1.1安培力及其应用——高二物理鲁科版（2019）选择性必修二期末易错题集训
一、安培力
1．定义：物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为安培力。
2．左手定则：
内容：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向，如图所示．
3．安培力大小
(1)．垂直于磁场B的方向放置的长为l的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝IlB.
(2)．当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时，公式F＝IlBsin_θ.
(3)在非匀强磁场中公式可用于很短的一段通电直导线。
二、安培力的应用
1．安培力在生活中应用：电动机、电流计等都是安培力的应用。
2．磁电式电表工作原理：
(1)构造：如图所示，圆柱形铁芯固定于U形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝。
(2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，从而对线圈的转动产生阻碍。当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针停留在某一刻度。电流越大，安培力就越大，指针偏转角度就越大。
(2)特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小相等．
1.下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
2.下列关于电流的磁场和通电导体在匀强磁场中所受安培力的判断正确的是( )
A. B.
C. D.
3.地球周围存在地磁场，会对地球上的通电导线产生安培力的作用。若在我国某地有一水平直流输电线，视地磁场的两极与地理的两极重合，关于输电线受到的安培力的方向，下列判断正确的是( )
A.若输电线中电流方向自南向北，则其受到的安培力水平向西
B.若输电线中电流方向自北向南，则其受到的安培力水平向西
C.若输电线中电流方向自东向西，则其受到的安培力水平向南
D.若输电线中电流方向自西向东，则其受到的安培力水平向北
4.如图所示，由三根相同的均匀电阻丝组成的等边三角形导体框垂直匀强磁场固定，将M、N两点接入电源的两端，通过电源的电流为1.8A。已知每根电阻丝的长度均为0.5m，匀强磁场的磁感应强度大小为2T，则导体框中MN边受到的安培力大小为( )
A.1.2N B.1.8N C.2.4N D.3.6N
5.如图所示，半圆形导线通以恒定电流I，放置在匀强磁场中、已知磁感应强度大小为B，导线长为，直径与磁场方向夹角为。该导线受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
6.下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
7.磁电式电流表的灵敏度很高，可以测出很小的电流，其主要利用通电线圈在磁场中受到的安培力进行设计。如图所示，极靴和铁质圆柱间的磁感线以及导线a、b中的电流方向均已画出，在图示位置时，a、b所处位置处的磁场方向均水平向右，下列说法正确的是( )
A.在图示位置时，a与b所受安培力方向相同
B.在图示位置时，a所受安培力方向向左
C.在图示位置时，a所受安培力方向向上
D.在图示位置时，a所受安培力方向向下
8.如图所示，一根“L”形导线，边长分别为，，置于与其所在平面平行、且与边垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当导线中通以电流I时，该“L”形通电导线受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
9.中学物理实验室常用的磁电式电流表内部的线圈和磁场分布如图所示。下列说法中正确的是( )
A.线圈处于匀强磁场中
B.线圈转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零
C.增加线圈的匝数可以提高电表的灵敏度
D.若用塑料框代替铝框，电表工作时指针会更迅速地稳定在示数位置
10.如图所示，倾角为的粗糙斜面上有一个长度为L、质量为m的通电直导线，其电流为I（可调），方向垂直纸面向里。整个空间分布有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，导线与斜面间的动摩擦因数（最大静摩擦等于滑动摩擦力）。若导线能在斜面上静止不动，则下列电流值不能满足条件的是( )
A. B. C. D.
答案以及解析
1.答案：A
解析：A.根据左手定则，判断知图中安培力方向正确，故A正确；
B.图中电流方向与磁场方向平行，导线不受安培力的作用，故B错误；
C.根据左手定则，判断知图中安培力方向竖直向下，故C错误；
D.根据左手定则，判断知图中安培力方向垂直纸面向外，故D错误。
故选A。
2.答案：D
解析：A.该图中电流和磁场平行，则不受安培力作用，选项A错误；
B.根据左手定则可知，该电流受的安培力方向向上，选项B错误；
C.根据左手定则可知，该电流受的安培力方向水平向右，选项C错误；
D.根据左手定则可知，该电流受的安培力方向垂直直导线斜向右下，选项D正确。
故选D。
3.答案：A
解析：AB.地磁场的情况可化简等效为如图所示
我国处于北半球，设图中的P点有一南北方向的水平通电导线，电流方向自南向北，由左手定则可判知导线受到的安培力水平向西，电流方向自北向南时，导线受到的安培力水平向东，故A正确，B错误；
CD.若图中有一东西方向的水平通电导线，电流方向自东向西时，可判知导线受到的安培力向南斜向下，电流方向自西向东时，导线受到的安培力向北斜向上，故CD错误。
4.答案：A
解析：由于MON电阻丝的电阻是MN电阻丝的电阻的两倍，根据并联关系分到的电流与电阻成反比可知，流过MN电阻丝的电流为
则导体框中边受到的安培力大小为
故选A。
5.答案：C
解析：该导线受到的安培力
故选C。
6.答案：C
解析：A.由左手定则可知磁场对通电直导线的作用力方向向右，故A错误；
B.由左手定则可知磁场对通电直导线的作用力方向向下，故B错误；
C.由左手定则可知磁场对通电直导线的作用力方向向下，故C正确；
D.电流方向与磁感应强度方向平行，磁场对通电直导线没有力的作用，故D错误。
故选C。
7.答案：C
解析：根据左手定则可知，在题中图示位置时，a所受安培力方向向上，b所受安培力方向向下。
故选C。
8.答案：D
解析：由题意可知，对于“L”形导线，ab边与磁场方向平行，不受安培力作用，bc边与磁场方向垂直，受安培力作用，则该“L”形通电导线受到的安培力大小为故选D。
9.答案：C
解析：A.磁电式电流表的线圈在辐向磁场中，不是匀强磁场，故A错误；B.当线圈转动时，穿过线圈的磁通量会随着线圈的角度变化而变化，通常不会始终为零。故B错误;C.增加线圈的匝数会增加安培力，从而提高电流表的灵敏度。这是因为安培力与线圈的匝数成正比，故C正确;D.铝框具有良好的导电性和较低的电阻，能够产生涡流，帮助指针更快地稳定在示数位置。塑料框则不会产生涡流，因此指针的稳定性会降低，故D错误。故选C。
10.答案：A
解析：对导线进行受力分析，若摩擦力沿斜面向上，如图甲所示
则有
解得
若摩擦力沿斜面向下，如图乙所示
则有
解得
能使导线在斜面上静止的电流范围为
故选A。
