【學(xué)練考】2021-2022學(xué)年高二人教版物理選修3-1練習(xí)冊(cè)：3.4-通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力-

4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力學(xué)問(wèn)點(diǎn)一安培力的大小1．(多選)關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力的大小，下列說(shuō)法中正確的是()A．通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向平行時(shí)作用力為零B．通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)作用力最大C．作用力的大小跟導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)D．通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向斜交或成銳角時(shí)確定有作用力2．在赤道上，地磁場(chǎng)可以看作是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是5×10－5T．假如赤道上有一條沿東西方向水平放置的直導(dǎo)線，長(zhǎng)40m，載有20A．4×10－2NB．4×10－8NC．9×10－4ND．2.5×10－5N3．有一段長(zhǎng)0.2m、通有2.5AA．假如B＝2T，F(xiàn)肯定是1NB．假如F＝0，B也肯定為零C．假如B＝4T，F(xiàn)有可能是1ND．F有最大值時(shí)，通電導(dǎo)線肯定與B平行學(xué)問(wèn)點(diǎn)二安培力的方向4．圖L3-4-1為某同學(xué)設(shè)計(jì)的爭(zhēng)辯磁場(chǎng)對(duì)通電金屬棒作用的試驗(yàn)裝置．當(dāng)接通開(kāi)關(guān)時(shí)，有電流通過(guò)金屬棒，觀看到金屬棒向左運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()圖L3-4-1A．此時(shí)通過(guò)金屬棒的電流是由電源經(jīng)b流向aB．若調(diào)換U形磁鐵的磁極，則金屬棒仍向左運(yùn)動(dòng)C．若調(diào)換流經(jīng)金屬棒的電流方向，則金屬棒仍向左運(yùn)動(dòng)D．若同時(shí)調(diào)換U形磁鐵的磁極和流經(jīng)金屬棒的電流方向，則金屬棒仍向左運(yùn)動(dòng)5．圖L3-4-2表示通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力的狀況，其中磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I、磁場(chǎng)力F三者之間的方向關(guān)系不正確的是()圖L3-4-2學(xué)問(wèn)點(diǎn)三通電直導(dǎo)線間的相互作用6．如圖L3-4-3所示，兩個(gè)相同的圓形線圈套在光滑絕緣的水平圓柱體上，當(dāng)兩線圈通以方向相同的電流時(shí)，線圈的運(yùn)動(dòng)狀況是()圖L3-4-3A．都繞圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)B．都靜止不動(dòng)C．相互靠近D．彼此遠(yuǎn)離7．如圖L3-4-4所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b中通有大小相同、方向相反的電流，a受到的安培力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到的安培力大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到的安培力大小變?yōu)?)圖L3-4-4A．F2B．F1－F2C．F1＋F2D．2F1－F2學(xué)問(wèn)點(diǎn)四通電導(dǎo)體的平衡8．(多選)一根均勻的粗導(dǎo)線的兩端用松軟導(dǎo)線接入電路，用兩只彈簧測(cè)力計(jì)將導(dǎo)線懸掛起來(lái)，使粗導(dǎo)線保持水平，如圖L3-4-5所示，在導(dǎo)線處加垂直于紙面對(duì)里的磁場(chǎng)，并通以自M向N的電流，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F.若要使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大，可以接受的做法是()圖L3-4-5A．只減小電流B．只增大電流C．只轉(zhuǎn)變電流的方向D．只轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)的方向9．圖L3-4-6為電磁軌道炮的工作原理圖．待放射彈體與軌道保持良好接觸，并可在兩平行軌道之間無(wú)摩擦滑動(dòng)．電流從一條軌道流入，通過(guò)彈體流回另一條軌道．軌道電流在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流I成正比．彈體在安培力的作用下滑行L后離開(kāi)軌道．離開(kāi)軌道時(shí)的速度大小為v0.為使彈體射出時(shí)的速度變?yōu)?v0，理論上可接受的方法有()圖L3-4-6A．只將軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．只將電流I變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C．只將電流I變?yōu)樵瓉?lái)的4倍D．只將彈體質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍10．如圖L3-4-7所示，將一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電金屬圓環(huán)串聯(lián)接入電路中，電路的電流為I，接入點(diǎn)a、b是圓環(huán)直徑上的兩個(gè)端點(diǎn)，流過(guò)圓弧acb和adb的電流相等．金屬圓環(huán)處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直．則金屬圓環(huán)受到的安培力為()圖L3-4-7A．0B．πRBIC．2πRBID．2RBI11．在兩個(gè)傾角均為α的光滑斜面上，各放有一個(gè)相同的金屬棒，分別通以電流I1和I2，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向如圖L3-4-8中(a)、(b)所示，兩金屬棒均處于平衡狀態(tài)，則兩種狀況下的電流的比值I1∶I2為()圖L3-4-8A．sinαB.eq\f(1,sinα)C．cosαD.eq\f(1,cosα)12．圖L3-4-9是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，線圈中a、b兩條導(dǎo)線長(zhǎng)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(qiáng)度大小均為B，則()圖L3-4-9A．該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．線圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直C．