高二物理同步训练：3.4《 通电导线在磁场中受到的力 》(新人教版
高二物理人教版选修3-1同步精练：3.4 通电导线在磁场中受到的力
安培力的方向1．如图347所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向．C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出．图347答案A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里．安培力的大小2．如图348所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受的安培力．图348答案A．ILB cos αB．ILB C.2ILB D．2BIR E．0安培力作用下的物体平衡图3493．如图349所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L.有大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路中通过电流时，金属杆正好能静止．求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？答案mg sin α/BL方向垂直导轨面向上解析在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系．因为B垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以F必沿斜面向上，由左手定则知，B垂直轨道面向上．大小满足BI1L＝mg sin α，I＝mg sinα/BL.(时间：60分钟)题组一安培力的方向1．下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()答案 C2．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()答案 D解析A图中I与B平行应不受安培力，故A错误，由左手定则知B、C错误，D正确．图34103．如图3410所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是()答案 B解析由左手定则可知，图A示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后，图B示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前，图C示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力竖直向下，图D示磁感应强度方向使炮弹受的安培力竖直向下，只有B符合实际．图34114．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图3411所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是()A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相同C．线框所受安培力的合力向左D．线框将绕MN转动答案BC解析通电矩形线框abcd在无限长直通电导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad边和bc 边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad边和bc边受合力为零．而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab 边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边受合力方向向左，故B、C选项正确．图34125．如图3412所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B＝kI/r，I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，k为常量；则通电导线R受到的磁场力的方向是() A．垂直R，指向y轴负方向B．垂直R，指向y轴正方向C．垂直R，指向x轴正方向D．垂直R，指向x轴负方向图34136．(2014·扬州中学模拟)图3413中装置可演示磁场对通电导线的作用、电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是()A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案BD解析若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e 接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b 接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向左运动，D正确．题组二安培力的大小图34147．如图3414所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A．竖直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向上答案 D图34158．如图3415所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小()A．F＝BId B．F＝BId sin θC．F＝BIdsin θD．F＝BId cos θ答案 C解析题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN间夹角，不是电流与磁场的夹角．图34169．如图3416所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2的过程中，通电导线所受安培力是()A．数值变大，方向不变B．数值变小，方向不变C．数值不变，方向改变D．数值，方向均改变答案 B解析安培力F＝BIL，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直BI所构成的平面，所以安培力的方向不变，B对，故选B.题组三安培力作用下的导体棒的平衡图341710．如图3417所示，长L、质量为m的金属杆ab，被两根竖直的金属丝静止吊起，金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．当金属杆中通有方向a→b的电流I时，每根金属丝的拉力大小为T.当金属杆通有方向b→a的电流I时，每根金属丝的拉力大小为2T.则磁场的磁感应强度B的大小为________．答案T IL解析导体ab受重力、磁场力、弹簧的拉力而平衡．当ab中的电流方向由a到b时，磁场力向上．2T＋BIL＝mg①当ab中的电流由b到a时，磁场力向下．4T＝BIL＋mg②解方程组得B＝TIL11．两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一根相同的金属棒，分别通有电流I1和I2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图3418中所示，两金属棒均处于静止状态，两种情况下电流之比I1∶I2＝________.图3418答案1∶cos α图341912．如图3419所示，一根长L＝0.2 m的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I＝5 A的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度B＝0.6 T 竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin 37°＝0.6)答案0.8 N解析从侧面对棒受力分析如图，安培力的方向由左手定则判出为水平向右，F＝ILB＝5×0.2×0.6 N＝0.6 N. 由平衡条件得重力mg＝Ftan 37°＝0.8 N.图342013．质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图3420所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小．答案ILB cos θ＋mg ILB sin θ解析导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示．由平衡条件有：F f＝F sin θ，F N＝F cos θ＋mg，其中F＝ILB解得：F N＝ILB cos θ＋mg，F f＝ILB sin θ.。
