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1．16安培力及“三定则一定律”综合1．(2019·嘉兴模拟)电磁推进式舰艇沿海平面截面图如图甲所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，舰艇内超导体在M、N间产生强磁场，使M、N间海水受到磁场力作用被推出，船因此前进．要使图乙中的舰艇向右前进，则所加磁场的方向应为()A．水平向左B．水平向右C．竖直向上D．竖直向下答案C解析海水中电流方向从M流向N，船向右运动，则船受到海水对船的作用力向右，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向左，再根据左手定则，可知，磁场方向竖直向上．故C项正确，A、B、D三项错误．2.(2019·江苏)(多选)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等．矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是()A．均向左B．均向右C．a的向左，b的向右D．a的向右，b的向左答案CD解析若a、b电流方向均向左，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则知，线框上边和下边所受的安培力都指向b，则线框不能处于静止状态，故A项错误，同理B项错误；若a的电流方向向左，b的向右，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则知，线框上边和下边所受的安培力大小相等、方向相反，线框可以处于平衡状态，故C项正确，同理D项正确．3．(2019·课标全国Ⅰ)如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为()A．2FB．1.5FC．0.5FD．0答案B解析由已知条件可知MLN边的有效长度与MN相同，边MLN的电阻等于边MN的电阻的两倍，两者为并联关系，设MN中的电流大小为I，则MLN中的电流为12I，设MN的长为L，由题意知：F＝BIL，所以边MLN所受安培力为：F′＝B·12I·L＝12BIL＝12F，方向与MN边所受安培力的方向相同，故有：F合＝F＋F′＝32F＝1.5F，故B项正确，A、C、D三项错误．4.(2019·郑州二模)1876年美国著名物理学家罗兰在实验室中完成了著名的“罗兰实验”．罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，使圆盘绕中心轴高速旋转，发现小磁针发生了偏转．下列说法正确的是()A．使小磁针发生转动的原因是圆盘上的电荷运动时产生了磁场B．使小磁针发生转动的原因是圆盘上产生了涡流C．仅改变圆盘的转动方向，小磁针的偏转方向不变D．如果使圆盘带上正电，圆盘的转动方向不变，小磁针的偏转方向不变答案A解析由题意可知，磁针受到磁场力的作用，原因是由于电荷的定向移动，从而形成电流，而电流周围会产生磁场，不是电磁感应，故A项正确，B项错误；只改变圆盘的转动方向，那么电流产生的磁场方向与之前的相反，则小磁针的偏转方向也与之前的相反，故C项错误；如果使圆盘带上正电，圆盘的转动方向不变，那么电流产生的磁场方向与之前的相反，则小磁针的偏转方向也与之前的相反，小磁针的偏转方向发生变化，故D项错误，故A项正确，B、C、D三项错误．5.(2018·课标全国Ⅰ)(多选)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态，下列说法正确的是()A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动答案AD解析干电池开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由南到北，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极向纸里偏转，故A项正确；干电池开关闭合并保持一段时间后，根据安培定则，可知，左边线圈中有磁通量，但不变，因此左边线圈中不会产生感应电流，那么小磁针也不会偏转，故B、C项错误；干电池开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，由A项分析，可知，根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由北到南，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向外，则小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动，故D项正确．6．(2019·海淀区模拟)如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒ab、cd分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通．现用外力使ab棒向右快速摆动，则此时cd棒受到的安培力方向及这个过程中右侧装置的工作原理相当于()A．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机B．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机C．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于发电机D．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于电动机答案A解析ab棒向右切割磁感线，根据右手定则可知，感应电流方向由b到a，则cd中电流方向由c到d，再根据左手定则可知，cd中电流受力向右；右侧装置的运动属于电流在磁场中受力运动，故相当于电动机．故A项正确，B、C、D三项错误．7.(2019·泉州二模)如图，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场B，导体棒处于静止状态．现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应同步()A．增大B．减小C．先增大，后减小D．先减小，后增大答案A解析设安培力的方向与斜面的夹角为α，导体棒的长度为L，电流为I，斜面倾角为θ；根据安培力的计算公式可得：FA＝BIL，根据平衡条件可得：FAcosα＝mgsinθ解得：B＝mgsinθILcosα.