人教版物理选修3-1《磁场对通电导线的作用力》同步练习及答案

1、通电导线在磁场中受到的力同步练习建议用时实际用时满分实际得分45 分钟100 分一、选择题C彼此反向平动，电流大的加速度大1如图 1 所示，四边形的通电闭合线框 abcdD 彼此相向平动， 两线圈的加速度大小相处在垂直线框平面等的匀强磁场中，它受3.如图 3 所示，一根到磁场力的合力 ()通有电流 的直铜A 竖直向上棒 MN ，用导线挂图 3方向垂直于 ad 斜向在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，此时两B图 1上根悬线C方向垂直于 bc 斜向上处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张D 为零力为零()2如图 2 所示，A 适当增大电流两个完全相同B使电流反向并适当减小的圆形扁平线C保持电流 不变

2、，适当增大 B图 2D 使电流 反向，适当减小 B圈套在一个光滑的圆柱体上，并能自由移动，当大小不同的电流按图示的方向通入4 两根相互垂直的异面通电直导线 ab 和 cd线圈中时两线圈的运动情况是 ()中电流的方向如图4 所A 都绕这个圆柱体转动示， ab 在前， cd在后，B彼此相向平动，且电流大的加速度大其中 ab 固定不动， cd可自由移动，则松手后 cd 的运动情况是A 不动()B顺时针转动A逆时针转动，同时C逆时针转动图 6靠近 abD 向纸外平动图 4B逆时针转动，同时远离 ab7 如图 7 所示，条形磁铁放在水平桌面上，C顺时针转动，同时靠近 ab在其正中央上方D顺时针转动，同时

3、远离 ab固定一根长直导5如图 5 所示，固定不动的绝缘直导线mn线，导线与条形磁图 7和可以自由移动铁垂直当导线中通以垂直纸面向里的电的矩形线框流时，用 N 表示磁铁对桌面的压力，静表位于同一平面内，示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与图 5与边平行且离 边较近当导线通电前受力相比较是 ()中通以向上的电流，线框中通以顺时针A N 减小， 静0B N减小， 静方向的电流时，线框的运动情况是 ()0A 向左运动 B向右运动C N 增大， 静0D N增大， 静C以为轴转动 D 静止不动06一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的8 竖直放置的直导线 AB 与导电圆环的平面线圈 L2互相绝垂直且

4、隔有一小段缘，垂直放置，距离，直导线固定，且两个线圈都通圆环可以自由运动，以如图 6 所示方向的电流， 则从左向右看，当通以如图 8 所示方向的电流时 ( 同时通线圈 L1 将()电 )，从左向右看，线圈将 ()A 顺时针转动，同时靠近直导线 AB图 8D 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为B顺时针转动，同时离开直导线ABC逆时针转动，同时靠近直导线ABD 不动二、填空题9如图 9 所示的天平可用来测定磁感应强10. 如图 10所示，质量为度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽，长为 L，通有电流为为L，共N匝，图 10的导体棒 ab 静止在水平导轨上，匀线圈下部悬在强磁场磁感应强度为 B，

5、其方向与导轨平面匀强磁场中，磁成 角斜向上 ,和棒 ab 垂直， ab处于静止场方向垂直纸图 9状态，则 ab 受到的摩擦力大小为，面，当线圈中通有电流I 时，方向如图，在方向为，受到的支持力为天平左右两盘各加质量分别为m 1、m 2 的砝11. 如图 11 所示，把一码，天平平衡，当电流反向时(大小不变 )，通电直导线放在蹄形右盘再加上质量为m 的砝码后，天平重新磁铁磁极的正上方，平衡，由此可知 ()图 11导线可以自由移动，当导线中通以如图所A 磁感应强度的方向垂直纸面向里， 大小为示方向的电流 时，导体的运动情况是 .三、计算题（本题共 2 题，共 26 分，答时应写出必要的文字说明、方

6、程式和重要的演算B磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）C磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为12.(12 分 )如图 12 所示，有一水平放置的圆环线圈，半径为r ，单位长度的质量 m 0 16 有一圆锥形的磁场，线圈所在位置的磁感应强度为B0.8 T ，锥形的顶角为 60 ，为使线圈悬浮，应通以多大的电流？ (取 g 10 m/s 2 )13. (18 分)如图 13 所示，电源电动势 E2 V ，r0.5 ，竖直导轨宽L 0.2m ，导轨电阻不计另有一金属棒，质量，电阻图 13abm0.1 kgR0.5，它与轨道

