2017-2018學年高中物理專題3.4通電導線在磁場中受到的力課時同步試題新人教版選修3-1

1、第 4 節(jié) 通電導線在磁場中受到的力 1 關(guān)于磁場方向、電流方向、安培力方向三者之間的關(guān)系，說法正確的是 A. 磁場方向、電流方向、安培力方向三者之間總是互相垂直 B. 磁場方向一定與安培力方向垂直，但電流方向不一定與安培力方向垂直 C. 磁場方向不一定與安培力方向垂直，但電流方向一定與安培力方向垂直 D. 磁場方向不一定與電流方向垂直， 但安培力方向一定既與磁場方向垂直， 又與電流方 向垂直 【答案】D 【解析】通電導線放入磁場中，不管電漩與晞場是否垂直安培力一走垂直盛場和電流所確走的平面, 即安培力總是既垂直磁場方向又垂直電濟方向&故D正確。 2. 某地的地磁場大約是 4.0 X

2、10 -5 T , 一根長為 500 m 的電線，通入電流的強度為 10 A 的 電流，該導線可能受到的安培力為 A. 0 B . 0.1 N C. 0.3 N D . 0.4 N 【答案】AB 【解析】電線與地磁場垂直放置時，|受到的安培力最大 Fm=BIL=0.2 N,當I / B時，F(xiàn)min=0, 所以 AB 正確。 3. 如圖所示，一通電直線導線與勻強磁場方向垂直，導線所受安培力的方向 A 7 A. 向上 B. 向下 C. 垂直紙面向外 D. 垂直紙面向里 【答案】D 【解析】根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過手心，即手心向上，四指指向電流方向，即指向 右側(cè)，大拇指垂直于紙面指向里，故安培力方

3、向垂直紙面向里，故 ABC 錯誤，D 正確。 4. 如圖所示， 四邊形的通電閉合線框 / 0 1 n L_0 1 abed處在垂直線框平面的勻強磁場中， 它受到的磁場 力的合力3 A. 順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降A(chǔ).豎直向上 B.方向垂直于ad斜向上 C.方向垂直于be斜向上 D.為零 【答案】D 【解析】由題意可知，線框 abed是一個封閉回路，其有效長度為零，所以線框 abed所 D 正確。 受安培力的合力為零，選項 5.如圖，長為 2L的直導線折成邊長相等，夾角為 60的 V 形，并置于與其所在平面相垂 直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為 B。當在該導線中通以電流強度為、J 的電流時，該 V 形

4、 通電導A. 0 C. BIL 【答案】C 【解析】安培力公式 n,其中厶為垂直放于礪場中導線的有效長度，圖中的有效長度勃虛線所示戈 其長度為乙所以通電導線受到的安培力H 叫 選項C正確。 6.如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放置在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以移 動，當導線通過圖示方向的電流 I時，導線的運動情況是（從上往下看） .0.5 BIL .2BIL x x X X X X 冥 X 4 B. 順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 C. 逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D. 逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 【答案】C 【解析】在導線兩側(cè)取兩小段，由左手定則可知，左邊一小段所受的安培力方向垂直紙 面向外，

5、右側(cè)一小段所受安培力的方向垂直紙面向里，從上往下看，導線逆時針轉(zhuǎn)動； 當轉(zhuǎn)動 90時，同時下降。故 C 正確。 7.光滑的平行導軌（圖中粗線所示）與電源連接后，傾斜放置，導軌上放一個質(zhì)量為 m的 金屬導體棒。通電后，導體棒中的電流垂直紙面向外，在棒所在的區(qū)域內(nèi)加一個合適的 勻強磁場，可以使導體棒靜止平衡，下面四個圖中分別加了不同方向的磁場，其中一定 不能平衡的是 【答案】C 【解析】 由左手走則可知啟圖中導線所受安培力豎直向上， 當安培力等于重力時， 導體棒可以處于平衡 狀態(tài)，故A正確OBS中安培力水平向右，這樣安培力有沿斜面向上的分力可能與重力沿斜面向下的分 力平衡，導體棒可處于平衝態(tài)，故E