人教版高中物理-有答案-人教版高中物理_选修3-1_34_通电导线在磁场中受到的力_同步练习
人教版高中物理选修3-1 3.4 通电导线在磁场中受到的力同步练习一、选择题（共12题；）1. 如图所示，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将ab两点接入电源两端，若电阻丝ab段受到的安培力大小为F，则此时三根电阻丝受到的安培力的合力大小为（）A.FB.1.5FC.2FD.3F2. 如图所示，竖直平面内用两根细线将粗细均匀的金属棒CD水平悬挂在天花板上，金属棒的质量为m、长度为L，重力加速度为g．水平方向的匀强磁场垂直于金属棒CD，磁感应强度大小为B．当金属棒中通以电流I时，细线中的拉力恰好为零，则电流I应满足（）A.I=mgBL ，方向C到D B.I=mgBL，方向D到CC.I=mg2BL ，方向C到D D.I=mgBL方向D到C3. 如图，在两根平行直导线中，通以相反的电流I1和I2，且I1>I2，设两导线所受磁场力的大小分别为F1和F2，则两导线（）A.相互吸引，且F1>F2B.相互排斥，且F1>F2C.相互吸引，且F1＝F2D.相互排斥，且F1＝F24. 关于安培力和洛伦兹力，如下说法中正确的是（）A.带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用B.放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用C.洛伦兹力对运动电荷一定不做功D.安培力对通电导线一定不做功5. 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半6. 下图表示一条放在磁场里的通电直导线，导线与磁场方向垂直，图中分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量的方向，关于三者方向的关系，下列选项中正确的是（）A. B.C. D.7. 如图，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个电阻为R的灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，已知导轨、导线与垂直导轨的导体棒ab总电阻为r，则导体棒ab在下滑过程中（）A.感应电流从a流向bB.导体棒ab受到的安培力方向平行斜面向下，大小保持恒定C.机械能一直减小D.克服安培力做的功等于灯泡消耗的电能8. 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则（）A.磁铁对桌面压力增大B.磁场对桌面压力减小C.桌面对磁铁没有摩擦力D.桌面对磁铁摩擦力向左9. 如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（）A.B=mg tanθIL，方向垂直斜面向下B.B=mg sinθIL，方向竖直向下C.B=mgIL，方向水平向左D.B=mg cosθIL，方向水平向右10. 航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示．当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去．现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜<ρ铝，则合上开关S的瞬间（）A.从左侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.若将金属环置于线圈的右侧，环将向右弹射D.电池正负极调换后，金属环仍能向左弹射11. 将一铜圆盘置入如图所示的不同磁场中，磁感线和盘面垂直，若给盘一初始角速度使其绕过圆心垂直于纸面的轴转动．不计摩擦和空气阻力，圆盘能停下来的是（）A. B.C. D.12. 图(a)所示，A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图(b)所示的电流i，则下列说法中错误的是（）A.t1时刻两线圈间的相互作用力为零B.t2时刻两线圈间的相互作用力最大C.在t1∼t2时间内A、B两线圈相斥D.在t2∼t3时间内A、B两线圈相斥二、解答题（共3题；）如图所示，一根长为L=0.2m的直导线放在水平方向的匀强磁场中，导线水平且与磁场方向垂直，导线中通有向右的电流．（1）请判断导线所受安培力的方向是竖直向上还是竖直向下；（2）若匀强磁场的磁感应强度大小B=0.5T，导线中电流I=1.5A，试计算导线所受安培力的大小．如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.2kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M=0.3kg，棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体以加速度a=3m/s2加速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g=10m/s2)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示．两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计．在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B．设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？时，cd棒的加速度是多少？（2）当ab棒的速度变为初速度的34参考答案与试题解析人教版高中物理选修3-1 3.4 通电导线在磁场中受到的力同步练习一、选择题（共12题；）1.【答案】B【考点】安培力【解析】根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，根据闭合电路的欧姆定律计算出各段上的电流大小，再计算出各段安培力的大小，然后使用平行四边形定则合成即可．【解答】解：AB受力：F AB=BIL=F，ACB受力：有效长度为L，电流为AB的电流的12，则其受力为：12BIL=F2，二力方向相同，则合力为1.5F，则B正确．故选：B．2.【答案】A【考点】安培力【解析】当重力等于安培力时绳子的拉力等于零，由左手定则判断电流方向【解答】解：导体受到的安培力等于重力时，此时拉力等于零，故BIL=mgI=mgBL，由左手定则可知电流方向由C到D故选：A3.【答案】D【考点】平行通电直导线间的作用【解析】物体间力的作用是相互的，物体间的相互作用力大小相等；磁场是由通电导线产生的，一通电导线在另一导线电流的磁场中，会受到安培力作用，由安培定则判断出电流的磁场方向，然后由左手定则判断出安培力方向。
人教版物理选修3-1第三章 3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练(含答案)