7、间的动摩擦因数0.4 ，金属棒靠在导轨的外面为使金属棒静止不下滑，施加一个与纸面夹角为30 且方向向里的匀强磁场， g 取10 m/s 2 .求(1) 磁场的方向；(2) 磁感应强度 B 的取值范围通电导线在磁场中受到的力参考答案一、选择题1.D2.D 解析：用等效法把两个环形电流等效成小磁针，可知其相互吸引，并且两线圈所受合力相同，质量相同，则加速度大小相同，故D 选项正确 .3.AC 解析：根据左手定则可知通电导线受安培力向上，大小FBIL，对棒进行受力分析， 可知 A、C 选项正确4 C 解析：根据电流微元法判断出导线cd 在 ab 的磁场中受力后会顺时针转动，再利用特殊位置法，假设cd

8、 转到与 ab 共面，则根据同向电流相吸引可知，导线cd 会向导线 ab 靠近5 B 解析：线框中通有电流，ad 和 bc 两导线同时受到通电导线mn 的作用力，但由于ad距 mn 近，故受到作用力大，故可知B 选项正确6. C 解析：根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可判断出从左向右看线圈L1 将逆时针转动，或者用等效法将L1 的环形电流等效成小磁针，L2 的磁场垂直纸面向里，故L1 将逆时针转动，故 C 正确7.C 解析：如题图所示，画出一条通电电流为I 的导线所在处的磁铁的磁感线，电流I 处的磁场方向水平向左，由左手定则知，电流受安培力方向竖直向上根据牛顿第三定律可知，电流对磁铁的

9、反作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大， 而桌面对磁铁无摩擦力作用，故正确答案为C.8C 解析：圆环处在通电直导线的磁场中由右手螺旋定则判断出通电直导线右侧磁场方向垂直纸面向里，由左手定则判定，水平放置的圆环外侧半圆受安培力方向向上，内侧半圆所受安培力方向向下，从左向右看逆时针转.再利用特殊位置法，转到与直导线在同一平面内时，由于靠近导线一侧的半圆环电流向上，方向与直导线相同，互相吸引，直导线与另一侧半圆环电流反向，相互排斥，但靠近导线的半圆环处B 值较大，故 F 引F 斥，对圆环来说合力向左9. B 解析：如果磁感应强度方向垂直纸面向里，则线圈底边所受安培力方向竖直向下，此时天平平衡，

10、由力矩平衡知： m 1 gL (m 2g NBIL )L，式中L为天平力臂，如果将电流改变方向，在右侧再加上 m 的砝码后又平衡了，则：m 1 gL(m 2g mg NBIL )L，mg解得 B，故 B 正确如果磁场方向垂直纸面向外， 第一次平衡： m 1 gL 2 NIL (m 2 g NBIL )L，第二次平衡： m 1 gL(m 2g mg NBIL )L，这两方程联立无解，所以正确答案为 B.二、填空题BIL 水平向右 mg BILcos解析：画出 ab 棒的横截面图， 并受力分析如图14所10.sin图 14示，因为棒 ab 处于静止状态，由水平方向受力平衡可得FfF 安 sin B

11、ILsin ，方向水平向右竖直方向上受力平衡得F 安 cos FN mg ，则 FNmg BILcos .11. 逆时针转动的同时向下运动解析：根据图 15 所示的导线所处的特殊位置利用电流元分析法判断其转动情况将导线 AB 从 N 、S 极的中间 O 分成两段， AO 、图 15BO 段所在处的磁场方向如图所示， 由左手定则可判断出AO 段所受安培力方向垂直纸面向外，BO 段所受安培力方向垂直纸面向里，因此，从上向下看， AB 绕 O 点逆时针转动 当导线转过 90 角的特殊位置时，再判断其上下运动情况如图所示，此时，导线受安培力方向向下，导线将向下运动由上述两个特殊位置结合电流元分析法判断可知，当导线不在特殊位置时，所受安培力使 AB 逆时针转动的同时还要向下运动三、计算题12.0.4 A 解析：将圆环线圈分成很多小段，每一小段可以看作一段直线电流，取一小段分析，图 16受力如图 16 所示，对于圆环整体而言，水平方向上安培力相互抵消了，整个圆环所受合安2m 0g培力大小为 F2rBIsin30 rBI .而要使线圈悬浮， 有 Fmg 2 rm 0 g，得 IB 0.4 A.13.(1) 斜向下 (2)3.0 T B16.3 T 解析(1) 通电导线 ab 的截面受力分析如图17 所示 (从 a 端看 )，由图可知磁场