物理同步人教版選修3-1課時(shí)跟蹤檢測：(二十二)通電導(dǎo)線在磁場中受到的力Word版含解析

1、課時(shí)跟蹤檢測（二十二）通電導(dǎo)線在磁場中受到的力高中物理、基礎(chǔ)題窗熟1.一條勁度系數(shù)較小的金屬彈簧處于自由狀態(tài)，當(dāng)彈簧通以電流時(shí),彈簧將A .保持原長B .收縮C .伸長D .不能確定解析：選B彈簧通電時(shí)，同向電流相吸，使得彈簧縮短，故B正確。2關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力，下列說法正確的是A 安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向C 安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D 將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?解析：選B根據(jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流I場B確定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I, A錯(cuò)誤,正確；當(dāng)

2、電流I的方向平行于磁場 B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力為零，當(dāng)電流I的方向垂直于磁場 B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力最大,XJXXXXXXXJXXx/Xx xXXXxXXXXXXXXXXXX/X x xXXXXX X X和磁BI和磁可見，安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān),C錯(cuò)誤；如圖所示，電流場B垂直，直導(dǎo)線受到的安培力F = BIL，將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，分段研究導(dǎo)線受到的安培力，電流I和磁場B垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導(dǎo)線受到的安培力的合力為F= 22BIL , D 錯(cuò)誤。3.如圖所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，載流導(dǎo)體長度相同，通過的 電流也相同，導(dǎo)體受到的

3、磁場力最大，且方向沿著紙面的情況是A .甲、乙C .乙、丁甲X X X XxXxI Bx x X x內(nèi)甲、丙乙、丙解析：選C 對(duì)于甲圖，磁場力 F = BIL cos 30；方向垂直紙面向里；對(duì)于乙圖，磁場力F = BIL，方向沿紙面向下；對(duì)于丙圖，磁場力F = 0;對(duì)于丁圖，磁場力F = BIL，方向垂直導(dǎo)體沿紙面斜向上，所以，答案為4.如圖所示，長為21的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60。的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小和方向（平XX XXX、/ X 60Q/XXX X X X行于紙面）為（）

4、A. BII豎直向下B . BII 豎直向上C. 2BII豎直向下D. 2BII 豎直向上解析：選B導(dǎo)線在磁場內(nèi)有效長度為2lsin 30 = I,故該V形通電導(dǎo)線受到安培力大小為F = BI2Isin 30 = BII，由左手定則可得方向豎直向上，則選項(xiàng) B正確。5.長為L的通電直導(dǎo)線放在傾角為0的光滑斜面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，當(dāng) B方向豎直向上，電流為 I1時(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)；若 B方向改為垂直斜面向上，則電流為I2時(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，電流比值丨1 : I2應(yīng)為（）A. cos 0C. sin 0cos 01D.sin 0解析：選B若磁場方向豎直向上，則安培力沿

5、水平方向，由平衡條件可得:mgtan 0=BIiL ;若磁場方向垂直于斜面向上，則安培力沿斜面向上。由平衡條件可得:BI2L，則 I1 : I2= 1 : cos 0,故 B 正確。mgsin 0=電淪點(diǎn)的構(gòu)造甲乙a、bB,則6如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中兩條導(dǎo)線長均為 L，通以圖示方向的電流 I，兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為A .該磁場是勻強(qiáng)磁場B. 線圈平面總與磁場方向垂直C. 線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D. 線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選D 該磁場明顯不是勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)磁場應(yīng)該是一系列平行的磁感線，方向相同，故A錯(cuò)誤；由題圖可知，線圈平面總與磁場方向平行，故

6、B錯(cuò)誤；由左手定則可知，a導(dǎo)線受到的安培力向上， b導(dǎo)線受到的安培力向下，故線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故 C錯(cuò)誤D正 確。二、易錯(cuò)題窗B月7如圖所示，在傾角為a的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為 L、 質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒。當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流 I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體 棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，關(guān)于B的大小的變化,說法正確的是（）A 逐漸增大B 逐漸減小C .先減小后增大D.先增大后減小解析：選C 導(dǎo)體棒受三個(gè)力的作用，安培力 F的大小變化從圖中 即可看出是先減小后增大，由F = BIL知，B的大小應(yīng)是先減小后