人教版物理选修3-1 3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）1．在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是A．B．C．D．2．如图所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，通电导线所受安培力是（）A．数值变大，方向不变B．数值变小，方向不变C．数值不变，方向改变D．数值和方向均改变3．如图，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场B，导体棒处于静止状态．现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应同步A．增大B．减小C．先增大，后减小D．先减小，后增大4．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线受到的安培力方向（）A．竖直向上B．竖直向下C．由南向北D．由西向东5．如图，在探究影响通电导线受力的因素实验中，有三块相同的蹄形磁铁并列放在桌上，可以认为磁极间的磁场是均匀的。
将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导体的方向与磁感应强度的方向（由下向上）垂直。
有电流通过时导线将摆动一个角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小。
分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度。
电流由外部电路控制。
先保持导线通电部分的长度不变，改变电流大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度，观察这两个因素对导线受力的影响。
该实验采用的实验方法是（）A ．放大法B ．微元法C ．控制变量法D ．比较法6．一段导线abcde 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直．线段ab 、bc 、cd 和de 的长度均为L ，且∠abc ＝∠cde ＝120°，流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示．导线段abcde 所受到的磁场的作用力的合力大小为 ( )A ．BILB ．2BILC ．3BILD ．4BIL7．如图所示，两平行导轨ab 、cd 竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ 放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触，现在金属棒PQ 中通以变化的电流I ，同时释放金属棒PQ 使其运动．已知电流I 随时间t 变化的关系式为I kt =、k 为常数，0k >），金属棒与导轨间的动摩擦因数一定．以竖直向下为正方向，则下面关于棒的速度v 、加速度a 随时间t 变化的关系图象中，可能正确的有A ．B ．C ．D ．8．如图所示，质量为m 、长为L 的导体棒MN 电阻为R ，初始时静止于光滑平行的水平轨道上，轨道间距也为L ，电源电动势为E，内阻不计.匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上，开关闭合后导体棒开始运（）A．导体棒向左运动B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BEL RC．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为sin BELRD．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为BEL mR9．如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将固定挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通有垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为N2，则以下说法正确的是（）A．弹簧长度将变长，N1> N2B．弹簧长度将变短，N1> N2C．弹簧长度将变长，N1< N2D．弹簧长度将变短，N1< N210．条形磁铁固定在水平面上，其正上方有一根通电导线，电流方向向左.不考虑导线的重力，在条形磁铁磁场的作用下，关于导线运动情况的说法正确的是（）A ．从上向下看逆时针转90°，同时向上运动B ．从上向下看逆时针转90°，同时向下运动C ．从上向下看顺时针转90°，同时向下运动D ．从上向下看顺时针转90°，同时向上运动11．两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一段距离，其中的一条AB 是固定的，另一条CD 能自由移动。
专题3.4 通电导线在磁场中受到的力 课时同步练2019-2020学年高二物理人教版(选修3-1)(解析版)
第三章 磁场第4节 通电导线在磁场中受到的力1．如图，在天花板下用细线悬挂一半径为R 的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A 、B 与圆心O 连线的夹角为120︒，此时悬线的张力为F ．若圆环通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大小和方向是AB ．电流大小为3BR，电流方向沿逆时针方向C ．电流大小为BR，电流方向沿顺时针方向D 【答案】A【解析】要使悬线拉力为零，则圆环通电后受到的安培力方向向上，根据左手定则可以判断，电流方向应沿顺时针方向，根据力的平衡F BI =，解得：I =针方向与分析相符，故A 项正确；电流大小为3BR，电流方向沿逆时针方向与分析不符，故B 项错误；电流大小为BR ，电流方向沿顺时针方向与分析不符，故C 项错误；电流大小为BR，电流方向沿逆时针方向与分析不符，故D 项错误。
2．如图甲所示为某磁电式电流表的原理图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，其磁感应强度的大小处处相等，都为B，一边长为L的正方形线圈处在磁场中，方向如图乙，当通有大小为I 的电流时，下列正确的是A．由于磁感应强度的大小处处相同，则该磁场为匀强磁场B．穿过正方形线圈的磁通量大小为BL2C．正方形线圈的左边导线受到大小为BIL、方向向上的安培力D．正方形线圈的右边导线受到大小为BIL、方向向上的安培力【答案】C【解析】磁感应强度的大小相同，但方向不同，则该磁场不是匀强磁场，故A错误。
因磁感应强度和线圈平面平行，穿过正方形线圈的磁通量大小为零，故B错误。
正方形线圈的左边导线受到的安培力大小为BIL、由左手定则可知方向向上，故C正确。
正方形线圈的右边导线受到大小为BIL、方向向下的安培力，故D错误。
3．如图所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2的过程中，通电导线所受安培力是A．数值变大，方向不变B．数值变小，方向不变C．数值不变，方向改变D．数值不变，方向也不改变【答案】B【解析】通电直导线所受的安培力F =BIL sin α，α是导线与磁场方向的夹角，由题知，B 、I 、L 不变，α减小，则F 减小；根据左手定则判断可知，安培力方向始终与纸面垂直向里或向外，保持不变。
高中物理 3.4通电导线在磁场中受到的力同步练习 新人教版选修31
4 通电导线在磁场中受到的力A组1.图中对通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是()解析:由左手定则可以判断:选项A正确;B中力F方向应向左,选项B错误;C中导线不受力,选项C 错误;D中力F的方向应向右,选项D错误。
答案:A2.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A。
A 与螺线管垂直,A导线中电流的方向垂直于纸面向里,开关S闭合后,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A.水平向左B.水平向右C.竖直向下D.竖直向上解析:由安培定则判定通电螺线管上方磁场方向水平向右,再由左手定则判定通电直导线所受安培力的方向是竖直向下,选项C正确。
