2024-2025學(xué)年高中物理第三章磁場(chǎng)4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力練習(xí)含解析新人教版選修3-1

PAGEPAGE14通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中,導(dǎo)線受到安培力的作用,關(guān)于安培力的方向,下列說(shuō)法正確的是()A.安培力的方向肯定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同B.安培力的方向肯定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直,但不肯定跟電流方向垂直C.安培力的方向肯定跟電流方向垂直,但不肯定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直,又跟電流方向垂直解析安培力的方向既垂直于磁場(chǎng)方向,又垂直于電流的方向,即垂直于磁場(chǎng)與電流所確定的平面,但電流方向與磁場(chǎng)方向不肯定垂直。答案D2.(多選)把通有電流I、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,下列關(guān)于安培力大小的說(shuō)法正確的是()A.可能為0 B.肯定為BILC.可能小于BIL D.可能大于BIL解析導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí),導(dǎo)線受到的安培力為0,A對(duì);當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),導(dǎo)線受到的安培力最大為BIL,C對(duì),B、D錯(cuò)。答案AC3.右圖是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力因素”的試驗(yàn)示意圖。三塊相同蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上,導(dǎo)體棒用圖中輕而松軟的細(xì)導(dǎo)線1、2、3、4懸掛起來(lái),它們之中的隨意兩根與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路。認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置旁邊為勻強(qiáng)磁場(chǎng),最初導(dǎo)線1、4接在直流電源上,電源沒(méi)有在圖中畫(huà)出。關(guān)于接通電源時(shí)可能出現(xiàn)的試驗(yàn)現(xiàn)象,下列敘述正確的是()A.變更電流方向同時(shí)變更磁場(chǎng)方向,導(dǎo)體棒搖擺方向?qū)?huì)變更B.僅變更電流方向或者僅變更磁場(chǎng)方向,導(dǎo)體棒搖擺方向肯定變更C.增大電流的同時(shí)變更接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線長(zhǎng)度,接通電源時(shí),導(dǎo)體棒搖擺幅度肯定增大D.僅拿掉中間的磁鐵,導(dǎo)體棒搖擺幅度不變解析由F=BIL和左手定則可知,僅變更電流方向或者僅變更磁場(chǎng)方向,F的方向肯定變更,即導(dǎo)體棒搖擺方向肯定變更,而兩者同時(shí)變更時(shí),F方向不變,則導(dǎo)體棒搖擺方向不變,故B正確,A錯(cuò)誤;當(dāng)I增大,但L減小時(shí),F大小不肯定變更,C錯(cuò)誤;僅拿掉中間的磁鐵,意味著導(dǎo)體棒受力長(zhǎng)度減小,則F應(yīng)減小,則導(dǎo)體棒搖擺幅度肯定變更,D錯(cuò)誤。答案B4.在赤道上空,有一條沿東西方向水平架設(shè)的導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中的自由電子自西向東沿導(dǎo)線做定向移動(dòng)時(shí),導(dǎo)線受到地磁場(chǎng)的作用力的方向?yàn)?)A.向北 B.向南 C.向上 D.向下解析導(dǎo)線中的自由電子自西向東沿導(dǎo)線定向移動(dòng)時(shí),形成的電流自東向西。赤道上空地磁場(chǎng)方向由南水平指向北,由左手定則可推斷導(dǎo)線受到的安培力方向向下。故D正確。答案D5.下圖為某同學(xué)設(shè)計(jì)的探討磁場(chǎng)對(duì)通電金屬棒作用的試驗(yàn)裝置。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí),有電流通過(guò)金屬棒,視察到金屬棒向左運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是()A.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)答案D6.如圖所示,導(dǎo)線框中電流為I,導(dǎo)線框垂直于磁場(chǎng)放置,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,AK與CD相距為d,則MN所受安培力大小()A.F=BIdB.F=BIdsinθC.F=BIdD.F=BIdcosθ解析題中磁場(chǎng)和電流垂直,θ角僅是導(dǎo)線框與金屬桿MN間夾角,不是電流與磁場(chǎng)的夾角。答案C7.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形通電導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度為圖中虛線部分,所以F=BIl,故選C。答案C8.(多選)如圖所示,紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)中通有電流I,圓環(huán)圓心為O、半徑為R,P、Q為圓環(huán)上兩點(diǎn),且OP垂直于OQ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面對(duì)里,則()A.整個(gè)圓環(huán)受到的安培力大小為2πBIRB.整個(gè)圓環(huán)受到的安培力大小為0C.圓弧PQ受到的安培力大小為BIRD.圓弧PQ受到的安培力大小為2BIR解析依據(jù)左手定則可知,整個(gè)圓環(huán)關(guān)于圓心對(duì)稱的兩部分受到的安培力等大反向,受到的合力為0,選項(xiàng)A錯(cuò),B對(duì);圓弧PQ受到的安培力大小等于直線段PQ受到的安培力大小,為2BIR,選項(xiàng)C錯(cuò),D對(duì)。答案BD實(shí)力提升1.