2019-2020学年高中物理 第三章 磁场 第4节 通电导线在磁场中受到的力练习 新人教版选修3-1

第4节通电导线在磁场中受到的力基础达标练1关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()a磁感应强度跟导线所受的安培力成正比b安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直c磁感应强度的方向跟安培力的方向相同d通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零，则该处的磁感应强度一定为零解析：选b根据磁感应强度定义式b，可知：磁感应强度跟导线所受的安培力，及电流与导线长度均没有关系，故a错误；根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，故b正确，c错误；当电流方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，而此时的磁感应强度不一定为零，故d错误2.如图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成的当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度下列各俯视图中正确表示磁场b的方向的是()解析：选ba图由左手定则可知，图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后，不符合实际，故a错误；b图由左手定则可知，图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前，符合实际，故b正确；由c图可知，电流与磁场平行，炮弹不受安培力作用，不能把炮弹发射出去，故c错误；由d图可知，电流与磁场平行，炮弹不受安培力作用，不能把炮弹发射出去，故d错误故选b.3.如图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是()a仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变b改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变c仅改变电流方向或仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变d增大电流的同时并改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定增大解析：选c仅拿掉中间的磁铁，导体棒在磁场中的有效长度减小所受安培力减小，摆动幅度减小，选项a错误；改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒所受安培力方向不变，仅改变一个方向时，安培力方向改变，选项b错误，选项c正确；增大电流的同时，减小导体棒在磁场中的有效长度，所受安培力可能减小，摆动幅度可能减小，选项d错误4在同一平面上有a、b、c三根等间距平行放置的长直导线，依次载有电流强度大小为1 a、2 a和3 a的电流，各电流的方向如图所示，则导线b所受的合力方向是()a水平向左b水平向右c垂直纸面向外 d垂直纸面向里解析：选a根据反向电流的通电导体相互排斥，可知b受到a的排斥力，同时受到c的排斥力；a的电流小于c的电流，则c对b的电场力大于a对b的电场力，所以可知导线b所受的合力方向水平向左，故a正确，b、c、d错误5(多选)图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向分布的，线圈中a、b两条导线的长均为l，通有方向如图乙所示的电流i，两条导线所在处的磁感应强度大小均为b.则()a该磁场是匀强磁场b线圈平面总与磁场方向垂直c线圈将沿顺时针方向转动da、b导线受到的安培力的大小总为ilb解析：选cd磁场是均匀地辐向分布，越接近转轴，磁场越强磁感线始终与线圈平面平行，即始终与线圈边垂直，a、b错误；根据安培力公式知a、b导线受到的安培力的大小总为ilb，d正确；图示位置，a、b导线受到的安培力的方向分别向上和向下，故线圈将沿顺时针方向转动，c正确6.如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度天平的右臂上挂有一匝数为n的矩形线圈，线圈下端在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里当线圈中通有电流i(方向如图)时，发现天平的右端低左端高，下列哪些调节方案可以使天平水平平衡()a仅减小电流大小b仅增大线框的宽度lc仅减轻左盘砝码的质量d仅增加线圈的匝数解析：选a天平左端高右端低，说明左端轻右端重，要使天平平衡，可以增加左盘砝码质量，也可以减小右盘砝码质量，选项c错误；根据左手定则判断可知，线圈在磁场中受到竖直向下的安培力fnbil，故也可以减小安培力，等效于减小右盘砝码质量，减小安培力可以采取减小电流大小，减小线框的宽度l或者减少线圈的匝数，选项a正确，b、d错误7.如图所示，半径为a的圆形金属导线pq处于匀强磁场中，o是其圆心，匀强磁场的磁感应强度为b，方向与平面opq垂直当在导线中通以大小为i的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是()abia，与直线oq垂直 bbia，与直线op垂直c.bia，与直线pq垂直 d.，与直线pq垂直解析：选c半径为a的圆形金属导线pq在磁场中的有效长度la，则导线受到的安培力大小为fbilbia.根据左手定则可知安培力的方向与直线pq垂直故a、b、d错误，c正确8.音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为l，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为b，区域外的磁场忽略不计线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等某时刻线圈中电流从p流向q，大小为i.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率解析：(1)由左手定则可以判断出线圈所受安培力的方向水平向右由于线圈与磁场垂直，故线圈所受安培力的大小fnibl.(2)此时安培力的功率pfvniblv.答案：(1)nibl水平向右(2)niblv能力提升练1如图所示，取一柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”当电池与铝箔接通时()a铝箔条中部向磁铁s极运动b铝箔条中部向磁铁n极运动c铝箔条中部向下方运动d铝箔条中部向上方运动解析：选d由题意，可知，通过天桥的电流方向由外向内，而磁场方向由n到s极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，故a、b、c错误，d正确2如图所示，在天花板下用细线悬挂一半径为r的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为b的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点a、b与圆心o连线的夹角为120，此时悬线的张力为f.若圆环通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大小和方向是()a电流大小为，电流方向沿顺时针方向b电流大小为，电流方向沿逆时针方向c电流大小为，电流方向沿顺时针方向d电流大小为，电流方向沿逆时针方向解析：选a要使悬线拉力为零，则圆环通电后受到的安培力方向向上，根据左手定则可以判断，电流方向应沿顺时针方向，根据力的平衡fbir，求得i，故a正确，b、c、d错误3如图所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为.导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流i.空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为b.现缓慢增大(090)，若电流i不变，且ab始终静止在斜面上(不考虑磁场变化产生的影响)，下列说法正确的是()ab应缓慢增大 bb应缓慢减小cb应先增大后减小 db应先减小后增大解析：选a如图作出右侧侧视图，则可知，金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用；增大角度，则支持力的方向将向左旋转，要使棒仍然平衡，则支持力与安培力的合力一直等于重力；则由图可知，安培力必须增大；故磁感应强度应增大，故选a.4如图所示，质量m0.5 kg、长l1 m的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架向下(磁场范围足够大)，右侧回路电源电动势e8 v，内电阻r1 ，额定功率为8 w、额定电压为4 v的电动机正常工作(g10 m/s2)，则()a回路总电流为2 ab电动机的额定电流为4 ac流经导体棒的电流为4 ad磁感应强度的大小为1.5 t解析：选d电动机的正常工作时，有pmuim代入数据解得im2 a通过电源的电流为i总 a4 a，故a、b错误；导体棒静止在导轨上，由共点力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即fmgsin 370.5100.6 n3 n流过导体棒的电流i为ii总im4 2 a2 a故c错误；由安培力的公式fbil解得b1.5 t，故d正确5.如图所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并处在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 a时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 a时，金属棒能获得2 m/s2的加速度则磁场的磁感应强度为多少？解析：对金属棒进行受力分析，利用牛顿第二定律可得当金属棒中的电流为5 a时bi1lf阻0当金属棒中的电流为8 a时bi2lf阻ma由整理方程组可得bt1.2 t.答案：1.2 t6.如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为l，倾角为，轨道间接有电动势为e(内阻不计)的电源，现将一根质量为m、电阻为r的金属杆ab水平且与轨道垂直放置在轨道上，金属杆与轨道接触摩擦和电阻均不计，整个装置处在匀强磁场(磁场垂直于金属杆)中且ab杆静止在轨道上，重力加速度为g.求：(1)若磁场竖直向上，则磁感应强度b1是多少？(2)如果金属杆对轨道无压力，求匀强磁场的磁感应强度b2.解析：(1)金属杆静止在导轨上，受到重力、支