答案:C3.一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由上向下,如图所示。
在导线以其中心点为轴逆时针转动180°的过程中,导线受到的安培力()A.大小不变,方向不变B.大小由最大减小到零再增至最大,方向时刻改变C.大小由最大减小到零再增至最大,方向不变D.大小由最大减小到零再增至最大,方向由垂直纸面向外变为垂直纸面向内解析:安培力公式F=ILB sin θ,导线转动前,电流方向与磁场方向垂直,θ=90°;当导线转过一个小角度θ后,电流方向与磁场方向不再垂直,安培力变小;当导线转过90°时,电流方向与磁场方向平行,安培力为零。
根据左手定则判断知,安培力的方向始终垂直纸面向外;在导线再继续转动90°过程中,安培力由零变到最大,安培力的方向始终垂直纸面向内,选项D正确。
答案:D4.如图所示,两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流;沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是()A.沿纸面逆时针转动B.沿纸面顺时针转动C.a端转向纸外,b端转向纸里D.a端转向纸里,b端转向纸外解析:根据长直导线周围磁场的分布规律和矢量合成法则,可以判断两电流M、N连线上方处磁场方向水平向右,ab上半段所受安培力垂直于纸面向里,两电流M、N连线下方处磁场方向水平向左,ab 下半段所受安培力垂直于纸面向外,所以a端转向纸里,b端转向纸外,选项D正确。
人教版 高二物理 选修3-1第三章 3.4 通电导线在磁场中受到的力 同步练习(带答案)
通电导线在磁场中受到的力同步练习一、单选题1.如图所示，两根导线AB、CD彼此靠近，互相垂直。
其中导线AB是固定的，导线CD能自由转动。
当两根导线通以图示方向的直流电流时，导线CD将()A. 逆时针方向转动，同时靠近导线ABB. 顺时针方向转动，同时靠近导线ABC. 逆时针方向转动，同时离开导线ABD. 顺时针方向转动，同时离开导线AB2.倾角为θ的光滑固定斜面体处于竖直向下的匀强磁场中，在斜面上有一根长为L、质量为m的直导线，导线与磁场垂直，导线中电流为I，方向如图所示，导线恰能保持静止，重力加速度为g。
则磁感应强度B的大小为()A. B=mgsinθIL B. B=mgcosθILC. B=mgtanθILD. B=mgcotθIL3.如图，在倾角为θ的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上(重力加速度为g)则()A. 磁感应强度的大小为mgsinθIL，方向垂直斜面斜向上B. 磁感应强度的大小为mgsinθIL，方向垂直斜面斜向下C. 磁感应强度的大小为，方向垂直斜面斜向上D. 磁感应强度的大小为，方向垂直斜面斜向下4.如图所示，原来静止的弓形线圈通有逆时针方向的电流I，在其直径中点右侧放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以电流I，方向垂直纸面向里，此时环形线圈的运动情况是()A. 从左至右观察，以AB为轴逆时针旋转，并且B点靠近直线电流B. 从左至右观察，以AB为轴逆时针旋转，并且B点远离直线电流C. 从左至右观察，以AB为轴顺时针旋转，并且B点靠近直线电流D. 从左至右观察，以AB为轴顺时针旋转，并且B点远离直线电流5.如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法正确的是()A. F N1<F N2，弹簧的伸长量减小B. F N1=F N2，弹簧的伸长量减小C. F N1>F N2，弹簧的伸长量增大D. F N1>F N2，弹簧的伸长量减小6.如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，I从M流向N，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于紧张状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零()A. 适当增大电流B. 使电流反向并适当减小C. 保持电流I不变，适当减小BD. 使电流I反向，适当增大7.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中正确的是()A. 该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B. 该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C. 使线圈平面始终与磁感线平行D. 线圈所处位置的磁感应强度大小不相等8.如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c点的导线所受安培力的方向()A. 与ab边垂直，指向左边B. 与ab边垂直，指向右边C. 与ab边平行，竖直向上D. 与ab边平行，竖直向下9.如图所示，空间有方向垂直桌面的匀强磁场B(图中未画出)，两根平行通电金属直导线M和N恰好静止在光滑绝缘的水平桌面上，图中为垂直导线的截面图，M和N中电流大小分别为I M、I N.则下列判断可能正确的是A. 电流方向相同、I M=I N，B方向竖直向上B. 电流方向相同、I M≠I N，B方向竖直向下C. 电流方向相反、I M≠I N，B方向竖直向上D. 电流方向相反、I M=I N，B方向竖直向下10.长为L的导体棒a通如图所示电流I a，与传感器相连悬挂在天花板上，长直导体棒b固定在a的正下方，且与a平行，当b不通电时，传感器显示拉力为F1，当b通电时，传感器显示拉力为F2，则下列说法正确的是()A. 若F1>F2，则I a、I b的方向相同，b在a处的磁感应强度B=F2I b LB. 若F1<F2，则I a、I b的方向相同，b在a处的磁感应强度B=F2−F1I b LC. 若I a>I b，则b受到a的安培力小于F2D. 虽然I a、I b的大小、方向关系未知，b受到a的安培力的大小一定等于|F1−F2|11.如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内．下列说法正确的是()A. a点的磁感应强度一定为零B. b点的磁感应强度一定为零C. ef导线受到的安培力方向向右D. cd导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外12.质量为m的通电细杆置于倾角为θ的光滑导轨上，有垂直于纸面向里的电流I通过细杆，在如图所示的A、B、C、D四个图中，能使细杆沿导轨向上运动的磁感应强度最小的是A. B.C. D.13.如图所示，质量为m、长度为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂在O、Oˈ点，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B；棒中通以某一方向的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，重力加速度为g。
高二物理专题练习-3.4通电导线在磁场中受到的力-(人教版选修3-1)