線圈將逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)D．a(chǎn)、b導(dǎo)線受到的安培力大小總為IlB13．水平放置的兩個(gè)平行金屬軌道相距0.2m，上面有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒ab，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為0.5Ω，滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到2.5Ω時(shí)，在金屬棒所在位置加一個(gè)垂直于ab的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使金屬棒ab對(duì)軌道的壓力恰好為零，且金屬棒ab保持靜止，不計(jì)金屬棒ab的電阻．(g取10m/s2，sin37°＝0.6，(1)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向．(2)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變，方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)37°(沿ab方向觀看)，此時(shí)ab仍舊靜止，求軌道對(duì)ab的支持力和摩擦力的大小．圖L3-4-1014．如圖L3-4-11所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于導(dǎo)軌平面對(duì)上(未畫(huà)出)，金屬桿的質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，水平放置在導(dǎo)軌上．已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，調(diào)整滑動(dòng)變阻器使回路的總電流為I1，此時(shí)金屬桿恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)(重力加速度為g，金屬桿與導(dǎo)軌電阻不計(jì))．(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小．(2)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，而將磁場(chǎng)方向改為豎直向上，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？圖L3-4-11

4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力1．ABD[解析]安培力既垂直于通電導(dǎo)線，又垂直于磁場(chǎng)．當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力最大，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力為零，選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向斜交時(shí)，可將磁場(chǎng)沿平行于導(dǎo)線方向和垂直于導(dǎo)線方向進(jìn)行分解，垂直于導(dǎo)線方向的磁場(chǎng)為有效磁場(chǎng)，安培力不為零，選項(xiàng)D正確．2．A[解析]安培力F＝BIl＝4×10－2N，選項(xiàng)A正確．3．C[解析]當(dāng)通電直導(dǎo)線與B垂直時(shí)，安培力最大為F＝BIl，當(dāng)通電直導(dǎo)線與B平行時(shí)，安培力最小為0，其他狀況下0＜F＜BIl，據(jù)此可知，只有選項(xiàng)C正確．4．D5．C[解析]應(yīng)用左手定則，A中力的方向水平向右，B中導(dǎo)線受力的方向水平向右，C中安培力豎直向上，D中安培力垂直導(dǎo)線向上，選項(xiàng)C不正確．6．C[解析]兩線圈通以方向相同的電流時(shí)，相互吸引，相互靠近，選項(xiàng)C正確．7．A[解析]依據(jù)牛頓第三定律可知，加勻強(qiáng)磁場(chǎng)前，b受到的安培力大小也為F1，與a受到的安培力方向相反，加勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a、b同時(shí)受到等大反向的力F，因此a、b受到的合力仍舊等大反向，故b所受的安培力大小也為F2，選項(xiàng)A正確．8．ACD[解析]由左手定則可知，粗導(dǎo)線原來(lái)所受安培力的方向向上，所以兩只彈簧測(cè)力計(jì)的彈力之和等于導(dǎo)線所受的重力減去安培力．增大電流，則安培力增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將減小，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．若只轉(zhuǎn)變電流的方向或只轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)的方向，則安培力將反向，此時(shí)兩只彈簧測(cè)力計(jì)的彈力之和等于導(dǎo)線所受的重力加上安培力，即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大，選項(xiàng)C、D正確．9．B[解析]由動(dòng)能定理有BIx·L＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，而B(niǎo)＝kI，則kI2xL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，為使彈體射出時(shí)的速度變?yōu)?v0，可只將軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的4倍、只將電流I變?yōu)樵瓉?lái)的2倍或只將彈體質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,4)，選項(xiàng)B正確．10．D[解析]隔離導(dǎo)電金屬圓環(huán)上半部分，其電流為eq\f(I,2)，所受安培力為B·eq\f(I,2)·2R＝BIR；同理金屬圓環(huán)下半部分所受安培力為BIR.兩部分所受安培力方向相同，所以金屬圓環(huán)受到的安培力為2BIR.選項(xiàng)D正確．11．D[解析]對(duì)左、右兩根金屬棒分別有BI1L＝mgtanα，BI2L＝mgsinα，聯(lián)立解得eq\f(I1,I2)＝eq\f(1,cosα)，選項(xiàng)D正確．12．D[解析]該磁場(chǎng)是均勻輻向分布，不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；圖示位置，a、b導(dǎo)線受到的安培力方向分別向上、向下，大小均為IlB，合力為2BIl，線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確.13．(1)1T方向水平向左(2)0.08N0.24N[解析](1)當(dāng)F安＝mg時(shí)，ab對(duì)軌道的壓力恰好為零．F安＝BILI＝eq\f(E,r＋R)解得B＝1T，且方向水平向左．(2)由平衡條件有F安cos53°＝fF＝mg－F安sin53°解得F＝0.08N，f＝0.24N.14．(1)