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(chǎng)中,且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面對(duì)里)垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng),且∠abc=∠bcd=135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力()A.方向沿紙面對(duì)上,大小為(2+1)ILBB.方向沿紙面對(duì)上,大小為(2-1)ILBC.方向沿紙面對(duì)下,大小為(2+1)ILBD.方向沿紙面對(duì)下,大小為(2-1)ILB解析將導(dǎo)線分為三段直導(dǎo)線,依據(jù)左手定則分別推斷出各段所受安培力的方向,依據(jù)F=ILB計(jì)算出安培力的大小,再求合力。導(dǎo)線所受合力F合=ILB+2BILsin45°=(2+1)ILB,方向沿紙面對(duì)上。答案A2.在xOy水平面中有一通電直導(dǎo)線與y軸平行,導(dǎo)線中電流方向如圖所示,該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng),通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向與Oz軸正方向相同,該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是()A.沿x軸負(fù)方向且肯定沿x軸負(fù)方向B.肯定沿y軸負(fù)方向C.可能沿z軸正方向D.可能沿x軸負(fù)方向答案D3.如圖所示,電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成。當(dāng)電源接通后,磁場(chǎng)對(duì)流過(guò)炮彈的電流產(chǎn)生力的作用,使炮彈獲得極大的放射速度。下列各俯視圖中正確表示磁場(chǎng)B方向的是()解析由左手定則可知,圖A示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向后,圖B示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向前,圖C示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力為零,圖D示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受的安培力為零,只有B符合實(shí)際。答案B4.如圖所示,D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線,電流方向垂直于紙面對(duì)里。在開(kāi)關(guān)S閉合后,導(dǎo)線D所受磁場(chǎng)力的方向是()A.向上 B.向下 C.向左 D.向右解析由右手螺旋定則,軟鐵芯在導(dǎo)線處的磁場(chǎng)方向向左,由左手定則,導(dǎo)線D受到的磁場(chǎng)力方向向上,選項(xiàng)A正確。答案A5.物理老師在課上做了一個(gè)“旋轉(zhuǎn)的液體”試驗(yàn),試驗(yàn)裝置如圖所示:裝有導(dǎo)電液的玻璃器皿放在上端為S極的蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中,器皿中心的圓柱形電極與電源負(fù)極相連,內(nèi)壁邊緣的圓環(huán)形電極與電源正極相連。接通電源后液體旋轉(zhuǎn)起來(lái)。關(guān)于這個(gè)試驗(yàn),以下說(shuō)法正確的是()A.液體中電流由邊緣流向中心:從上往下俯視,液體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)B.液體中電流由邊緣流向中心:從上往下俯視,液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)C.液體中電流由中心流向邊緣:從上往下俯視,液體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)D.液體中電流由中心流向邊緣:從上往下俯視,液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)答案A6.如圖所示,三根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R相互平行且通過(guò)正三角形的三個(gè)頂點(diǎn),三條導(dǎo)線中通入的電流大小相等,方向垂直紙面對(duì)里;通過(guò)直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=kIr,I為通電導(dǎo)線的電流大小,r為距通電導(dǎo)線的垂直距離,k為常量;則通電導(dǎo)線R受到的磁場(chǎng)力的方向是(A.垂直R,指向y軸負(fù)方向B.垂直R,指向y軸正方向C.垂直R,指向x軸正方向D.垂直R,指向x軸負(fù)方向答案A7.如圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖,蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)勻稱輻向分布,如圖乙所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈中通以電流I,線圈中的某一條a導(dǎo)線電流方向垂直紙面對(duì)外,b導(dǎo)線電流方向垂直紙面對(duì)里,a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,則()A.該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.該線圈的磁通量為BL2C.a導(dǎo)線受到的安培力方向向下D.b導(dǎo)線受到的安培力大小為BIL解析該磁場(chǎng)明顯不是勻強(qiáng)磁場(chǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)當(dāng)是一系列平行的磁感線,方向相同,故A錯(cuò)誤;線圈與磁感線平行,故磁通量為零,故B錯(cuò)誤;a導(dǎo)線電流向外,磁場(chǎng)向右,依據(jù)左手定則,安培力向上,故C錯(cuò)誤;導(dǎo)線b始終與磁感線垂直,故受到的安培力大小始終為ILB,故D正確。答案D8.在磁場(chǎng)中的同一位置,先后引入長(zhǎng)度相等的直導(dǎo)線a和b,a、b導(dǎo)線的方向均與磁場(chǎng)方向垂直,但兩導(dǎo)線中的電流不同,因此所受到的力也不相同