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文档简介
1、课时跟踪检测(十五)通电导线在磁场中受到的力、基础题窗熟1.一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态,当弹簧通以电流时,弹簧将A .保持原长B .收缩C .伸长D .不能确定解析:选 B 弹簧通电时,同向电流相吸,使得弹簧缩短,故B 正确。2关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是A 安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D 将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 解析:选 B 根据左手定则可知:安培力的方向垂直于电流I和磁场 B 确定的平面,即安培力的方向既垂直于B 又垂直于 I, A
2、错误,正确;当电流 I 的方向平行于磁场 B 的方向时,直导线受到的安培力为零,当电流 I 的方向垂直于磁场 B 的方向时,直导线受到的安培力最大,冥XX XX XXX XX X XXXXXXX XX/可见,安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关,C 错误;如图所示,电流I 和磁场 B 垂直,直导线受到的安培力F = BIL,将直导线从中点折成直角,分段研究导线受到的安培力,电流 I 和磁场 B 垂直,根据平行四边形定则可得,导线受到的安培力的合力为F= 22BIL , D 错误。3.如图所示四种情况中, 匀强磁场磁感应强度大小相等, 载流导体长度相同, 通过的 电流也相同,导体受到的磁
3、场力最大,且方向沿着纸面的情况是A .甲、乙C .乙、丁甲X X X XxXxI Bx x X x内甲、丙乙、丙解析:选 C 对于甲图,磁场力 F = BIL cos 30;方向垂直纸面向里;对于乙图,磁场力 F = BIL,方向沿纸面向下;对于丙图,磁场力F = 0;对于丁图,磁场力F = BIL,方向垂直导体沿纸面斜向上,所以,答案为4.如图所示,长为 21 的直导线折成边长相等,夹角为60。的 V 形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为 B。当在该导线中通以电流强度为 I 的电流时,该 V 形通电导线受到的安培力大小和方向(平XX XXX、/ X 60/XXX X X X
4、行于纸面)为()C. 2BII竖直向下D. 2BII 竖直向上解析:选 B 导线在磁场内有效长度为2lsin 30 = I,故该 V 形通电导线受到安培力大小为 F = BI2Isin 30 = BII,由左手定则可得方向竖直向上,则选项 B 正确。5.长为 L 的通电直导线放在倾角为0的光滑斜面上,并处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,如图所示,当 B 方向竖直向上,电流为 I1时导体处于平衡状态;若 B 方向改为垂直斜面向上,则电流为 I2时导体处于平衡状态,电流比值丨丨1: I2应为()6如图是磁电式电流表的结构,蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,线圈中两条导线长均为 L,通以图示方向
5、的电流 I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为A .该磁场是匀强磁场B. 线圈平面总与磁场方向垂直C. 线圈将逆时针转动D. 线圈将顺时针转动A. BII竖直向下B . BII 竖直向上A.cos0C.sin0cos01D.sin0解析:选 B 若磁场方向竖直向上,则安培力沿水平方向,由平衡条件可得:mgtan0=BIIL ;若磁场方向垂直于斜面向上,则安培力沿斜面向上。由平衡条件可得:BI2L,则 I1: I2= 1 : cos0,故 B 正确。mgsin0=a、bB,则电沦点的构造甲乙解析:选 D 该磁场明显不是匀强磁场,匀强磁场应该是一系列平行的磁感线,方向相同,故 A 错误;由题图可知
6、,线圈平面总与磁场方向平行,故B 错误;由左手定则可知,a 导线受到的安培力向上, b 导线受到的安培力向下,故线圈顺时针旋转,故 C 错误 D 正 确。二、易错题窗B月7如图所示,在倾角为a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。当导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时,欲使导体 棒静止在斜面上,可将导体棒置于匀强磁场中,当外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中,关于B 的大小的变化,说法正确的是()A 逐渐增大B 逐渐减小解析:选 C 导体棒受三个力的作用,安培力 F 的大小变化从图中 即可看出是先减小后增大,由F = BIL