3.4通电导线在磁场中受到的力每课一练（人教版选修3-1）1．下列四图中的通电导线在磁场中受力分析正确的是()解析：选C.注意安培定则与左手定则的区别，判断通电导线在磁场中的受力用左手定则．2．在如图所示的电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为F a、F b，可判断两段导线()A．相互吸引，F a>F b B．相互排斥，F a>F bC．相互吸引，F a<F b D．相互排斥，F a<F b解析：选D.无论开关置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误．开关置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，B错误D正确．故选D.3. (2013·河北唐山一中高二月考)由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中(如图所示)，若导线框中通以如图方向的电流时，导线框将()A．沿与ab边垂直的方向加速运动B．仍然静止C．以c为轴转动D．以b为轴转动解析：选B.ab和bc两段电流的等效长度等于ac，方向由a到c的一段电流，由左手定则以及安培力公式可知ab和bc两段电流所受安培力的合力方向和ac受到的安培力方向相反，大小相等，线框整体合力为0，仍然静止，故选B.4.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，用F f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较()A．F N减小，F f＝0 B．F N减小，F f≠0C．F N增大，F f＝0 D．F N增大，F f≠0解析：选C.如题图所示，电流I处的磁场方向水平向左，由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面的压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．故选C.5. (2013·南京外国语学校高二检测)如图所示，一根长L ＝0.2 m 的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I ＝5 A 的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度B ＝0.6 T 竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin 37°＝0.6)解析：从侧面对棒受力分析如图，安培力的方向由左手定则判出为水平向右， F ＝ILB ＝5×0.2×0.6 N ＝0.6 N. 由平衡条件得重力mg ＝Ftan 37°＝0.8 N.答案：0.8 N一、选择题1．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图中正确的是( )解析：选D.A 图中导线不受力，故它不会弯曲，A 错误．B 图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B 错误．C 图中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C 错误．D 图中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D 正确．故选D.2.如图所示，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B .当在该导线中通以电流强度为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( )A ．0B ．0.5BIlC ．BIlD ．2BIl解析：选C.V 形通电导线的等效长度为图中虚线部分，所以F ＝BIl ，故选C.3.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示．过c点的导线所受安培力的方向()A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边D．与ab边垂直，指向右边解析：选C.根据直线电流相互作用的规律可知a与c相互吸引，b与c也相互吸引，所以导线c所受的合力方向一定指向左边且与ab边垂直，故选C.4. (2013·清华附中高二检测)如图所示，abcd为闭合四边形线框，a、b、c三点的坐标分别为(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整个空间中有沿y轴正方向的匀强磁场，线框中通有方向如图所示的电流I.关于线框各条边所受安培力的大小，下列叙述中正确的是()A．ab边与bc边受到的安培力大小相等B．cd边受到的安培力最大C．cd边与ad边受到的安培力大小相等D．ad边不受安培力作用解析：选B.根据安培力的计算公式可得，ab边所受安培力的大小为F ab＝BIl ab，bc边平行于磁场方向，受力为零，ad边所受安培力的大小为F ad＝BIl Od，cd边所受安培力的大小为F cd＝BIl cd，故选B.5. (2013·长沙市第一中学阶段性考试)如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则()A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是N极B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是N极C．无论如何台秤的示数都不可能变化D．以上说法都不正确解析：选A.如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为N极，故选A.6.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，线圈L 1将( )A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．向纸面内平动解析：选B.法一：等效分析法把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L 2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该环形电流L 2的磁场方向，由安培定则知L 2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L 1等效成小磁针，转动前N 极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L 1顺时针转动．故选B.法二：利用结论法环形电流L 1、L 2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L 1的转动方向应是：从左向右看线圈L 1顺时针转动．故选B.7. (2012·高考天津卷)如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M 向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )A ．棒中的电流变大，θ角变大B ．两悬线等长变短，θ角变小C ．金属棒质量变大，θ角变大D ．磁感应强度变大，θ角变小解析：选A.棒中电流变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，A 正确；两悬线等长变短，θ角不变，B 错误；金属棒质量变大，θ角变小，C 错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，D 错误．故选A.☆8.如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )A.mgIl tan θ，竖直向上 B.mgIl tan θ，竖直向下 C.mgIl sin θ，平行悬线向下 D.mgIlsin θ，平行悬线向上 解析：选D.要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝mgIlsin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.☆9.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L ，共N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I (方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m 1、m 2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m 的砝码后，天平又重新平衡．