人教版(新教材)高中物理選擇性必修2課時作業(yè)9：1 1 磁場對通電導(dǎo)線的作用力

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE11.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力1．一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。當(dāng)沒有磁場時，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)磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖形中正確的是()2．在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線()A．受到豎直向上的安培力 B．受到豎直向下的安培力C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向東的安培力3．如圖所示，一段半圓形粗銅線固定在絕緣水平桌面(紙面)上，銅線所在空間有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向下。當(dāng)銅線通有順時針方向電流時，銅線所受安培力的方向()A．向前B．向后C．向左D．向右4．〖多選〗如圖所示，長度L＝10cm的一段直導(dǎo)線ab，與磁場方向垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝3×10－2T的勻強(qiáng)磁場中。若在導(dǎo)線中通以I＝10A的電流，方向從b流向a，導(dǎo)線繞固定點O轉(zhuǎn)動(設(shè)eq\x\to(Oa)＝3eq\x\to(Ob))，由圖中位置在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動，則()A．圖示位置安培力大小為3×10－2NB．由圖示位置順時針轉(zhuǎn)過60°時，安培力大小為1.5×10－2NC．由圖示位置順時針轉(zhuǎn)過90°時，安培力大小為0ND．由圖示位置向紙面外轉(zhuǎn)過90°時，安培力大小為0N5．如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd＝135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。則導(dǎo)線abcd所受到的磁場的作用力的合力()A．方向沿紙面向上，大小為(eq\r(2)＋1)ILB B．方向沿紙面向上，大小為(eq\r(2)－1)ILBC．方向沿紙面向下，大小為(eq\r(2)＋1)ILB D．方向沿紙面向下，大小為(eq\r(2)－1)ILB6．如圖所示，直角三角形閉合線框abc處于勻強(qiáng)磁場中，∠acb＝30°，磁場垂直線框平面向里，線框中通入順時針方向電流時，下列說法正確的是()A．a(chǎn)b邊受到的安培力向右B．a(chǎn)c邊受到的安培力與ab邊受到的安培力大小相等C．a(chǎn)b邊與bc邊受到的安培力的合力大于ac邊受到的安培力D．整個線框所受的安培力的合力為零7．如圖所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC，用軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，通入A→C方向的電流時，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是()A．不改變電流和磁場方向，適當(dāng)減小電流B．不改變磁場和電流方向，適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度C．只改變電流方向，并適當(dāng)增加電流D．只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流8．如圖所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點為外側(cè)圓弧的圓心，N點為水平段與圓弧段的切點。兩金屬軌道之間的寬度為0.5m，勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5T。質(zhì)量為0.05kg、長為0.5m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的M點。當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以2A的恒定電流時，金屬細(xì)桿可以沿軌道向右由靜止開始運動。已知MN＝OP＝1m，g取10m/s2，則()A．金屬細(xì)桿開始運動時的加速度大小為5m/s2B．金屬細(xì)桿運動到P點時的速度大小為5m/sC．金屬細(xì)桿運動到P點時的向心加速度大小為10m/s2D．金屬細(xì)桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小均為0.75N9．用兩根細(xì)線把兩個完全相同的圓形導(dǎo)線環(huán)懸掛起來，讓二者等高平行放置，如圖所示，當(dāng)兩導(dǎo)線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時，則有()A．兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引 B．兩導(dǎo)線環(huán)相互排斥C．兩導(dǎo)線環(huán)無相互作用力 D．兩導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥10．一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，如圖所示。當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈L1將()A．不動B．順時針轉(zhuǎn)動C．逆時針轉(zhuǎn)動D．向紙面內(nèi)平動11．〖多選〗如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線通以垂直紙面向里方向的電流時，下列判斷正確的是()A．磁鐵對桌面的壓力增大，且受到向左的摩擦力作用B．磁鐵對桌面的壓力減小，且受到向右的摩擦力作用C．若將導(dǎo)線移至磁鐵中點的正上方，電流反向，則磁鐵對桌面的壓力會減小D．若將導(dǎo)線移至磁鐵中點的正上方，電流反向，則磁鐵對桌面的壓力會增大12．如圖所示,水平導(dǎo)軌間距為L＝0.5m，導(dǎo)軌電阻忽略不計；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝1kg，電阻R0＝0.9Ω，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻r＝0.1Ω，電阻R＝4Ω；外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成夾角α＝53°；ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，定滑輪摩擦不計，線對ab的拉力為水平方向，重力加速度g取10m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：(1)通過ab的電流大小和方向；(2)ab受到的安培力大??；(3)重物重力G的取值范圍。

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁1．〖答案〗D〖解析〗根據(jù)左手定則可判斷出A選項中導(dǎo)線所受安培力為零，B選項中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里，C、D選項中導(dǎo)線所受安培力向右，由導(dǎo)線受力以后的彎曲方向與受力方向的關(guān)系可知，D選項正確。2．〖答案〗A〖解析〗赤道上空的地磁場方向是由南向北的，電流方向由西向東，畫出此處磁場和電流的方向圖如圖所示，由左手定則可判斷出導(dǎo)線受到的安培力的方向是豎直向上的，選項A正確。3．〖答案〗A〖解析〗根據(jù)左手定則可知，安培力的方向一定和磁場方向垂直，同時一定和電流方向垂直，當(dāng)銅線通有順時針方向電流時，可等效為銅線通有向右的電流，故銅線所受安培力的方向向前，A正確。4．〖答案〗ABC〖解析〗圖示位置，F(xiàn)安＝BIL＝3×10－2N，A正確；由圖示位置順時針轉(zhuǎn)過60°時，F(xiàn)安＝BILsin30°＝1.5×10－2N，B正確；由圖示位置順時針轉(zhuǎn)過90°時，B∥I，F(xiàn)安＝0N，C正確；由圖示位置向紙面外轉(zhuǎn)過90°時，B⊥I，F(xiàn)安＝BIL＝3×10－2N，D錯誤。5．〖答案〗A〖解析〗由左手定則及力的合成可知合力方向沿紙面向上,C、D錯誤；導(dǎo)線abcd的等效長度為a到d的距離，即為(eq\r(2)＋1)L，由安培力公式可得合力大小為(eq\r(2)＋1)ILB，A正確。6．〖答案〗D〖解析〗根據(jù)左手定則可知ab邊受到的安培力向左，A錯誤；ac邊受到的安培力Fac＝BILac，ab邊受到的安培力Fab＝BILab，因為Lac>Lab，故ac邊受到的安培力大于ab邊受到的安培力，B錯誤；根據(jù)安培力大小的計算公式可知，線框三邊受到的安培力的大小與三邊長度成正比，又根據(jù)左手定則可知線框三邊受到的安培力的方向，易知線框三邊受到的安培力構(gòu)成一個三角形，因此整個線框所受的安培力的合力為零，故ab邊與bc邊受到的安培力的合力大小等于ac邊受到的安培力大小，方向相反，C錯誤，D正確。7．〖答案〗B〖解析〗不改變電流和磁場方向，適當(dāng)減小電流，可減小安培力，不能使懸線張力為零，故A錯誤。不改變磁場和電流方向，金屬棒所受的安培力方向仍向上，適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，安培力增大，懸線張力可減小到零，所以B正確。只改變電流方向，金屬棒所受安培力方向向下，懸線張力一定不為零，故C、D錯誤。8．〖答案〗D〖解析〗金屬細(xì)桿開始運動時的加速度大小a＝eq\f(BIl,m)＝10m/s2，故A錯誤；金屬細(xì)桿由M點運動至P點的過程，由動能定理得BIl·(MN＋OP)－mg·ON＝eq\f(1,2)mvP2，解得vP＝2eq\r(5)m/s，故B錯誤；金屬細(xì)桿運動到P點時向心加速度an＝eq\f(vP2,OP)＝20m/s2，故C錯誤；在P點，設(shè)每一條軌道對金屬細(xì)桿的作用力大小為FN，由牛頓第二定律得2FN－BIl＝man，解得FN＝0.75N，故D正確。9．〖答案〗A〖解析〗通電的導(dǎo)線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場，磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用。由于導(dǎo)線環(huán)中通入的電流方向相同，二者同位置處的電流方向完全相同，相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線，根據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，知兩導(dǎo)線環(huán)應(yīng)相互吸引，故A正確。10．〖答案〗B〖解析〗方法一(電流元法)：把線圈L1分成上、下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)段直線電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場中。根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向向上，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看，線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動。方法二(等效法)：把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，通電后，小磁針的N極應(yīng)指向該點環(huán)形電流I2的磁場方向。由安培定則知L2產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后轉(zhuǎn)動前，N極指向紙內(nèi)，因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動。方法三(結(jié)論法)：環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止。據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動。11．〖答案〗AC〖解析〗根據(jù)條形磁鐵磁感線分布情況得到直線電流所在位置磁場方向，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向，如圖所示，根據(jù)牛頓第三定律知，電流對磁鐵的作用力指向右下方，再結(jié)合平衡條件，可知通電后磁鐵對桌面的壓力變大，靜摩擦力方向向左，A正確，B錯誤；若將導(dǎo)線移至磁鐵中點的正上方，電流反向，導(dǎo)線受到的安培力豎直向下，水平方向無作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，磁鐵受到向上的力，其對桌面的壓力減小，C正確，D錯誤。12．〖解析〗(1)由閉合電路的歐姆定律得I＝eq\f(E,R