7、增大，只有C項(xiàng)正確。8如圖所示為電流天平，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n,線圈的水平邊長為L,處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通過方向如圖所示的電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡，然后使電流反向，大小不變，這時(shí)為使天平兩臂再達(dá)到新的平衡，則需（）A 在天平右盤中增加質(zhì)量 m= nBL的砝碼g2nBILB在天平右盤中增加質(zhì)量 m=凹旦丄的砝碼gC .在天平左盤中增加質(zhì)量 m= nBL的砝碼 g2nBILD .在天平左盤中增加質(zhì)量 m=L的砝碼g解析：選D 開始時(shí)底邊所受的安培力方向豎直向上，電流反向后，安培力的方向變1為豎直向下，相當(dāng)于右邊多了兩個(gè)安培力的重量，即：

8、mg= 2Fa，解得Fa=?mg,由于:Fa = nBIL ,解得：吩讐，要重新平衡，需要在天平左盤中增加質(zhì)量為吩的砝碼，D正確。三、能力題通9多選如圖所示，質(zhì)量為 m的通電細(xì)桿ab置于傾角為B的導(dǎo)軌上， 導(dǎo)軌的寬度為d,桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩，有電流時(shí)ab恰好在導(dǎo)軌上靜止，下面各圖是沿ba方向觀察時(shí)的四個(gè)平面圖，標(biāo)出了四種可能的勻強(qiáng)磁場方向，其中桿ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零的是（）ABCD解析：選AB 通過左手定則判斷桿所受的安培力。若A圖中桿受到的重力、 垂直斜面向上的支持力、水平向右的安培力的合力可以為零，可以不受摩擦力，故A正確；若B圖中桿受到的重力與豎直向上的安培力相等時(shí)，不

9、受摩擦力，故B正確；C圖中桿受重力、豎直向下的安培力，要想處于平衡狀態(tài)，一定受垂直斜面向上的支持力及沿導(dǎo)軌向上的摩 擦力作用，故 C錯(cuò)誤；D圖中桿受重力、水平向左的安培力，要想處于平衡狀態(tài)，一定受到垂直斜面向上的支持力及沿導(dǎo)軌向上的摩擦力，故D錯(cuò)誤。10. 如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角0= 30金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時(shí)，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)。要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，可以采取的措施是（）A. 增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 BB. 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流減小C .增

10、大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角0D .將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，使金屬桿中的電流方向改變解析：選A 對(duì)金屬桿進(jìn)行受力分析，沿導(dǎo)軌方向，有 Bid mgsin 0= 0,要使金屬桿 向上運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)增大Bld,選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；若增大0,則mgsin 0增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤; 若電流反向，則金屬桿受到的安培力反向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。0.3 cm。重力加11. 如圖，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸 掛在勻強(qiáng)磁場中；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Qo已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量

11、為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了 速度大小取10 m/s2o判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。解析：依題意，開關(guān)閉合后，電流方向從b到a，由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向豎直向下。開關(guān)斷開時(shí)，兩彈簧各自相對(duì)于其原長伸長了Al1= 0.5 cm。由胡克定律和力的平衡條件得2k A1= mg 式中，m為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大小。開關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力的大小為F = IBL 式中，I是回路電流，L是金屬棒的長度。兩彈簧各自再伸長了Al2= 0.3 cm,由胡克定律和力的平衡條件得2k( A + A2)= mg+ F由歐姆定律有E = IR 式中，E是電池的電動(dòng)勢，R是電路總電阻。聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得m= 0.01 kg。答案：安培力的方向豎直向下，金屬棒的質(zhì)量為0.01 kg12.如圖所示，在傾角為37。的光滑斜面上有一根長為0.4 m，質(zhì)量為6X 102 kg的通電直導(dǎo)線，電流1 = 1A，方向垂直紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動(dòng)，整個(gè)裝t= 0, B = 0，則需要多長時(shí)置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T,方向豎直向上的磁場中，設(shè)間斜面對(duì)導(dǎo)線的支