优化方案高中物理 3.2 磁场对通电导线的作用安培力课时作业（含解析）教科版选修31.doc

磁场对通电导线的作用-安培力一、选择题1关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正确的是()a通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用b通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直c通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直d通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由b和i所确定的平面解析：选bcd当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，故a错误；据左手定则，判定安培力方向总垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面，故b、c、d均正确2. 如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()a竖直向上b垂直于ad斜向上c垂直于bc斜向下d为零解析：选d导线abcd的有效长度l0，故它受到的磁场力的合力为零，即任何闭合通电线圈在匀强磁场中受到的磁场力的合力一定为零3. 如图所示，一根有质量的金属棒mn，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从m流向n，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()a适当减小磁感应强度b使磁场反向c适当增大电流d使电流反向解析：选c首先对mn进行受力分析，受竖直向下的重力g，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力处于平衡时：2fbilmg，重力mg恒定不变，欲使拉力f减小到0，应增大安培力bil，所以可增大磁场的强弱b或增加通过金属棒中的电流i，或二者同时增大4. 如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线a，a与螺线管垂直，a导线中的电流方向垂直纸面向里开关s闭合，a受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()a水平向左 b水平向右c竖直向下 d竖直向上解析：选d先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在a点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线a受到的安培力竖直向上故选d5. 如图所示为两根互相平行的通电导线a、b的横截面图，a、b的电流方向已在图中标出那么导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向应分别是()a磁感线顺时针方向，磁场力向左b磁感线顺时针方向，磁场力向右c磁感线逆时针方向，磁场力向左d磁感线逆时针方向，磁场力向右解析：选b由安培定则判断出导线a在导线b处产生的磁场方向是竖直向下的；再由左手定则判断出导线b受的安培力是水平向右的，答案b正确6. (合肥一中高二检测)一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示在导线以其中心点为轴转动90的过程中，导线受到的安培力()a大小不变，方向不变b由零增大到最大，方向时刻改变c由最大减小到零，方向不变d由零增大到最大，方向不变解析：选d导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大根据左手定则判断知，力的方向始终不变，选项d正确7. 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则()a磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力减小b磁铁受到向右的摩擦力，对桌面的压力减小c磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力增大d磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变解析：选a由左手定则判断知磁铁对通电导线的作用力斜向左下方，根据牛顿第三定律，通电导线对磁铁的反作用力方向为斜向右上方，对磁铁受力分析，受力情况如图所示由图知，磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力大小为nf安sin g，而导线中没有电流时ng，可见a选项正确8如图所示，在两个倾角均为的光滑斜面上均水平放置一相同的金属棒，棒中通以相同的电流，一个处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为b1；另一个处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为b2，两金属棒均处于静止状态，则b1、b2大小的关系为()ab1b21cos bb1b21sin cb1b2cos 1db1b2sin 1解析：选a当b竖直向上时有b1ilcos mgsin ；当b垂直斜面时有b2ilmgsin ；由此可解得答案为a9. 质量为m的通电细杆ab置于倾角为的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为.有电流时ab恰好在导轨上静止(如图所示)，以下是在沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是()解析：选ab若杆在重力、安培力、弹力的作用下可以处于平衡状态，则杆与导轨间的摩擦力为零由左手定则判断安培力的方向：图a中安培力水平向右，摩擦力可能为零，a选项正确；图b中安培力竖直向上，摩擦力可能为零，b选项正确；图c中安培力竖直向下，没有摩擦力杆不可能平衡，c选项错误；图d中安培力水平向左，没有摩擦力，杆不可能平衡，d选项错误故正确答案为a、b10. (成都九校联考)如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相等、方向相反的电流a受到的磁场力大小为f1.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为f2.则此时b受到的磁场力大小变为()af2 bf1f2cf1f2 d2f1f2解析：选a如图所示，先对a进行受力分析a受到b导线产生的磁场的作用力f1，方向向左假设后加的匀强磁场方向垂直纸面向外，则此磁场对a的作用力f方向向右，f2|f1f|.同理fb|f1f|，f1为a产生的磁场对b的作用力，f为后加磁场对b的作用力故fbf2.二、非选择题11. 如图所示，两平行光滑金属导轨与水平面间的夹角45，相距为20 cm；金属棒mn的质量为1102 kg，电阻r8 ；匀强磁场方向竖直向下，b0.8 t，电源电动势e10 v，内阻r1 .当电键s闭合时，mn处于平衡状态，求变阻器r1的取值为多少？(忽略金属导轨的电阻，取g10 m/s2)解析：沿mn的方向看去，导体棒mn受重力、支持力、安培力，这三个力在同一竖直平面内，如图所示由受力图及平衡条件有：mgsin bilcos 0由闭合电路的欧姆定律有：ei(rr1r)由两式解得：r17 .答案：7 12.如图所示为某种电流表的原理示意图质量为m的均质细金属棒mn的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向外与mn的右端n连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，mn的长度大于ab当mn中没有电流通过且处于平衡状态时，mn与矩形区域的cd边重合；当mn中有电流通过时，指针示数可表示电流大小(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要使电流表正常工作，mn的哪一端应与电源正极相接？(3)若k2.0 n/m，ab0.20 m，bc0.050 m，b0.20 t，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的影响)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设弹簧的伸长量为x，则有mgkx由式得x.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒mn上的