人教版高中物理選修3-1-3.4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力-基礎(chǔ)課時(shí)針對(duì)練習(xí)-【含答案】

1、3.4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力基礎(chǔ)課時(shí)針對(duì)練習(xí)1下列圖中分別標(biāo)出了一根放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電直導(dǎo)線的電流I、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和所受安培力F的方向，其中圖示正確的是()2關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)的方向C安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)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?一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定，導(dǎo)線中通有電流，方向如下圖中箭頭所示當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是()4一

2、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5.如圖所示，兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動(dòng)，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()A都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)B以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)C以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)D以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng)6.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示。過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向()A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊垂直，指向左邊C.與ab邊平行，豎直向下D.與ab邊垂直，指向右邊7.（多選）如圖所示，質(zhì)量為m、長為

3、L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x軸正方向的電流I，導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向的夾角為.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小可能是()A沿z軸正方向，eq f(mg,IL)tan B沿y軸正方向，eq f(mg,IL)C沿z軸負(fù)方向，eq f(mg,IL)tan D沿懸線向上，eq f(mg,IL)sin 8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(chǎng)均勻輻向分布，線圈中a、b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B，則()A該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B線圈平面總與磁場(chǎng)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)9.在磁場(chǎng)中的同一位置放置

4、一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)方向垂直，則下列描述導(dǎo)線受到的安培力F的大小與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系圖象正確的是()10.如圖所示，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(chǎng)中；磁場(chǎng)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(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為2 。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量為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0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。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。11如圖所示，水平放置的兩導(dǎo)軌P、Q間

5、的距離L0.5 m，垂直于導(dǎo)軌平面的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T，垂直于導(dǎo)軌放置的ab棒的質(zhì)量m1 kg，系在ab棒中點(diǎn)的水平繩跨過定滑輪與重量G3 N的物塊相連已知ab棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，電源的電動(dòng)勢(shì)E10 V、內(nèi)阻r0.1 ，導(dǎo)軌的電阻及ab棒的電阻均不計(jì)要想ab棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，電阻R應(yīng)在哪個(gè)范圍內(nèi)取值？(g取10 m/s2)3.4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力基礎(chǔ)課時(shí)針對(duì)練習(xí)答案1下列圖中分別標(biāo)出了一根放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電直導(dǎo)線的電流I、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和所受安培力F的方向，其中圖示正確的是()答案C解析A、D圖中電流方向與磁場(chǎng)方向平行，不受安培力作用，故A、D錯(cuò)誤；B圖

6、中安培力的方向是垂直導(dǎo)線向下的，故B錯(cuò)誤；C圖中安培力的方向是垂直導(dǎo)線向上的，故C正確2關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)的方向C安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)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)樵瓉淼囊话虢馕觯焊鶕?jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流I和磁場(chǎng)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，B正確；當(dāng)電流I的方向平行于磁場(chǎng)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(chǎng)B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力最大，可見，安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾

7、角有關(guān)，C錯(cuò)誤；如圖所示，電流I和磁場(chǎng)B垂直，直導(dǎo)線受到的安培力FBIL，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(chǎng)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Feq f(r(2),2)BIL，D錯(cuò)誤。答案：B3一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定，導(dǎo)線中通有電流，方向如下圖中箭頭所示當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是()解析A圖中I與B平行應(yīng)不受安培力，故A錯(cuò)誤，由左手定則知B、C錯(cuò)誤，D正確答案D4一條勁度系數(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

8、長B收縮C伸長 D不能確定解析：彈簧通電時(shí)，同向電流相吸，使得彈簧縮短，故B正確。答案：B5.如圖所示，兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動(dòng)，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()A都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)B以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)C以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)D以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng)解析：同向環(huán)形電流間相互吸引，雖然兩電流大小不等，但根據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間相互作用力大小相等，所以選C項(xiàng)答案：C6.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示。過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向()A.與ab邊平行，豎直向上B.與a

9、b邊垂直，指向左邊C.與ab邊平行，豎直向下D.與ab邊垂直，指向右邊解析等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處均有一通電直導(dǎo)線，且導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流。由安培定則可得：導(dǎo)線a、b的電流在c處的合磁場(chǎng)方向豎直向下。再由左手定則可得：安培力的方向是與ab邊垂直，指向左邊。故選B。答案B7.（多選）如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x軸正方向的電流I，導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向的夾角為.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小可能是()A沿z軸正方向，eq f(mg,IL)tan B沿y軸正方向，eq f(mg,IL)C沿z軸負(fù)方向，eq f(mg,I

10、L)tan D沿懸線向上，eq f(mg,IL)sin 解析：對(duì)導(dǎo)線受力分析：作側(cè)視圖，如圖所示，導(dǎo)線受豎直向下的重力，安培力的方向不確定，在懸線右上側(cè)的一個(gè)范圍內(nèi)隱含條件：懸線可能不受力重要規(guī)律：左手定則與FILB.由左手定則可知，磁場(chǎng)方向不能沿z軸正方向，也不能沿懸線向上當(dāng)磁場(chǎng)沿z軸負(fù)方向時(shí)，有ILBmgtan ，解得Beq f(mg,IL)tan ，選項(xiàng)C正確當(dāng)磁場(chǎng)沿y軸正方向時(shí)，有ILBmg，解得Beq f(mg,IL)，選項(xiàng)B正確答案BC8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(chǎng)均勻輻向分布，線圈中a、b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

11、為B，則()A該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B線圈平面總與磁場(chǎng)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：該磁場(chǎng)明顯不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)方向平行，故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。答案：D9.在磁場(chǎng)中的同一位置放置一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)方向垂直，則下列描述導(dǎo)線受到的安培力F的大小與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系圖象正確的是()解析根據(jù)題意，導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直，則導(dǎo)線受到的安培力大小與通過導(dǎo)線的電流大小之間的關(guān)系滿足FILB，故A正確。答案A10.如圖所

12、示，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(chǎng)中；磁場(chǎng)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(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為2 。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量為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0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。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l10.5 cm。由胡克定律和力

13、的平衡條件得2kl1mg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FBIL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l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得2k(l1l2)mgF由歐姆定律有EIR式中，E是電池的電動(dòng)勢(shì)，R是電路總電阻。聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得m0.01 kg。答案方向豎直向下0.01 kg11如圖所示，水平放置的兩導(dǎo)軌P、Q間的距離L0.5 m，垂直于導(dǎo)軌平面的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T，垂直于導(dǎo)軌放置的ab棒的質(zhì)量m1 kg，系在ab棒中點(diǎn)的水平繩跨過定滑輪與重量G3 N的物塊相連已知ab棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，電