2024-2025學年試題物理（選擇性人教版2019）第一章1-磁場對通電導線的作用力

1.磁場對通電導線的作用力課后訓練鞏固提升一、基礎鞏固1.(多選)關于磁場對通有恒定電流的直導線的作用力大小,下列說法正確的是()A.通電直導線跟磁場方向平行時作用力最大B.通電直導線跟磁場方向垂直時作用力最大C.作用力的大小跟導線與磁場方向的夾角無關D.通電直導線跟磁場方向斜交時肯定有作用力答案:BD解析:安培力方向既垂直于通電導線方向,又垂直于磁場方向。當通電直導線與磁場方向垂直時,安培力最大,當通電直導線與磁場方向平行時,安培力為零,選項A、C錯誤,B正確。通電直導線跟磁場方向斜交時,可將磁場沿平行于導線方向和垂直于導線方向進行分解,垂直于導線方向的磁場為有效磁場,安培力不為零,選項D正確。2.在如圖所示的勻強磁場中,已經(jīng)標出了電流I和磁場B以及磁場對電流作用力F三者的方向,其中錯誤的是()答案:C解析:根據(jù)左手定則可知A、B、D正確;C圖中電流方向和磁場方向平行,不受安培力,故C錯誤。本題考查左手定則的應用,意在培養(yǎng)學生的科學思維。3.一根容易發(fā)生形變的彈性導線兩端固定,導線中通有電流,方向豎直向上。當沒有磁場時,導線呈直線狀態(tài);當分別加上方向豎直向上、水平向右和垂直于紙面向外的勻強磁場時,如圖所示,描述導線狀態(tài)的四個圖正確的是()答案:D解析:用左手定則可判斷出,A中導線所受安培力為零,B中導線所受安培力垂直于紙面向里,C、D中導線所受安培力向右,導線受力以后的彎曲方向應與受力方向一致,故D正確,A、B、C錯誤。4.電磁彈射是采用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運動,電磁炮就是利用電磁彈射工作的。電磁炮的原理如圖所示,則炮彈導體滑塊受到的安培力的方向是()A.豎直向上 B.豎直向下C.水平向左 D.水平向右答案:C解析:由左手定則可知,炮彈導體滑塊受到的安培力的方向是水平向左,故選C。5.如圖所示,導線框中電流為I,導線框垂直于磁場放置,磁場的磁感應強度為B,ef與gh相距為d,則MN所受安培力大小為()A.F=BId B.F=BIdsinθC.F=BIdsinθ D.F=BId答案:C解析:MN與磁場方向垂直,并且MN的長度為dsinθ,所以F=IlB=IBdsinθ。本題考查安培力的大小6.如圖所示,放在馬蹄形磁體兩極之間的導體棒ab處于水平狀態(tài),當通有自b到a的電流時,導體棒受到方向向右、大小F=1N的磁場力的作用,已知導體棒在馬蹄形磁體內部的長度l=5cm,通過導體棒的電流大小I=10A。求:(1)導體棒中的電流在其右側同一水平高度處所形成的磁場的方向;(2)馬蹄形磁體中導體棒所在位置的磁感應強度B的大小。答案:(1)豎直向上(2)2T解析:(1)由安培定則可知,導體棒中的電流在其右側同一水平高度所形成的磁場方向豎直向上。(2)由公式F=IlB,可知B=F解得B=2T。二、能力提升1.(多選)如圖所示,三根相互平行的固定長直導線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反。下列說法正確的是()A.L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直C.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶3D.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為3∶3答案:BC解析:因三根導線中電流相等、兩兩等距,則由對稱性可知兩兩之間的作用力大小均相等。因平行電流間同向吸引、反向排斥,各導線受力如圖所示。由圖中幾何關系可知,L1所受磁場作用力F1的方向與L2、L3所在平面平行,L3所受磁場作用力F3的方向與L1、L2所在平面垂直,A錯誤,B正確。設單位長度的導線兩兩之間作用力的大小為F,由幾何關系可得L1、L2單位長度所受的磁場作用力大小為2Fcos60°=F,L3單位長度所受的磁場作用力大小為2Fcos30°=3F,故C正確,D錯誤。此題考查了電流間的作用力及疊加原理,意在提高學生的綜合分析能力,培養(yǎng)學生的科學思維。2.(多選)實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式電流表。這種電流表的構造如圖甲所示。蹄形磁體和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的。當線圈通以如圖乙所示的恒定電流(b端電流方向垂直于紙面向內)時,下列說法正確的是()A.當線圈在如圖乙所示的位置時,b端受到的安培力方向向上B.線圈轉動時,螺旋彈簧被扭動,阻礙線圈轉動C.線圈通過的電流越大,指針偏轉角度越小D.