7、知,B 的大小应是先减小后增大,只有 C 项正确。8如图所示为电流天平,它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为 L,处于匀强磁场内,磁感应强度大小为B,方向与线圈平面垂直。当线圈中通过方向如图所示的电流I 时,调节砝码使两臂达到平衡,然后使电流反向,大小不变,这时为使天平两臂再达到新的平衡,则需()A 在天平右盘中增加质量 m=nBL的砝码g2nBILB 在天平右盘中增加质量 m=2nBL的砝码gC .在天平左盘中增加质量 m=nBL的砝码 g2nBILD .在天平左盘中增加质量 m=-L的砝码g解析:选 D 开始时底边所受的安培力方向竖直向上,电流反向后,安培力的方向变1为竖直向下
8、,相当于右边多了两个安培力的重量,即:mg= 2FA,解得 FA=?mg,由于:FA=nBIL,解得:吩讐,要重新平衡,需要在天平左盘中增加质量为吩的砝码,D 正确。三、能力题通9 多选如图所示,质量为 m 的通电细杆 ab 置于倾角为B的导轨上,C .先减小后增大D.先增大后减小导轨的宽度为 d,杆 ab 与导轨间的动摩擦因数为卩,有电流时 ab 恰好在导轨上静止,下面各图是沿ba 方向观察时的四个平面图,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中杆 ab 与导轨间摩擦力可能为零的是()解析:选 AB 通过左手定则判断杆所受的安培力。若 A 图中杆受到的重力、 垂直斜面向上的支持力、水平向右的安培力
9、的合力可以为零,可以不受摩擦力,故A 正确;若 B 图中杆受到的重力与竖直向上的安培力相等时,不受摩擦力,故B 正确;C 图中杆受重力、竖直向下的安培力,要想处于平衡状态,一定受垂直斜面向上的支持力及沿导轨向上的摩 擦力作用,故 C 错误;D 图中杆受重力、水平向左的安培力,要想处于平衡状态,一定受到垂直斜面向上的支持力及沿导轨向上的摩擦力,故D 错误。10.如图所示,两根间距为d 的平行光滑金属导轨间接有电源E,导轨平面与水平面间的夹角0=30金属杆 ab 垂直导轨放置,导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆ab 刚好处于静止状态
10、。要使金属杆能沿导轨向上运动,可以采取的措施是()A. 增大磁感应强度 BB. 调节滑动变阻器使电流减小C .增大导轨平面与水平面间的夹角0D .将电源的正负极对调,使金属杆中的电流方向改变解析:选 A 对金属杆进行受力分析,沿导轨方向,有 Bid mgsin0=0,要使金属杆 向上运动,则应增大 Bld,选项 A 正确,B 错误;若增大0,则 mgsin0增大,选项 C 错误; 若电流反向,则金属杆受到的安培力反向,选项D 错误。11.如图,一长为 10 cm 的金属棒 ab用两个完全相同的弹簧水平地悬 挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1 T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端
11、与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连,电路总电阻为2 Qo 已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 速度大小取 10 m/s2o判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。解析:依题意,开关闭合后,电流方向从b 到 a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下。开关断开时,两弹簧各自相对于其原长伸长了Al1= 0.5 cm。由胡克定律和力的平衡条0.3 cm。重力加ABCD件得2kA1=mg式中,m 为金属棒的质量,k 是弹簧的劲度系数,g 是重力加速度的大小。开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为F = IBL 式中,I 是回路电流,L 是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了Al2= 0.3 cm,由胡克定律和力的平衡条件得2k(A + A2) )=mg+F由欧姆定律有E = IR 式中,E 是电池的电动势,R 是电路总电阻。联立式,并代入题给数据得m= 0.01 kg。答案:安培力的方向竖直向下,金属棒的质量为0.01 kg12.如图所示,在倾角为 37。的光滑斜面上有一根长为0.4 m,质量为 6X102kg 的通电直导线,电流 1 = 1A,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
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