高中物理 3.4通电导线在磁场中受到的力自我小测 新人教版选修3-1.doc

通电导线在磁场中受到的力夯基达标1一通电直导线放在匀强磁场中，让导线在它和磁场b确定的平面内不断地绕同一方向转动，它所受安培力的方向()a保持不变b转动一周，改变两次c转动一周，改变四次d不确定2通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线mn在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与mn平行.关于mn的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是()a线框有两条边所受的安培力方向相同b线框有两条边所受的安培力大小相同c线框所受安培力的合力朝左dcd边所受安培力小于ab边所受安培力3下列关于安培力的说法中正确的是()a通电导线在磁场中一定受安培力的作用b安培力的大小与磁感应强度成正比，与电流成正比，而与其他量无关c安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面d安培力的方向不一定垂直于通电直导线4下图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是()5如图所示，长为l的导线ab放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d，通过的电流为i，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为b，则ab所受的磁场力的大小为()abilbbidcoscbid/sindbidsin6如图所示的天平可用来测定磁感应强度b.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共n匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流i(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡.当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡.由此可知()ab的方向垂直纸面向里，大小为(m1m2)g/nilbb的方向垂直纸面向里，大小为mg/2nilcb的方向垂直纸面向外，大小为(m1m2)g/nildb的方向垂直纸面向外，大小为mg/2nil7如图所示，一根质量为m的金属棒ac用软线悬挂在磁感应强度为b的匀强磁场中，通入ac方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是()a不改变电流和磁场方向，适当增大电流b只改变电流方向，并适当减小电流c不改变磁场和电流方向，适当减小磁感应强度d同时改变磁场和电流方向，并适当增大磁感应强度能力提升8始终静止在斜面上的条形磁铁，当其上方水平导线l中通以如图所示的电流流向时，斜面对磁铁的弹力fn和摩擦力ff将()af n增大，ff减小bfn减小，ff增大cfn、ff均增大dfn、ff均减小9.如图所示，在倾角为30的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，通以如图所示的电流i时，欲使导体棒静止在斜面上，应再加一匀强磁场，其磁感应强度b的大小和方向是()abmg/2il，方向垂直斜面向上bb mg/2il，方向垂直斜面向下c，方向竖直向下db mg/2il，方向水平向左10.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、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受到磁场力大小变为f2.则此时b受到的磁场力大小变为()af2 bf1f2 cf1f2d2f1f211如图所示，mn、pq为水平放置的金属导轨，直导线ab与导轨垂直放置，导轨间距l10 cm，其电阻为0.4，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度b0.2t.电池电动势e1.5v，内电阻r0.18，电阻r1.6，开关s接通后直导线ab仍静止不动.求直导线ab所受的摩擦力的大小和方向.12如图所示，有一根均匀的导体，长为l、质量为m、电阻为r1，处于磁感应强度为b的匀强磁场中.它由两根相同的轻弹簧悬挂在水平位置，这时每根弹簧伸长量为x0.闭合电键s后，弹簧伸长量x为多大？