6、正確。C團中導體所受的安培力垂直斜面斜向上，沒有力和重力 沿斜面向下的分力平衡，故導體棒一定不能平衡，C錯誤。D圖中由左手走則可知安培力沿斜面向上， 當安培力大小與重力沿斜面師的分力相等時，導體棒可處于平衝狀態(tài)，故D正確。 &如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根長直導線，導線與條形 磁鐵垂直。當導線中通以垂直紙面向里的電流時， 用FN表示磁鐵對桌面的壓力， F靜表示 桌面對磁鐵的靜摩擦力，則導線通電后與通電前受力相比 5 A. FN減小， F靜=0 B. FN減小， F靜工0 C. FN增大, F靜=0 D. FN增大, F靜工0 6 【答案】C 【解析】如團所示，

7、畫出一條通電電流為/的導線所在處的磁鐵的晞感線，電溢J處的晞場方向水平向 左,由左手定則可知，電流受到的安培力方向豎直向上。根抿牛頓第三定律可期 電溢對磁鐵的反作 用力方向豎直向 E 所以磁鐵對桌面的壓力増大而桌面對垃鐵無摩擦力作用，故正確選項為 S 9.如圖所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強度 Bo 天平的右臂下面掛有一個矩形線圈， 寬度為 I , 共N匝，線圈下端懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面，當線圈中不通電流時，在天平 左右兩邊加上質(zhì)量各為 m、m的砝碼，天平平衡，當線圈中通有電流 【答案】B jr 亠1 I時方向如圖所示, NIl B. 磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里，大小為 C. 磁感應(yīng)強

8、度的方向垂直紙面向外， 大小為 mg Nil (m - m)g/ Nil D.磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向外, 大小為 mg/2 Nil 左邊再加上質(zhì)量為 m的砝碼后，天平重新平衡，由此可知 7 里，線圈所受安培力的方向向下，所以需要在右邊加砝碼 mg B ，故選 Bo NIL 【名師點睛】此題考查了物體的平衡、安培力以及左手定則的問題；解題的關(guān)鍵是能根 據(jù)左手定則來判斷安培力的方向，并且知道安培力的計算公式 F=BIL,然后根據(jù)平衡條 件列出方程進行解答；此題難度不大，是基礎(chǔ)題。 10如圖所示，兩根光滑金屬導軌平行放置，導軌所在平面與水平面間的夾角為 0。整個 裝置處于勻強磁場中。 金屬桿ab

9、垂直導軌放置，當桿中通有從a到b的恒定電流I時, 金屬桿ab剛好靜止。則 A. 磁場方向一定是豎直向上 B. 磁場方向豎直向上時，磁場的磁感應(yīng)確定最小 C. ab受安培力的最小值為 F二mgtanv D. ab受安培力的最小值為 F =mgsinr 【答案】D 【解析】對金屬棒受力分析可知，金屬棒只受重力支持力和安培力，根據(jù)平衡條件支持力和安培力的 合力應(yīng)與重力等大反向，因安培力的方向不是唯一的，故磁場的方向也不一定是豎直向上的；根1S矢 量三甬形合成法則作出三種情況的合成圖如圖: G1 X/ I 呷 迖 由圖可以看出當安培力F與支持力垂直時有最小值：屜尸颶沁亦即BlL=mS&則化紀=

10、mg sin 3 f 故ABC錯誤，D正確。 【名師點睛】本題考查了力的平衡問題及平行四邊形法則的應(yīng)用問題； 主要是借助磁場 中安培力考查矢量三角形合成法則求最小值問題， 判斷出安培力何時最小是解題的關(guān)鍵 【解析】未通電時，根據(jù)平衡可知 mg=mg+m g,貝y m =m- m；當B的方向垂直紙面向 m。則有 8 步驟；解題時要靈活運用三角形或者平行四邊形，熟練掌握右手定則。 11如圖，通電線圈 abed平面和磁場垂直（不考慮電流間相互作用），則 A. ab邊受到向左的安培力 B. be邊受到向下的安培力 C. 線圈面積有縮小的趨勢9 D. 線圈有轉(zhuǎn)動的趨勢 【答案】C 【解析】根據(jù)左手定則：

