2012高二物理 3.4 通电导线在磁场中受到的力同步练习 新人教版选修3-1

用心 爱心 专心1 第第 2 2 章章 1 1 通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力 本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 1 关于通电导线所受安培力F的方向 磁场B的方向和电流I的方向之间的关系 下 列说法正确的是 A F B I三者必须保持相互垂直 B F必须垂直B I 但B I可以不相互垂直 C B必须垂直F I 但F I可以不相互垂直 D I必须垂直F B 但F B可以不相互垂直 解析 安培力F总是与磁场B和电流I决定的平面垂直 但B与I 即导线 可以垂 直 也可以不垂直 通电导线受安培力时 力F与磁场及力F与导线都是垂直的 故 A C D 均错 B 正确 答案 B 2 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 如下 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 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 答案 D 3 如下图所示 F是磁场对通电直导线的作用力 其中正确的示意图是 答案 AD 用心 爱心 专心2 4 如右图所示 A为一水平旋转的橡胶盘 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 电流方向如右图 当圆盘 高速绕中心轴OO 转动时 通电直导线所受磁场力的方向是 A 竖直向上 B 竖直向下 C 水平向里 D 水平向外 解析 由于带负电的圆环顺时针方向旋转 形成的等效电流为逆时针方向 所产生 的磁场方向竖直向上 由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里 答案 C 5 如右图所示 直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方 如右图所示 如果直导线可以自由地运动 且通以从a到b的电流 则导线ab受磁场力后的运动情况 A 从上向下看 顺时针转动并靠近螺线管 B 从上向下看 顺时针转动并远离螺线管 C 从上向下看 逆时针转动并远离螺线管 D 从上向下看 逆时针转动并靠近螺线管 答案 D 6 如右图所示的三维空间内 匀强磁场方向沿 x方向 在平面xOz内有一通电直导 线 若它所受的安培力方向沿 y方向 则 A 该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置 B 该通电导线一定平行Oz方向放置 C 无论通电导线怎样放置 它总受到 y方向的安培力 D 沿 x方向观察导线中的电流方向 应该为向右方向 解析 当通电导线与匀强磁场平行时 它不受安培力作用 而题意说导线受到安培 力作用 说明导线一定不会沿平行Ox方向放置 因此选项 A 正确 根据左手定则确定的关 系可知 安培力一定垂直于磁场方向和电流方向确定的平面 但电流方向不一定与磁场方 向垂直 因此选项 B 错误 根据左手定则判定知 通电导线如果任意放置在xOz平面内 它受到的安培力时 方向有沿 y方向和 y方向两种可能 沿Ox方向观察 当电流向右 时 安培力沿 y方向 当电流向左时 安培力沿 y方向 因此选项 C 错误 选项 D 正 确 答案 AD 7 如图所示 用细绳悬于O点的可自由转动的通电导线AB放在 蹄形磁铁的上方 当导线中通以图示方向电流时 从上向下看 AB的 转动方向及细绳中张力变化的情况为 A AB顺时针转动 张力变大 B AB逆时针转动 张力变小 用心 爱心 专心3 C AB顺时针转动 张力变小 D AB逆时针转动 张力变大 解析 在导线上靠近A B两端各取一个电流元 A处的电流元所在磁场向上穿过导 线 根据左手定则 该处导线受力向外 同理B处电流元受安培力向里 所以从上向下看 导线逆时针转动 同时 由于导线转动 所以电流在垂直纸面方向有了投影 对于此有效 长度来说 磁感线是向右穿过导线 再根据左手定则可判定导线有向下运动的趋势 故选 D 答案 D 8 如右图所示 O为圆心 和是半径分别为ON OM的同心圆弧 在O处垂直纸面 KNLM 有一载流直导线 电流方向垂直纸面向外 用一根导线围成如图KLMN所示的回路 当回路 中沿图示方向通过电流时 电源未在图中画出 此时回路 A 将向左平动 B 将向右平动 C 将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 D KL边将垂直纸面向外运动 MN边垂直纸面向里运动 解析 因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆 磁感线与电流一直平 行 所以KN边 LM边均不受力 根据左手定则可得 KL边受力垂直纸面向外 MN边受力 垂直纸面向里 故 D 正确 答案 D 9 如下图所示 在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线 电流强度为I 磁感应 强度为B 求各导线所受到的安培力 FA FB FC FD FE 解析 本题考查对安培力计算公式的正确理解 F BILsin B IL B 为磁场在 垂直导线电流方向的分量即为有效磁场 或者F BIL 其中L 为垂直于磁场方向的有效 长度 A 图中FA BILcos 此时不能死记公式 而写成 sin 要理解公式本质是有效长 度或有效磁场 要正确分解 B 图中 不论导线怎么放 也会在纸平面内 因此B I 故FB BIL C 图中两根导线组成的折线abc 整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和 其有效长度为ac 即从a c的电流 故FC BIL 2 D 图是从a b的半圆形电流 分析圆弧上对称的每一小段电流 受力抵消合并后 其 用心 爱心 专心4 有效长度为ab FD 2BIR 在 E 图中 用导线将abc接通形成闭合线圈 各导线受力的矢量和为零 故合力为 零 所以 闭合的通电线圈受安培力为零 E 图中 FE 0 答案 BILcos BIL BIL 2BIR 0 2 10 如下图所示 一根长为L的细铝棒用两根劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强 磁场中 当电流I方向向右时 两根弹簧缩短 当I的方向向左时 两弹簧伸长 并且相 对于平衡位置伸长 缩短的长度都是 l 则磁场的磁感应强度为多少 解析 不通电流时 铝棒受力平衡有mg 2kx 弹簧缩短时 有mg 2k x l BIL 弹簧伸长时 有mg BIL 2k x l 可解 得B 2k l LI 答案 2k l LI 11 如右图所示 在倾角为 37 的光滑斜面上有一根长为 0 4 m 质量 为 6 10 2 kg 的通电直导线 电流I 1 A 方向垂直纸面向外 导线用 平行于斜面的轻绳拴住不动 整个装置放在磁感应强度每秒增加 0 4 T 方向竖直向上的磁场中 设t 0 B 0 则需要多长时间斜面对导线的支 持力为零 g取 10 m s2 解析 导线恰要离开斜面时受力情况如右图 由平衡条件 得 F mg tan 30 而F BIl B 0 4t 代入数据解 即得 t 5 s 答案 5 s 12 如右图所示 水平放置的两导轨P Q间的距离L 0 5 m 垂 直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B 2 T 垂直于导 轨放置的ab棒的质量m 1 kg 系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与 重量G 3 N 的物块相连 已知ab棒与导轨间的动摩擦因数 0 2 电源的电动势E 10 V 内阻r 0 1 导轨的电阻及ab棒的电阻均不计 要想ab棒处 于静止状态 R应在哪个范围内取值 g取 10 m