2018-2019高中新課標(biāo)高中物理人教版選修3-1練習(xí)第三章磁場(chǎng)3.4

4.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中分冊(cè)裝訂！)1．如圖所示，通電導(dǎo)線均置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中導(dǎo)線受安培力方向向右的是()解析：由左手定則可知，A項(xiàng)中導(dǎo)線受向左的安培力，A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)中導(dǎo)線受向右的安培力，B項(xiàng)對(duì)；C項(xiàng)中導(dǎo)線不受安培力作用，C項(xiàng)錯(cuò)；D項(xiàng)中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里，D項(xiàng)錯(cuò)．答案：B2．如圖所示的各圖中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，導(dǎo)線兩端點(diǎn)距離均相等，導(dǎo)線中電流均相等，則有關(guān)各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小的判斷正確的是()A．d圖最大 B．b圖最大C．一樣大 D．無(wú)法判斷解析：安培力公式F＝BIL⊥，其中L⊥為垂直于磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度，a、b、c、d四個(gè)圖中導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度相等，所以所受的安培力相等．答案：C3．一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定．導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示．沒有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；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：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受安培力時(shí)，可用左手定則判斷安培力的方向．答案：D4.如圖所示，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)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(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)在該導(dǎo)線中通以大小為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl解析：V形導(dǎo)線通入電流I時(shí)每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力F＝BIl，答案為C.答案：C5.通電矩形線框abcd與長(zhǎng)直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖所示，ab邊與MN平行．關(guān)于MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力，下列說(shuō)法正確的是()A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同B．線框有兩條邊所受的安培力大小相等C．線框所受的安培力的合力方向向左D．線框所受的安培力的合力方向向右解析：由安培定則可知導(dǎo)線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反．a(chǎn)b邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd.因ab所處的磁場(chǎng)強(qiáng)，cd所處的磁場(chǎng)弱，故Fab>Fcd，線框所受合力方向向右．答案：BD6.如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導(dǎo)線A.A與螺線管垂直，“×”表示導(dǎo)線中電流的方向垂直于紙面向里．開關(guān)S閉合后，A受到通電螺線管磁場(chǎng)的作用力的方向是()A．水平向左 B．水平向右C．豎直向下 D．豎直向上解析：開關(guān)閉合后根據(jù)安培定則可判定導(dǎo)線所在位置處磁感線的方向?yàn)樗较蛴?，再由左手定則判定導(dǎo)線受到安培力的方向?yàn)樨Q直向下，C項(xiàng)正確．答案：C7.如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌與電源連接后，與水平方向成θ角傾斜放置，導(dǎo)軌上放一個(gè)質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒．當(dāng)S閉合后，在棒所在區(qū)域內(nèi)加一個(gè)合適的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，可以使導(dǎo)體棒靜止平衡，如圖所示的四個(gè)圖分別加了不同方向的磁場(chǎng)，其中有可能平衡的是()解析：四種情況的受力分別如圖所示，A、C有可能平衡，D中如果重力與安培力剛好大小相等，則導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間沒有壓力，可以平衡，B中合外力不可能為零．答案：ACD8.如圖所示，長(zhǎng)度為10cm的一段直導(dǎo)線AB，與磁場(chǎng)方向垂直地放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝3×10－2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．今在導(dǎo)線中通以10A的電流，方向自B向A，導(dǎo)線以固定點(diǎn)O為轉(zhuǎn)動(dòng)軸(設(shè)OA＝3OB)，由圖中位置按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)，求：(1)導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的大小和方向；(2)如果在AB的豎直面上，OA從圖中位置以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，由紙面向外轉(zhuǎn)30°角時(shí)，情況又如何？解析：(1)F＝BILsinθ＝3×10－2×10×0.1×sin30°N＝3×10－2×10×0.1×0.5N＝1.5×10－2N，它作用在導(dǎo)線上，方向垂直于紙面向外．(2)F＝BILsinθ＝3×10－2×10×0.1×sin90°N＝3×10－2N，力的方向與導(dǎo)線垂直，且與原OA方向成120°角指向紙外．答案：見解析9.(2014·云南昆明調(diào)研)將閉合通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地豎直向下放入水平方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，則在通電圓環(huán)從剛進(jìn)入到完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，所受的安培力的大小()A．逐漸增大 B．逐漸變小C．先增大后減小 D．先減小后增大解析：通電圓環(huán)受到的安培力大小F＝ILB，其中I、B分別為所通電流大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，L指有效長(zhǎng)度，它等于圓環(huán)所截邊界線的長(zhǎng)度．由于L先增大后減小，安培力先增大后減小，C正確．答案：C10.如圖所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為0.4m、質(zhì)量為6×10－2kg的通電直導(dǎo)線，電流I＝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)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4T，方向豎直向上的磁場(chǎng)中，設(shè)t＝0，B＝0，則需要多長(zhǎng)時(shí)間斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零？(g取10m/s2)解析：導(dǎo)線恰要離開斜面時(shí)受力情況如圖所示．由平衡條件，得F＝mg/tan30°①而F＝BIl②B＝0.4t③代入數(shù)據(jù)并聯(lián)解①②③即得t＝5s答案：5s11．(2014·湖南重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)水平面上有一電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，寬度為L(zhǎng)，M和P之間接有電動(dòng)勢(shì)為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖所示，問(wèn)：(1)當(dāng)ab棒靜止時(shí)，其受到的支持力和摩擦力各為多少？(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時(shí)B的方向如何？解析：(1)從b向a看的側(cè)視圖如圖所示．水平方向：Ff＝FAsinθ豎直方向：FN＋FAcosθ＝mg又FN＝BIL＝Beq\f(E,R)L解得FN＝mg－eq\f(BLEcosθ,R)，F(xiàn)f＝eq\f(BLEsinθ,R)(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場(chǎng)最小，可知安培力豎直向上，則有FA＝mg，Bmin＝eq\f(mgR,EL)，根據(jù)左手定則判定磁場(chǎng)方向水平向右．答案：(1)mg－eq\f(BLEcosθ,R)eq\f(BLEsinθ,R)(2)eq\f(mgR,EL)方向水平向右12.如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌寬L.勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬桿長(zhǎng)也為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上．當(dāng)回路總電流為I1時(shí)，金屬桿正好能靜止．求：(1)當(dāng)B的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上時(shí)B的大小；(2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？解析：(1)桿受力如圖甲所示．由平衡條件可得F＝mgsinθ即BI1L＝mgsinθ得B＝eq\f(mgsi