由此可知( )A ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为(m 1－m 2)gNILB ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为mg2NILC ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为(m 1－m 2)gNILD ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg2NIL解析：选B.由题目所给条件，先判断出磁场的方向再根据天平的工作原理列出对应关系式．因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向下，由左手定则判断磁场向里．电流反向前，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋NBIL ，其中m 3为线圈质量．电流反向后，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋mg －NBIL .两式联立可得B ＝mg2NIL.故选B.二、非选择题10.如图所示，PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，导体棒的质量m ＝0.2 kg ，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M ＝0.3 kg ，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.匀强磁场的磁感应强度B ＝2 T ，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在导体棒中通入多大的电流？方向如何？解析：为了使物体匀速上升，导体棒所受安培力方向应向左，由左手定则可知，导体棒中的电流方向应为a →b .由平衡条件得：BIL ＝Mg ＋μmg 解得：I ＝Mg ＋μmgBL＝2 A.答案：2 A 方向a →b11.如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m ．质量为6×10－2 kg 的通电直导线，电流I ＝1 A ，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T ，方向竖直向上的磁场中，设t ＝0，B ＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g 取10 m/s 2)解析：支持力为0时导线的受力如图所示， 由平衡条件得：F 安＝mgtan 37°＝6×10－2×100.75 N＝0.8 N 由F 安＝BIL 得B ＝F 安IL ＝0.81×0.4T ＝2 T由B ＝0.4t 得t ＝B 0.4＝20.4s ＝5 s.答案：5 s☆12.如图所示为某种电流表的原理示意图．质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k .在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外．与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN 的长度大于ab .当MN 中没有电流通过且处于平衡状态时，MN 与矩形区域的cd 边重合；当MN 中有电流通过时，指针示数可表示电流大小．(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g ) (2)若要使电流表正常工作，MN 的哪一端应与电源正极相接？(3)若k ＝2.0 N/m ，ab ＝0.20 m ，bc ＝0.05 m ，B ＝0.20 T ，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的影响)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设弹簧的伸长为Δx ，则有mg ＝k Δx ①由①式得Δx ＝mgk.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN 上的安培力必须向下，因此M 端应接正极．(3)设满量程时通过MN 的电流大小为I m ，则有 BI m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx )②联立①②式并代入数据得I m ＝2.5 A.(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B ′，则有 2B ′I m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx )③由①③式得B ′＝kbc2I m ab，代入数据得B ′＝0.10 T.答案：(1)mgk(2)M 端应接正极 (3)2.5 A(4)0.10 T。
3.4_通电导线在磁场中受到的力_同步练习(人教版选修3-1)
第四节《通电导线在磁场中受到的力》测试题及答案详解1．关于通电导线所受安培力F的方向，磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是() A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直解析：【考点】左手定则．【分析】左手定则的内容：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．根据左手定则的内容判断安培力的方向．【解答】根据左手定则，可知：磁感线穿过掌心，安培力与磁感线垂直，且安培力与电流方向垂直，所以安培力垂直于感应线与电流构成的平面．但磁感线不一定垂直于电流，故只有B正确，ACD均错误；故选：B2．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如下图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力()A．大小不变，方向不变B．由零增大到最大，方向时刻改变C．由最大减小到零，方向不变D．由零增大到最大，方向不变解析：导线转动前，电流方向与磁感线方向相同，导线不受安培力；当导线转过一个小角度，电流与磁感线不再平行，要受到安培力；当导线转过90°时，电流与磁感线垂直，此时导线受的安培力最大，用左手定则可以判断安培力的方向始终不变，所以选项D正确.答案：D设电流与磁场的夹角为θ，导体棒受的安培力为：F=BILsinθ，其中θ从0增大到90°，sin θ由0增加到1，故可知安培力由零逐渐增大；根据左手定则，安培力垂直与电流方向和磁场方向构成的平面，一直不变；故ABC错误，所以选项D正确.答案： D3．如下图所示，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是()解析：A、根据左手定则可得，安培力的方向垂直导线斜向上，所以A正确；B、根据左手定则可得，安培力的方向水平向左，所以B错误；C、根据左手定则可得，安培力的方向向下，所以C错误；D、根据左手定则可得，安培力的方向水平向左，所以D正确；故选：AD．4.如右图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如右图．当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外解析：由于带负电的圆环顺时针方向旋转，而电流的方向与负电荷运动方向相反，所以形成的等效电流方向为逆时针方向，（从上往下看）故所产生的磁场方向竖直向上．根据左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里．C正确答案： C5.如右图所示，直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如右图所示，如果直导线可以自由地运动，且通以从a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况()A．