課時跟蹤檢測（一） 磁場對通電導(dǎo)線的作用力

課時跟蹤檢測（一）磁場對通電導(dǎo)線的作用力eq\a\vs4\al(A)組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強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)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕觯哼xB由左手定則可知，安培力的方向一定與磁場方向和直導(dǎo)線垂直，選項A錯誤，B正確；安培力的大小F＝IlBsinθ與直導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，選項C錯誤；將直導(dǎo)線從中點折成直角，假設(shè)原來直導(dǎo)線與磁場方向垂直，若折成直角后一段與磁場仍垂直，另一段與磁場平行，則安培力的大小變?yōu)樵瓉淼囊话?；若折成直角后，兩段都與磁場垂直，則安培力的大小變?yōu)樵瓉淼膃q\f(\r(2),2)，因此安培力大小不一定是原來的一半，選項D錯誤。2．19世紀20年代，以塞貝克為代表的科學家已認識到：溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的。則該假設(shè)中的電流方向是(注：磁子午線是地磁場N極與S極在地球表面的連線)()A．由西向東垂直磁子午線B．由東向西垂直磁子午線C．由南向北沿磁子午線D．由赤道向兩極沿磁子午線解析：選B地磁場的N極在地理南極附近，根據(jù)安培定則，大拇指指向地磁場的N極，則四指的繞向即為電流的方向，即安培假設(shè)中的電流方向應(yīng)該是由東向西垂直磁子午線，故B正確。3.如圖所示，通以恒定電流I的導(dǎo)線MN在紙面內(nèi)從a位置繞其一端M轉(zhuǎn)至b位置時，通電導(dǎo)線所受安培力的大小變化情況是()A．變小 B．不變C．變大 D．不能確定解析：選B當MN在原位置時，安培力的大小為F＝IlB，當MN繞M端旋轉(zhuǎn)時，其大小仍是IlB，故安培力的大小是不變的，選項B正確。4．如圖所示，D是置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線，電流方向垂直于紙面向里。在開關(guān)S接通后，導(dǎo)線D所受磁場力的方向是()A．豎直向上 B．豎直向下C．水平向左 D．水平向右解析：選A在開關(guān)S接通后，線圈中電流由左側(cè)流入，由安培定則可知電磁鐵右側(cè)為N極，故導(dǎo)線所在處的磁場方向向左，由左手定則可知，導(dǎo)線所受安培力方向豎直向上，選項A正確。5．(多選)如圖所示，在光滑的水平桌面上，a和b是兩條固定的平行長直導(dǎo)線，通過的電流強度相等。矩形線框位于兩條導(dǎo)線的正中間，通有順時針方向的電流，在a、b產(chǎn)生的磁場作用下靜止。則a、b的電流方向可能是()A．均向左B．均向右C．a(chǎn)的向左，b的向右D．a(chǎn)的向右，b的向左解析：選CD如圖甲所示，當a、b中電流方向均向左時，矩形線框平行導(dǎo)線的兩邊所受安培力方向相同，使線框向?qū)Ь€b移動。同理可知，a、b中電流方向均向右時，線框向?qū)Ь€a移動，故A、B錯誤。電流方向a的向左，b的向右時，a、b中電流I′在線框所在處產(chǎn)生的磁場方向如圖乙所示，導(dǎo)線AB、CD所在處的磁感應(yīng)強度相同，但所受安培力大小相等、方向相反。線框靜止。同理可知，電流方向a的向右，b的向左時，線框也能靜止，故C、D正確。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)強度大小均為B，則()A．該磁場是勻強磁場B．線圈平面總與磁場方向垂直C．線圈將逆時針轉(zhuǎn)動D．線圈將順時針轉(zhuǎn)動解析：選D該磁場明顯不是勻強磁場，勻強磁場的磁感線應(yīng)該是一系列方向相同的平行的直線，故A錯誤；由題圖可知，線圈平面總與磁場方向平行，故B錯誤；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，故線圈將順時針轉(zhuǎn)動，故C錯誤，D正確。7．(2022·湖南高考)如圖(a)，直導(dǎo)線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO′的磁場，與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強度大小相等且不隨時間變化，其截面圖如圖(b)所示。導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說法正確的是()A．當導(dǎo)線靜止在圖(a)右側(cè)位置時，導(dǎo)線中電流方向由N指向MB．電流I增大，靜止后，導(dǎo)線對懸線的拉力不變C．tanθ與電流I成正比D．sinθ與電流I成正比解析：選D當導(dǎo)線靜止在圖(a)右側(cè)位置時，對導(dǎo)線做受力分析有，可知要讓安培力為圖示方向，則導(dǎo)線中電流方向應(yīng)由M指向N，A錯誤；由于與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強度大小相等且不隨時間變化，有sinθ＝eq\f(BIL,mg)，F(xiàn)T＝mgcosθ，則可看出sinθ與電流I成正比，當I增大時θ增大，則cosθ減小，靜止后，導(dǎo)線對懸線的拉力FT減小，B、C錯誤，D正確。8．如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1?