斷方向垂直ab向上。cd段同樣電流方向與磁場(chǎng)方向垂直，安培力大小為BIL，方向垂直cd向下。三、計(jì)算題（共2題，每題16分，共32分）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一根長(zhǎng)L=0.4m的直導(dǎo)線，通有I=3A的電流。導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向的夾角θ=30°，求導(dǎo)線所受安培力的大小和方向。答案：0.3N；方向垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面斜向上解析：已知B=0.5T，L=0.4m，I=3A，θ=30°。根據(jù)安培力計(jì)算公式F=BILsinθ，可得F=0.5T×3A×0.4m×sin30°=0.5×3×0.4×0.5=0.3N。方向由左手定則判斷，伸開左手，讓磁感線從掌心進(jìn)入，四指指向電流方向，拇指所指方向即為安培力方向，即垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面斜向上。一矩形線圈，長(zhǎng)L?=0.2m，寬L?=0.1m，匝數(shù)N=100匝，通有電流I=2A，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向成30°角。求：（1）線圈各邊所受的安培力大?。唬?）線圈所受的磁力矩大小。答案：（1）ab邊和cd邊所受安培力大小均為10N，ad邊和bc邊所受安培力大小均為5N；（2）5N?m解析：（1）由題意可知，ab邊和cd邊與磁場(chǎng)方向垂直，根據(jù)安培力公式F=NBIL，ab邊所受安培力F_ab=NBIL?=100×0.5×2×0.2=10N，cd邊與ab邊情況相同，所以F_cd=10N。ad邊和bc邊與磁場(chǎng)方向的夾角為60°，它們所受安培力F_ad=F_bc=NBIL?sin60°=100×0.5×2×0.1×(√3/2)=5N。（2）磁力矩的計(jì)算公式為M=NBSIsinθ，其中S為線圈面積，S=L?L?=0.2×0.1=0.02m2，θ是線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角，即30°，所以M=100×0.5×0.02×2×sin30°=100×0.5×0.02×2×0.5=5N?m。四、簡(jiǎn)答題（共1題，20分）簡(jiǎn)述左手定則的內(nèi)容，并說(shuō)明在判斷安培力方向時(shí)如何應(yīng)用左手定則。結(jié)合實(shí)例說(shuō)明在生活中哪些地方應(yīng)用了安培力的原理。答案：左手定則的內(nèi)容：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。在判斷安培力方向時(shí)，首先確定磁場(chǎng)的方向和電流的方向，然后按照左手定則的要求擺放左手，使磁感線穿過(guò)掌心，四指指向電流方向，此時(shí)拇指所指的方向就是安培力的方向。生活中應(yīng)用安培力原理的地方有很多，例如電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的工作原理就是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受