将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，安培力的方向与斜面的夹角α由0°逐渐增大，则cosα逐渐减小，B逐渐增大，故A项正确，B、C、D三项错误．8.(2019·大连二模)如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，D为圆弧中点，A、D、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向垂直纸面向里，整个空间还存在一个大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度恰好为零．如果将D处电流反向，其他条件都不变，则O处的磁感应强度大小为()A．2(2－1)BB．2(2＋1)BC．2BD．0答案A解析用右手螺旋定则判断通电直导线A在O点上所产生的磁场方向由O到C，大小设为B0，通电直导线C在O点上所产生的磁场方向垂直OC向右，而导线D中的电流，在O点产生的磁场方向垂直OD指向右下方，如图甲所示．依据矢量的合成法则，则三根通电直导线在O点共同产生的磁场的方向为右下方，大小为B合＝(2＋1)B0，方向指向右下方；由于整个空间再加一个大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度刚好为零，可知B的方向指向左上方，大小等于B＝(2＋1)B0①当将D处电流反向，其他条件都不变时，D产生的磁场的方向变成左上方，如图乙所示：所以三个导线电流产生的磁场为，方向指向右下方，大小为：B′合＝(2－1)B0②则此时O点合场强为B′O＝B－B′合③①②③联立解得：B′O＝2(2－1)B.9.(2019·河南模拟)如图所示，扇形金属线框aOb放在光滑绝缘的水平面上，有界匀强磁场垂直于水平面竖直向上，虚线MN为有界匀强磁场的边界，且MN为扇形金属线框的对称轴．当磁场的磁感应强度增大时，关于金属线框的运动情况，下列说法正确的是()A．绕O点顺时针转动B．绕O点逆时针转动C．垂直MN向左平动D．垂直MN向右平动答案D解析当磁场的磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量增大，则产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则和安培力的等效性可知，磁场中的Ob边和圆弧受到的安培力的合力垂直OM向右，线圈不能绕O点转动，而是向右平动．故A、B、C三项错误，D项正确．10．(2019·合肥二模)某兴趣小组制作了一个简易的“转动装置”，如图甲所示，在干电池的负极吸上一块圆柱形强磁铁，然后将一金属导线折成顶端有一支点、底端开口的导线框，并使导线框的支点与电源正极、底端与磁铁均良好接触但不固定，图乙是该装置的示意图．若线框逆时针转动(俯视)，下列说法正确的是()A．线框转动是因为发生了电磁感应B．磁铁导电，且与电池负极接触的一端是S极C．若将磁铁的两极对调，则线框转动方向不变D．线框转动稳定时的电流比开始转动时的大答案B解析由上往下看(俯视)，线框沿逆时针转动，根据左手定则可知，电流方向从上往下再从左往右，要使线框逆时针转动，则磁铁与电池负极接触得一端为S极．又该装置的原理是电流在磁场中的受力，不是电磁感应，故A项错误，B项正确；若将磁铁的两极对调，磁场的方向发生改变，那么线框所受安培力方向也发生变化，线框转动方向发生改变，故C项错误；因导线切割磁感应线，则线框中电流比刚开始转动时的小，故D项错误．11.(2019·河南质检)置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连．套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示．导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法正确的是()A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动D．圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动答案C解析由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强．由楞次定律知，线圈B中的感应磁场方向向上，由安培定则知，ab棒中感应电流方向由a→b.由左手定则知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动，故A项错误；同理B、D两项错误，C项正确．12.(2019·衡水模拟)如图所示的匀强磁场磁感应强度大小为2T，方向与水平面夹角为θ(sinθ＝0.6)，质量为0.4kg、长为0.5m的金属棒PQ垂直磁场放在水平面上，金属棒与水平面间的动摩擦因数为0.75，当给金属棒通入大小为4A、由P流向Q的电流时．金属棒的加速度大小为(重力加速度大小为10m/s2)()A．0B．2.5m/s2C．4.5m/s2D．5m/s2答案C解析电流方向由P流向Q，根据左手定则可得安培方向斜向右上方，此外导体棒还受到重力、支持力和摩擦力，如图所示．安培力的大小为：FA＝BIL＝2×4×0.5N＝4N，水平方向根据牛顿第二定律可得：FAsinθ－f＝ma，竖直方向根据平衡条件可得：N＝mg－FAcosθ摩擦力为：f＝μN联立解得：a＝4.5m/s2.故C项正确，A、B、D项错误．13．(2019·温州二模)如图所示为等臂电流天平演示装置，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，水平边长为l，处于垂直线圈平面向里的匀强磁场内．矩形线圈通过电动势为E，内阻为r的外部电源供电，当在天平左、右两边加上一定质量的砝码后，调节外电阻为R1时天平刚好平衡．然后在左边托盘再加质量为m的砝码，需要把外电阻调节为R2，才能使天平达到新的平衡．不计线圈电阻，不考虑外部的连接导线对线圈的作用力，由此可知()A．R2R1，且B＝mgE（R1－R2）nl（R1＋r）（R2＋r）B．R2R1，且B＝mg（R1＋r）（R2＋r）nlE（R1－R2）C．R2R1，且B＝mgE（R1－R2）nl（R1＋r）（R2＋r）D．R2R1，且B＝mg（R1＋r）（R2＋r）nlE（R1－R2）答案B解析根据图示可知线圈下端电流方向向左，根据左手定则可知受到的安培力方向向下根据平衡条件可得nBI1l＝Mg其中I1＝ER1＋r在左边托盘再加质量为m的砝码，根据平衡条件可得nBI2l＝(M＋m)gI2＝ER2＋r联立解得：B＝mg（R1＋r）（