《磁场对通电导线的作用——安培力》同步练习3

磁场对通电导线的作用磁场对通电导线的作用 安培力安培力 同步练习同步练习 一 选择题一 选择题 每小题至少有一个选项正确 选对得每小题至少有一个选项正确 选对得5分 选不全得分 选不全得3分 错选不得分 共分 错选不得分 共 40分分 1 如图 如图1所示 用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线所示 用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN 电流 电流I方向从方向从M 到到N 绳子的拉力均为 绳子的拉力均为F 为使 为使F 0 可能达到要求的方法是 可能达到要求的方法是 图图1 A 加水平向右的磁场 加水平向右的磁场 B 加水平向左的磁场 加水平向左的磁场 C 加垂直纸面向里的磁场 加垂直纸面向里的磁场 D 加垂直纸面向外的磁场 加垂直纸面向外的磁场 解析 解析 根据题意可知 欲使根据题意可知 欲使F 0 则需使磁场力竖直向上 大小等于导线重力 由左 则需使磁场力竖直向上 大小等于导线重力 由左 手定则可知 磁场方向需垂直纸面向里 故选手定则可知 磁场方向需垂直纸面向里 故选C 答案 答案 C 2 如图 如图2所示 均匀绕制的螺线管水平放置 在其正中心的上方附所示 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近用绝缘绳水平吊起通电直导线A A与螺线管垂直 与螺线管垂直 A导线中的电导线中的电 流方向垂直纸面向里 开关流方向垂直纸面向里 开关S闭合 闭合 A受到通电螺线管磁场的作用力受到通电螺线管磁场的作用力 的方向是的方向是 A 水平向左 水平向左 B 水平向右 水平向右 图图2 C 竖直向下 竖直向下 D 竖直向上 竖直向上 解析 解析 先用安培定则判断螺线管的磁场方向 在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 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再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上 故选受到的安培力竖直向上 故选D 答案 答案 D 3 如图 如图3所示 所示 A为一水平旋转的橡胶圆盘 带有大量均匀分为一水平旋转的橡胶圆盘 带有大量均匀分 布的负电荷 在圆盘正上方水平放置一通电直导线 电流方向布的负电荷 在圆盘正上方水平放置一通电直导线 电流方向 如如 图所示 当圆盘高速绕中心轴图所示 当圆盘高速绕中心轴OO 转动时 通电直导线所受安转动时 通电直导线所受安 培力的方向是培力的方向是 A 竖直向上 竖直向上 B 竖直向下 竖直向下图图3 C 水平向里 水平向里 D 水平向外 水平向外 解析 解析 由电流产生磁场可知橡胶圆盘上高速转动的负电荷产生的磁场在圆盘上方是垂由电流产生磁场可知橡胶圆盘上高速转动的负电荷产生的磁场在圆盘上方是垂 直圆盘向上的 再由左手定则判断通电导线所受安培力方向水平向里 直圆盘向上的 再由左手定则判断通电导线所受安培力方向水平向里 C正确 正确 答案 答案 C 4 已知质量为 已知质量为m的通电细杆的通电细杆ab与导轨间的动摩擦因数为与导轨间的动摩擦因数为 有电 有电 流时 流时 ab恰好在导轨上静止 如图恰好在导轨上静止 如图4所示 图所示 图5是它的四个侧视是它的四个侧视 图 在四种可能的匀强磁场方向中 能使杆图 在四种可能的匀强磁场方向中 能使杆ab与导轨之间摩擦力与导轨之间摩擦力 为零的图是为零的图是 图图4 图图5 解析 解析 用左手定则判断各图中通电细杆的安培力方向 再判断通电细杆所受的摩擦力用左手定则判断各图中通电细杆的安培力方向 再判断通电细杆所受的摩擦力 是否为零 是否为零 答案 答案 AB 5 一个可以自由运动的线圈 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放互相绝缘垂直放 置 且两个线圈的圆心重合 当两线圈通以如图置 且两个线圈的圆心重合 当两线圈通以如图6所示的电流时 从所示的电流时 从 左向右看 则线圈左向右看 则线圈L1将将 A 不动 不动 B 顺时针转动 顺时针转动 图图6 C 逆时针转动 逆时针转动 D 向纸面内平动 向纸面内平动 解析 法一 解析 法一 利用结论法利用结论法 环形电流环形电流I1 I2之间不平行 则必有相对转动 直到两环形电流同向平行为止 据此可之间不平行 则必有相对转动 直到两环形电流同向平行为止 据此可 得得L1的转动方向应是 从左向右看线圈的转动方向应是 从左向右看线圈L1顺时针转动 顺时针转动 法二 法二 等效法等效法 把线圈把线圈L1等效为小磁针 该小磁针刚好处于环形电流等效为小磁针 该小磁针刚好处于环形电流I2的中心 通电后 小磁针的的中心 通电后 小磁针的N极极 应指向该点环形电流应指向该点环形电流I2的磁场方向 由安培定则知的磁场方向 由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上 产生的磁场方向在其中心竖直向上 而而L1等效成小磁针后转动前等效成小磁针后转动前N极指向纸内 因此应由向纸内转为向上 所以从左向右看 极指向纸内 因此应由向纸内转为向上 所以从左向右看 线圈线圈L1顺时针转动 顺时针转动 答案 