11、伸幵左手，拇指與手拿垂直且共面，磁感線向里穿過手心，四指指向電流方 向，則拇指指向安培力方向由上分析，那么加邊受到向左的安培力方向向右，尿邊受到向上的安培 力，故AB錯誤？同理，可知，線圈有收縮的趙勢，故正確,各邊壹到的安培力方向與線圈在同一 平面，則線圈不會轉(zhuǎn)動，故D錯誤。 【名師點睛】考查由左手定則可判定安培力方向， 注意對于左手定則的應(yīng)用， 要搞清兩 點：一是什么時候用；二是怎樣用。 12. 一通電直導線與勻強磁場方向垂直，電流方向如圖所示，設(shè)磁場磁感應(yīng)強度為 長度為L,導線通電電流為 D. 若將導線平行于磁場方向放入，導線所受安培力不變 Zxv1 【答案】C 【解析】由左手定則可知，安

12、培力方向為垂直紙面向里， 故 AB 錯誤；根據(jù)F=BIL可知， 電流越強，則導線所受安培力越大， 故 C 正確；若將導線平行磁場放入，則導線所受安 vjZ、） 培力為零，故 D 錯誤。 13如圖，兩根通電長直導線 a、b平行放置，a、b中的電流強度分別為 I和 21，此時a Jr 共面的通電長直導線 c后，a受到的磁場力大小變?yōu)?2F,則此時b受到的磁場力的大小 C 受到的磁場力為 F,以該磁場力方向為正方向。 a、b的正中間再放置一根與 a、b平行 導線 I，則導線所受安培力 A. B. 10 A. 0 Q 0 口 I 11 C. 4F 【答案】BD 【解析】由于ab間的磁場力是兩長直導線的

13、相互作用，故 b受到a的磁場力大小為 F, 方向相反，故為-F,中間再加一通電長直導線時， 由于c處于中間，其在ab兩位置產(chǎn) 生的磁場強度相同， 故b受到的磁場力為a受磁場力的 2 倍，a受力變成 2F,可能是受 c的磁場力為F,方向向左，此時 b受力為 2F，方向向左，故 b受力為F,方向向左， 故合磁場力為F； a變成 2F，也可能是受向右的 3F的力，則此時b受力為 6F,方向向 右，故b受到的磁場力為-6F- F=- 7F,故選BB 14如圖所示，在勻強磁場區(qū)域中有一光滑斜面體，在斜面體上放了一根長為 L、質(zhì)量為m 的導線，當通以如圖方向的電流后，導線恰好能保持靜止，則磁感應(yīng)強度 B滿

14、足【答案】AD 號二器，疊正確,方問垂 直紙面向外，電流方向與磁場方向平行，不受安培力，導錢不可能靜止，B錯誤,磁場方向沿斜面向上 時，安培力垂直斜面向上，導線不可能靜止，C錯誤；躡場方向豎直向下時，安培力水平向左導體棒 還受到董力和支持力,根擔平衡條件和安培力公式，有an a-SIL，解得B =怒嚴& J故D正確。 15.如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離 L=0.40 m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角 0 =37,在導軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度 B=0.50 T、方向垂直于導軌所在平面 的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢 E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 Q的直流電源?，F(xiàn)把 一個質(zhì)量 m=0.040 kg 的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導 軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻 R0=2.5 Q,金屬導軌電阻 不計，g 取 10 m/s2。已知 sin 37 =0.60 , cos 37 =0.80，求:7F A. B. C. D. B=mg IL _ mg sin B 一 B ，方向垂直紙面向外 IL mg cos 9 B ，方向沿斜面向上 IL BU業(yè)，方向豎直向下 IL 【解析】晞場方向水平向左時，安培力豎直問上，與重力平衝，颶=竝 12 （1） 通過導體棒的電流； （2） 導體棒受到的安培力和