已知电源电动势为e，内阻不计，两弹簧总电阻为r2.拓展探究13如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为r，放置在与水平面夹角为的倾斜导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为b，电源内阻不计问：(1)若导轨光滑，电源电动势e为多大能使导体杆静止在导轨上?(2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为，且不通电时导体不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，电源的电动势e应为多大?参考答案1解析：匀强磁场大小、方向均不变，电流在磁场中绕同一方向转动一周，电流方向改变两次，所以安培力方向也改变两次.答案：b2解析：直线电流的磁场随距离增大而减弱，由右手螺旋定则可判断矩形线框所在处的磁场方向是垂直纸面向里.再由左手定则可判断各边受力方向，a错.ab边所在处磁场较强，而cd边所在处磁场较弱.所以这两个边由fbil可知安培力的大小是不相等的.ab边安培力较大，方向向左，线框合力向左，c项正确.而bc与ad平均磁感应强度相等，两边的安培力的大小相等，b正确.答案：bcd3解析：当通电导线与磁场方向平行时，就不受安培力，所以a错.安培力的大小除与磁感应强度b、电流i有关外还与导线长度l及导线放置方向有关，所以b错.安培力垂直于导线和磁感应强度决定的平面，也就是垂直于导线，所以d错.答案：c4答案：c5解析：通电导线在磁场中受的安培力公式fbil中l为导线的有效长度，本题中ab导线的有效长度为d/sin，所以选项c是正确的.答案：c6解析：电流方向未改变时，等臂天平的左盘内砝码质量为m1，右盘内砝码质量为m2则由等臂天平的平衡条件有m1gm2gnbil电流方向改变后，同理可得（mm1）gm2gnbil两式相减得bmg/2nil.答案：b7解析：当通入ac方向的电流时，由左手定则，安培力方向向上，此时悬线张力不为零，应该满足bilmg2f绳；欲使悬线张力为零，安培力方向必须向上，且等于金属棒重力，只有a、d正确.答案：ad8解析：条形磁铁在导线周围产生磁场，磁感线形状如图所示，根据左手定则判断出导线受力f如图所示，又据牛顿第三定律可知磁铁受反作用力f的方向因为此时磁铁受力增加了f，而它仍处于静止状态，所以斜面对它的摩擦力以及弹力都增大了答案：c9解析：导体棒要静止在斜面上，必须满足共点力平衡条件当所加磁场方向垂直斜面向上时，根据左手定则，安培力沿斜面向下，导体棒不可能合力为零；当磁场垂直斜面向下时，安培力沿斜面向上，此时只要满足mgsin30bil,即bmg/2il,棒就能静止，所以选项b是正确的；磁场方向竖直向下时，安培力水平向左，此时只要满足mgtan30bil，棒就能静止，选项c是正确的；磁场方向水平向左时，应满足mgbil，棒才能静止，选项d是错误的，本题的正确选项是b、c答案：bc10解析：如图所示，先对a进行受力分析：a受到b导线产生磁场的作用力f1，方向水平向左；设后加磁场方向垂直纸面向外，则该磁场给导线a施加方向水平向右的磁场力f，则f2|f1f|对b进行受力分析，b受到a导线产生磁场的作用力f1，方向水平向右，同时受外加磁场方向水平向左的磁场力f，所以b受到的合力为fb|f1f|由于f与f是a、b间的相互作用力，据牛顿第三定律知，二力大小相等，即f1f1，又a、b两导线中的电流相等，根据安培力计算公式fbil知ff，所以有fbf2同理，当外加磁场方向垂直纸面向里时，有同样的结果答案：a温馨提示：本题考查电流的磁场、磁场的叠加和左手定则加入的匀强磁场方向未知是个难点，可用假设法加以突破.11解析：导线处于平衡状态，受力分析如图所示.当开关闭合时，电阻r与导线ab并联.ab两端的电压为1通过ab的电流为iabu/rab2.4a导线ab所受的安培力f为fbiabl0.22.40.1n0.048n由平衡条件可得fff0.048n所以导线所受的摩擦力大小为0.048n，方向水平向左.答案：0.048n方向水平向左12解析：s闭合前，导体棒受力平衡，故mg2kx0s闭合后，设弹簧伸长量为x，棒再次受力平衡f安2kxmg,f安bilble/（r1r2）解得.讨论：（1）(r1r2)mgble时，x0,弹簧伸长.（2）(r1r2)mgble时，x0，弹簧无形变.（3）(r1r2)mgble时，x0，弹簧压缩.答案： 13解析：(1)导体杆ab的受力如图所示：重力mg、安培力f、导轨的支持力fnmg与f的合力与fn是一对平衡力，mg与f垂直，由图可知fibd,即，.(2)导体杆与导轨有摩擦，导