答案 B 6 如图 如图7所示电路中 电池均相同 当电键所示电路中 电池均相同 当电键S分别置于分别置于两处时 导线两处时 导线MM 与与NN a b 之间的安培力的大小分别为之间的安培力的大小分别为Fa Fb 可判断这两段导线 可判断这两段导线 图图7 A 相互吸引 相互吸引 Fa Fb B 相互排斥 相互排斥 Fa Fb C 相互吸引 相互吸引 Fa Fb D 相互排斥 相互排斥 Fa Fb 解析 解析 无论电键置于无论电键置于a还是置于还是置于b 两导线中通过的都是反向电流 相互间作用力为斥 两导线中通过的都是反向电流 相互间作用力为斥 力 力 A C错误 电键置于位置错误 电键置于位置b时电路中电流较大 导线间相互作用力也较大 故时电路中电流较大 导线间相互作用力也较大 故D正确 正确 答案 答案 D 7 螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈 线圈的 螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈 线圈的 平平 面与螺线管的轴线在同一竖直面内 如图面与螺线管的轴线在同一竖直面内 如图8所示 当开关所示 当开关S合上时合上时 一小段一小段 时间内时间内 从上方俯视 线圈应该 从上方俯视 线圈应该 A 顺时针方向转动 同时向左移动 顺时针方向转动 同时向左移动 B 逆时针方向转动 同时向右移动 逆时针方向转动 同时向右移动 图图8 C 顺时针方向转动 同时悬线的拉力减小 顺时针方向转动 同时悬线的拉力减小 D 逆时针方向转动 同时悬线的拉力增大 逆时针方向转动 同时悬线的拉力增大 解析 解析 闭合闭合S后 螺线管左端为后 螺线管左端为S极 右端为极 右端为N极 由左手定则知圆环右边受垂直于纸极 由左手定则知圆环右边受垂直于纸 面向里的安培力 左边受垂直于纸面向外的安培力 所以从上向下看线圈逆时针方向转动 面向里的安培力 左边受垂直于纸面向外的安培力 所以从上向下看线圈逆时针方向转动 当转动到线圈与纸面垂直时 线圈等效为左端为当转动到线圈与纸面垂直时 线圈等效为左端为N极 右端为极 右端为S极的磁针 由磁极间的作用极的磁针 由磁极间的作用 力可知悬线拉力增大 力可知悬线拉力增大 答案 答案 D 8 2012 自贡高二检测自贡高二检测 如图如图9所示 条形磁铁放在水平桌面上 所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁垂直 给导线在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁垂直 给导线 通通 以垂直于纸面向里的电流 用以垂直于纸面向里的电流 用N表示磁铁对桌面的压力 用表示磁铁对桌面的压力 用f表示表示 桌面对磁铁的摩擦力 导线中通电后与通电前相比较桌面对磁铁的摩擦力 导线中通电后与通电前相比较 图图9 A N减小 减小 f 0 B N减小 减小 f 0 C N增大 增大 f 0 D N增大 增大 f 0 解析 解析 如图所示 画出一条通过电流如图所示 画出一条通过电流I处的磁感线 电流处的磁感线 电流I处的磁场处的磁场 方向水平向左 由左手定则知电流方向水平向左 由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上 根据牛顿第受安培力方向竖直向上 根据牛顿第 三定律知 电流对磁铁的作用力方向竖直向下 所以磁铁对桌面压力增三定律知 电流对磁铁的作用力方向竖直向下 所以磁铁对桌面压力增 大 由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势 故桌面对磁铁无摩擦力作用 故大 由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势 故桌面对磁铁无摩擦力作用 故C正确 正确 答案 答案 C 二 非选择题二 非选择题 每小题每小题10分 共分 共20分分 9 质量为 质量为m 长度为 长度为L的导体棒的导体棒MN静止于水平导轨上 通过静止于水平导轨上 通过 MN的电流为的电流为I 匀强磁场的磁感应强度为 匀强磁场的磁感应强度为B 方向与导轨平面成 方向与导轨平面成 角斜向下 如图角斜向下 如图10所所 示 求棒示 求棒MN所受的支持力大小和摩擦力大小 所受的支持力大小和摩擦力大小 图图10 解析 解析 画出平面图 由左手定则判断出安培力方向 对画出平面图 由左手定则判断出安培力方向 对MN受力分析如图所示 由平受力分析如图所示 由平 衡条件得 衡条件得 水平方向 水平方向 f Fsin 竖直方向 竖直方向 N Fcos mg 安培力安培力F BIL 所以所以MN所受的支持力所受的支持力N BILcos mg 所受摩擦力所受摩擦力f BILsin 答案 答案 BILcos mg BILsin 10 如图 如图11所示 所示 PQ和和MN为水平 平行放置的金属导轨 相距为水平 平行放置的金属导轨 相距 1 m 导体棒 导体棒ab跨放在导轨上 导体棒的质量跨放在导轨上 导体棒的质量m 0 2 kg 导体棒 导体棒 的中点用细绳经滑轮与物体相连 物体质量的中点用细绳经滑轮与物体相连 物体质量 M 0 3 kg 导体棒与 导体棒与 导轨间的动摩擦因数导轨间的动摩擦因数 0 5 匀强磁场的磁感应强度 匀强磁场的磁感应强度B 2 T 方向 方向 竖直向下 为了使物体匀