从上向下看，顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看，顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看，逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看，逆时针转动并靠近螺线管解析：通电螺线管的磁感线如图所示，则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上，右侧导体所处的磁场斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上向下看，小磁针应为逆时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力向下，故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动．即为a端转向纸外，b端转向纸里，且靠近通电螺线管，故D正确，ABC错误；选：D6．如右图所示的三维空间内，匀强磁场方向沿＋x方向，在平面xOz内有一通电直导线，若它所受的安培力方向沿＋y方向，则()A．该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置B．该通电导线一定平行Oz方向放置C．无论通电导线怎样放置，它总受到＋y方向的安培力D．沿＋x方向观察导线中的电流方向，应该为向右方向解析：当通电导线与匀强磁场平行时，它不受安培力作用，而题意说导线受到安培力作用，说明导线一定不会沿平行Ox方向放置，因此选项A正确；根据左手定则确定的关系可知：安培力一定垂直于磁场方向和电流方向确定的平面，但电流方向不一定与磁场方向垂直，因此选项B错误；根据左手定则判定知：通电导线如果任意放置在xOz平面内，它受到的安培力时，方向有沿＋y方向和－y方向两种可能，沿Ox方向观察，当电流向右时，安培力沿＋y方向；当电流向左时，安培力沿－y方向．因此选项C错误，选项D正确．答案：AD7．如图所示，用细绳悬于O点的可自由转动的通电导线AB放在蹄形磁铁的上方，当导线中通以图示方向电流时，从上向下看，AB的转动方向及细绳中张力变化的情况为() A．AB顺时针转动，张力变大B．AB逆时针转动，张力变小C．AB顺时针转动，张力变小D．AB逆时针转动，张力变大解析：在导线上靠近A、B两端各取一个电流元，A处的电流元所在磁场向上穿过导线，根据左手定则，该处导线受力向外，同理B处电流元受安培力向里，所以从上向下看，导线逆时针转动，同时，由于导线转动，所以电流在垂直纸面方向有了投影，对于此有效长度来说，磁感线是向右穿过导线，再根据左手定则可判定导线有向下运动的趋势，故选D.答案： D8.如右图所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路( )A ．将向左平动B ．将向右平动C ．将在纸面内绕通过O 点并垂直纸面的轴转动D ．KL 边将垂直纸面向外运动，MN 边垂直纸面向里运动解析： 因为通电直导线的磁感线是以O 为圆心的一组同心圆，磁感线与电流一直平行，所以KN 边、LM 边均不受力．根据左手定则可得，KL 边受力垂直纸面向外，MN 边受力垂直纸面向里，故D 正确．答案： D9．如下图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为I ，磁感应强度为B ，求各导线所受到的安培力．F A ＝________ F B ＝________ F C ＝________ F D ＝________ F E ＝________解析： 本题考查对安培力计算公式的正确理解，F ＝BIL sin θ＝B ⊥IL ，B ⊥为磁场在垂直导线电流方向的分量即为有效磁场．或者F ＝BIL ⊥，其中L ⊥为垂直于磁场方向的有效长度．A 图中F A ＝BIL cos α，此时不能死记公式，而写成sin α.要理解公式本质是有效长度或有效磁场，要正确分解．B 图中，不论导线怎么放，也会在纸平面内，因此B ⊥I ，故F B ＝BIL .C 图中两根导线组成的折线abc ，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac (即从a →c 的电流)．故F C ＝2BIL .D 图是从a →b 的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab ，F D ＝2BIR . 在E 图中，用导线将abc 接通形成闭合线圈，各导线受力的矢量和为零，故合力为零．所以，闭合的通电线圈受安培力为零．E 图中，F E ＝0.答案： BIL cos α BIL 2BIL 2BIR 010．如下图所示，一根长为L 的细铝棒用两根劲度系数为k 的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中．当电流I 方向向右时，两根弹簧缩短；当I 的方向向左时，两弹簧伸长，并且相对于平衡位置伸长、缩短的长度都是Δl ，则磁场的磁感应强度为多少？解析： 不通电流时，铝棒受力平衡有mg ＝2kx ；弹簧缩短时，有mg ＝2k (x －Δl )＋BIL ；弹簧伸长时，有mg ＋BIL ＝2k (x ＋Δl )；可解得B ＝2k Δl LI. 答案： 2k Δl LI11.如右图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m ，质量为6×10－2 kg 的通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2) 解析：导线恰要离开斜面时受力情况如右图．由平衡条件，得：F＝mg/tan 30°.①而F＝BIl.②B＝0.4t③代入数据解①②③即得：t＝5 s.答案： 5 s12．如右图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)解析：依据物体的平衡条件可得，ab棒恰不右滑时：G－μmg－BI1L＝0ab棒恰不左滑时：G＋μmg－BI2L＝0依据闭合电路欧姆定律可得：E＝I1(R1＋r)E＝I2(R2＋r)由以上各式代入数据可解得：R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω所以R的取值范围为：1．9 Ω≤R≤9.9 Ω.答案： 1.9 Ω≤R≤9.9 Ω。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高二物理同步训练试题解析
一、选择题
1．关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是()
A．F、B、I三者必须保持相互垂直
B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直
C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直
D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直
解析：选B.安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直．如果通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确．
2．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()
A．受到竖直向上的安培力
B．受到竖直向下的安培力
C．受到由南向北的安培力
D．受到由西向东的安培力
解析：选A.赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，由左手定则判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，答案A正确．
3.