，F(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖所示，當加上電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是()A．F1＞F2 B．F1＜F2C．彈簧長度將變長 D．彈簧長度將不變解析：選A選通電導(dǎo)線為研究對象，根據(jù)左手定則判斷可知，通電導(dǎo)線所受安培力方向為斜向右下方，根據(jù)牛頓第三定律分析得知，磁鐵受到的安培力方向斜向左上方，則磁鐵將向左運動，彈簧被壓縮，所以長度將變短，故C、D錯誤；由于磁鐵受到的安培力方向斜向左上方，對臺秤的壓力減小，則F1>F2，故A正確，B錯誤。9．如圖所示，在與水平方向夾角為60°的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距1m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.3kg的金屬棒ab,通以從b→a、I＝3A的電流，磁場方向豎直向上，這時金屬棒恰好靜止(g＝10m/s2)。求：(1)勻強磁場磁感應(yīng)強度的大小；(2)ab棒對導(dǎo)軌的壓力的大小。解析：(1)金屬棒ab靜止，受力情況如圖所示，沿斜面方向受力平衡，則有mgsin60°＝IlBcos60°，解得B＝eq\f(mgtan60°,Il)＝eq\f(0.3×10×\r(3),3×1)T≈1.73T。(2)根據(jù)平衡條件及牛頓第三定律得，金屬棒ab對導(dǎo)軌的壓力為：FN′＝FN＝eq\f(mg,cos60°)＝eq\f(0.3×10,\f(1,2))N＝6N。答案：(1)1.73T(2)6Neq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10．圖甲為揚聲器實物圖，當變化的電流流過線圈時，線圈在安培力作用下，與錐形盆一起移進或移出，錐形盆帶動周圍空氣振動而產(chǎn)生聲波。圖乙為揚聲器的正視簡圖，線圈夾在一個圓柱形磁鐵的磁極之間，徑向磁場方向如圖所示，當線圈中通以逆時針方向的電流時，錐形盆()A．垂直紙面向外移動B．垂直紙面向里移動C．沿紙面向上移動D．沿紙面向下移動解析：選B采用微元法，將線圈分成若干段，如該線圈的左邊磁場的方向向左，電流的方向向下，所以線圈受到的安培力的方向垂直于紙面向里；同理可知，線圈的上、下以及右側(cè)受到的安培力的方向都是垂直于紙面向里，所以可知錐形盆將垂直紙面向里移動。故B符合題意。11．電磁炮是一種新式武器，其工作原理如圖所示。當水平放置的兩光滑平行導(dǎo)軌接入電源時，強電流從一導(dǎo)軌流出，經(jīng)滑塊(炮彈)從另一導(dǎo)軌流回時，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強磁場，磁感應(yīng)強度大小與電流成正比。通有電流的炮彈在安培力的作用下加速一段距離后，會以很大的動能射出。關(guān)于電磁炮，下列說法正確的是(不考慮滑塊移動產(chǎn)生的電動勢)()A．當平行導(dǎo)軌通有如圖所示的電流時，導(dǎo)軌間的磁場方向豎直向下B．當回路中電流一定時，炮彈將做勻加速直線運動C．若只將電流增大到原來的2倍，則炮彈射出的動能也會增大到原來的2倍D．若只將導(dǎo)軌長度增大到原來的2倍，則炮彈射出的動能會增大到原來的4倍解析：選B當平行導(dǎo)軌通有題圖所示的電流時，根據(jù)安培定則可知導(dǎo)軌間的磁場方向豎直向上，A錯誤；當回路中電流一定時，根據(jù)牛頓第二定律可得F安＝BIL＝ma，解得炮彈加速度a＝eq\f(BIL,m)，所以炮彈將做勻加速直線運動，B正確；若只將電流增大到原來的2倍，磁感應(yīng)強度也變?yōu)樵瓉淼?倍，則安培力增大到原來的4倍，根據(jù)動能定理F安x＝Ek－0，可得炮彈射出時的動能也會增大到原來的4倍，C錯誤；若只將導(dǎo)軌長度x增大到原來的2倍，根據(jù)動能定理F安x＝Ek－0，可得炮彈射出時的動能也會增大到原來的2倍，D錯誤。12．如圖所示為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的勻質(zhì)細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的絕緣彈簧相連，絕緣彈簧的勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的示數(shù)，MN的長度大于eq\x\to(ab)。當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流的大小。重力加速度為g。(1)當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為多少？(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)若k＝2.0N/m，eq\x\to(ab)＝0.20m，eq\x\to(cb)＝0.05m，B＝0.20T，則此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4)在(3)的條件下，若將量程擴大為原來的2倍，磁感應(yīng)強度應(yīng)變?yōu)槎啻?？解析?1)設(shè)電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為Δx，則有mg＝kΔx，解得Δx＝eq\f(mg,k)。(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，由左手定則分析知，M端應(yīng)接電源正極。(3)設(shè)電流表滿偏