2018-2019高中新課標高中物理人教版選修3-1練習第三章磁場3.4

4.通電導(dǎo)線在磁場中受到的力(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中分冊裝訂！)1．如圖所示，通電導(dǎo)線均置于勻強磁場中，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項中導(dǎo)線受向左的安培力，A項錯；B項中導(dǎo)線受向右的安培力，B項對；C項中導(dǎo)線不受安培力作用，C項錯；D項中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里，D項錯．答案：B2．如圖所示的各圖中，磁場的磁感應(yīng)強度大小相同，導(dǎo)線兩端點距離均相等，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．無法判斷解析：安培力公式F＝BIL⊥，其中L⊥為垂直于磁場方向的有效長度，a、b、c、d四個圖中導(dǎo)線的有效長度相等，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．沒有磁場時，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磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示中正確的是()解析：通電導(dǎo)線在磁場中受安培力時，可用左手定則判斷安培力的方向．答案：D4.如圖所示，長為2l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磁場中，磁感應(yīng)強度為B.當在該導(dǎo)線中通以大小為I的電流時，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的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是()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所處的磁場強，cd所處的磁場弱，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為水平向右，再由左手定則判定導(dǎo)線受到安培力的方向為豎直向下，C項正確．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)軌上放一個質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒．當S閉合后，在棒所在區(qū)域內(nèi)加一個合適的勻強磁場，可以使導(dǎo)體棒靜止平衡，如圖所示的四個圖分別加了不同方向的磁場，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，長度為10cm的一段直導(dǎo)線AB，與磁場方向垂直地放置在磁感應(yīng)強度B＝3×10－2T的勻強磁場中．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O為轉(zhuǎn)動軸(設(shè)OA＝3OB)，由圖中位置按順時針方向轉(zhuǎn)過60°角時，求：(1)導(dǎo)線受到的磁場力的大小和方向；(2)如果在AB的豎直面上，OA從圖中位置以O(shè)點為轉(zhuǎn)動軸，由紙面向外轉(zhuǎn)30°角時，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磁場中，如圖所示，則在通電圓環(huán)從剛進入到完全進入磁場的過程中，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)強度大小，L指有效長度，它等于圓環(huán)所截邊界線的長度．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，整個裝置放在磁感應(yīng)強度每秒增加0.4T，方向豎直向上的磁場中，設(shè)t＝0，B＝0，則需要多長時間斜面對導(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·湖南重點中學(xué)聯(lián)考)水平面上有一電阻不計的U形導(dǎo)軌NMPQ，寬度為L，M和P之間接有電動勢為E的電源(不計內(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，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖所示，問：(1)當ab棒靜止時，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.勻強磁場磁感應(yīng)強度為B.金屬桿長也為L，質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上．當回路總電流為I1時，金屬桿正好能靜止．求：(1)當B的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上時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