電流表表盤刻度均勻答案:BD解析:由左手定則可判定,當線圈在如題圖乙所示的位置時,b端受到的安培力方向向下,故A錯誤;當通電后,處于磁場中的線圈受到安培力作用,使其轉動,螺旋彈簧被扭動,則線圈受到彈簧的阻力,從而阻礙線圈轉動,故B正確;線圈中通過的電流越大,線圈受到的安培力越大,指針偏轉的角度越大,C錯誤;在線圈轉動的范圍內,線圈平面始終與磁感線平行,且線圈左右兩邊所在之處的磁感應強度的大小相等,故表盤刻度均勻,D正確。此題考查磁電式電流表的原理及特點,意在提高學生的理論聯(lián)系實際的能力,培養(yǎng)學生的科學思維。3.(多選)如圖甲所示,揚聲器中有一線圈處于磁場中,當音頻電流信號通過線圈時,線圈帶動紙盆振動,發(fā)出聲音。俯視圖乙表示處于輻向磁場中的線圈(線圈平面平行于紙面),磁場方向如圖乙中箭頭所示,在圖乙中()A.當電流沿順時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里B.當電流沿順時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外C.當電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里D.當電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外答案:BC解析:將線圈看作由無數(shù)小段直導線組成,由左手定則可以判斷,當電流沿順時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外,選項B正確,A錯誤;當電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里,選項C正確,D錯誤。4.一重力不計的直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方,如圖所示,如果直導線可以自由地運動且通以方向由a到b的電流,則導線ab受到安培力的作用后的運動情況為()A.從上向下看順時針轉動并靠近螺線管B.從上向下看順時針轉動并遠離螺線管C.從上向下看逆時針轉動并遠離螺線管D.從上向下看逆時針轉動并靠近螺線管答案:D解析:先由安培定則判斷通電螺線管的南、北兩極,找出導線左、右兩端磁場的方向,并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向,如圖甲所示?？梢耘袛鄬Ь€受到安培力作用后從上向下看按逆時針方向轉動;再分析導線轉過90°時導線位置的磁場方向,再次用左手定則判斷導線所受磁場力的方向,如圖乙所示,可知導線還要靠近螺線管,所以D正確,A、B、C錯誤。本題考查安培力作用下導體的運動,意在提高學生的綜合分析應用能力,提高學生的科學思維。5.如圖所示,一長為10cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中,已知B的大小為0.1N/(A·m),磁場方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關與一電動勢為12V的電池相連,電路總電阻為2Ω。已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm;閉合開關,系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3cm,重力加速度大小取10m/s2。判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質量。答案:豎直向下0.01kg解析:金屬棒通電后,閉合回路中的電流I=ER=12V2金屬棒受到的安培力大小為F=BIl=0.06N由左手定則判斷可知金屬棒受到的安培力方向豎直向下。該彈簧的勁度系數(shù)為k,由平衡條件知,開關閉合前,2kx=mg開關閉合后,2k(x+Δx)=mg+F代入數(shù)值解得m=0.01kg。6.如圖所示,在平行傾斜固定的導軌上端接入電動勢E=50V,內阻r=1Ω的電源和滑動變阻器R,導軌的寬度d=0.2m,傾角θ=37°。質量m=0.11kg的導體棒ab垂直置于導軌上,與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,整個裝置處在豎直向下的磁感應強度B=2.2T的勻強磁場中,導軌與導體棒的電阻不計?，F(xiàn)調節(jié)R使桿ab靜止不動。已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)ab棒受到的最小安培力F1和最大安培力F2;(2)滑動變阻器R有效電阻的取值范圍。答案:(1)0.2N2.2N(2)9Ω≤R≤109Ω解析:本題考查了安培力作用下導體的狀態(tài)分析,意在提高學生的綜合分析能力,提高學生的科學思維。(1)由題意知,當ab棒剛要向下運動時所受安培力最小,當ab棒剛要向上運動時所受安培力