图3－4－21
通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图3－4－21所示，ab边与MN 平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是()
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受的安培力的合力方向向左
D．线框所受的安培力的合力方向向右
解析：选BD.由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反．ab边受到向右的安培力F ab，cd边受到向左的安培力F cd.因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故F ab＞F cd，线框所受合力方向向右．
4.
图3－4－22
如图3－4－22，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()
A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB
B．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILB
C．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILB
D．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB
解析：选A.该导线可以用a和d之间的直导线长为(2＋1)L来等效代替，根据F＝BIL，可知大小为(2＋1)BIL，方向根据左手定则可得出．选项A正确．
5.
图3－4－23
用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让两者等高平行放置，如图3－4－23所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有()
A．两导线环相互吸引
B．两导线环相互排斥
C．两导线环无相互作用力
D．两导线环先吸引后排斥
解析：选A.通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，两者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．
6.
图3－4－24
如图3－4－24所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()
A．水平向左
B．水平向右
C．竖直向下
D．竖直向上
解析：选D.先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.
7.
图3－4－25
在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图3－4－25所示．过c点的导线所受安培力的方向()
A．与ab边平行，竖直向上
B．与ab边平行，竖直向下
C．与ab边垂直，指向左边
D．与ab边垂直，指向右边
解析：选C.根据直线电流相互作用的规律可知a 与c 相互吸引，b 与c 也相互吸引，所以导线c 所受的合力方向一定指向左边且与ab 边垂直，故C 选项正确． 8.
图3－4－26
如图3－4－26所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( ) A ．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极 B ．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极 C ．无论如何台秤的示数都不可能变化 D ．以上说法都不正确
解析：选A.如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A 正确，B 、C 、D 错误． 9.
图3－4－27
如图3－4－28所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L 、质量为m 的直导体棒，在导体棒中的电流I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B 的大小和方向正确的是( )
A ．
B ＝mg sin α
IL ，方向垂直斜面向上
B ．B ＝mg sin α
IL ，方向垂直斜面向下
C ．B ＝mg cos α
IL ，方向垂直斜面向下
D ．B ＝mg cos α
IL
，方向垂直斜面向上
解析：选A.由左
手定则可知，若要使安培力和物体受到的重力和支持力平衡，磁场的方向应垂直于斜面向上，由平衡条件列方程得： mg sin α＝ILB ，
解得B ＝mg sin α
IL
，故选A.
二、计算题
10．如图3－4－28所示，在倾角为37°
图3－4－28
的光滑斜面上有一根长为0.4 m ．质量为6×10－
2 kg 的通电直导线，电流I ＝1 A ，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T ，方向竖直向上的磁场中，设t ＝0，B ＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g 取10 m/s 2) 解析：支
持力为0时导线的受力如图所示， 由平衡条件得：
F 安＝mg
tan37°＝6×10－
2×100.75 N
＝0.8 N
由F 安＝BIL 得
B ＝F 安IL ＝0.81×0.4
T ＝2 T
由B ＝0.4t 得t ＝B 0.4＝2
0.4
s ＝5 s.
答案：5 s 11.
图3－4－29
如图3－4－29所示，PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，导体棒的质量m ＝0.2 kg ，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M ＝0.3 kg ，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.匀强磁场的磁感应强度B ＝2 T ，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在导体棒中通入多大的电流？方向如何？
解析：为了使物体匀速上升，导体棒所受安培力方向应向左，由左手定则可知，导体棒中的电流方向应为a →b .
由平衡条件得：BIL ＝Mg ＋μmg
解得：I ＝Mg ＋μmg
BL
＝2 A
答案：2 A 方向a →b
12．如图3－4－30所示，两平行光滑导轨相距为L
图3－4－30
＝20 cm ，金属棒MN 的质量为m ＝10 g ，电阻R ＝8 Ω，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.8 T ，方向竖直向下，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝1 Ω，当开关S 闭合时，MN 恰好平衡，求变阻器R 1的取值为多少？设θ＝45°，g 取10 m/s 2.
解析：MN 受力分析如图所示，因MN 平衡，所以有mg sin θ＝BIL cos θ①
由闭合电路欧姆定律得I ＝E
R ＋R 1＋r
②
由①②并代入数据得：R 1＝7 Ω. 答案：7Ω。