2024年高中物理第三章4通电导线在磁场中受到的力练习含解析新人教版选修3-1

PAGE4-通电导线在磁场中受到的力A级抓基础1.两根相互平行的长直导线位于纸面内，导线中通有大小和方向均相同的电流，如图所示，则导线a、b所受的安培力Fa、Fb的方向分别为（）A.Fa向左，Fb向右B.Fa向右，Fb向左C.Fa向纸里，Fb向纸外D.Fa向纸外，Fb向纸里答案：B2.下列各图中，表示磁场B方向、电流I方向及电流受力F方向三者关系正确的是（）ABCD答案：A3.如图所示，在条形磁铁S极旁边悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向（从前向后看顺时针方向）流淌时，将会出现（）A.线圈向磁铁平移B.线圈远离磁铁平移C.从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D.从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁答案：D4.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示.过c点的导线所受安培力的方向（）A.与ab边平行，竖直向上B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边D.与ab边垂直，指向右边答案：C5.如图所示，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Δl，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－Δl）＋BIL；弹簧伸长时，有mg＋BIL＝2k（x＋Δl），可解得B＝eq\f(2kΔl,LI).B级提实力6.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动状况是（）A.都绕圆柱转动B.以不等的加速度相向运动C.以相等的加速度相向运动D.以相等的加速度相背运动答案：C7.（多选）通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内.电流方向如图所示，ad边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（）A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力合力向左D.线框所受安培力合力为零答案：BC8.如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中心的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面对外的电流，则（）A.假如台秤的示数增大，说明磁铁左端是N极B.假如台秤的示数增大，说明磁铁右端是N极C.无论如何台秤的示数都不行能改变D.以上说法都不正确答案：A9.直导线通入垂直纸面对里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是（）ABCD答案：A10.如图所示，质量为0.12kg的裸铜棒，长为20cm，两头与长度均为20cm的软导线相连，吊在B＝0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中.现在通以恒定电流I，铜棒将向纸面里摆起，最大摆角为37°，不计空气阻力，g取10m/s2，那么铜棒中电流的大小和方向分别为（）A.I＝4A，方向从a指向bB.I＝4A，方向从b指向aC.I＝9A，方向从a指向bD.I＝9A，方向从b指向a解析：铜棒上摆的过程，依据动能定理得BIL·Lsin37°－mgL（1－cos37°）＝0，代入解得I＝4A，依据铜棒将向纸面里摆起可知，安培力方向向里，依据左手定则可知，电流方向从b到a.答案：B11.如图所示，同一水平面内的两平行导轨ab、cd处于竖直向上的磁场中，一根质量为3.6kg、有效长度为2m的金属棒放在导轨上.当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流增大到8A时，金属棒能获得2m/s2的加速度.求该磁场的磁感应强度的大小.解析：对金属棒进行受力分析，利用牛顿其次定律可得BI1L－F阻＝0，BI2L－F阻＝ma，联立以上二式解得B＝eq\f(ma,（I2－I1）L)＝eq\f(3.6×2,（8－5）×2)T＝1.2T.答案：1.2T12.如图所示，两根平行、光滑的斜金属导轨相距L＝0.1m，与水平面间的夹角为θ＝37°，有一根质量为m＝0.01kg的金属杆ab垂直导轨搭在导轨上，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B＝0.2T，当杆中通以从b到a的电流时，杆可静止在导轨上，g取10m/s2（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）.（1）求此时通过ab杆的电流；（2）若保持其他条件不变，只是突然把磁场方向改为竖直向上，求此时杆的加速度.解析：（1）杆静止在导轨上，受力平衡，杆受到重力、导轨的支持力以及安培力，依据平衡条件得BIL＝mgsinθ，解得I＝eq\f(mgsinθ,BL)＝eq\f(0.01×10×0.6,0.2×0.1)A＝3A.（2）若把磁场方向改为竖直向上，对杆受力分析，依据牛顿其次定律得F合＝mgsinθ－BILcosθ＝mgsinθ