《磁场对通电导体的作用力》习题1
高中物理经典：磁场对通电导体的作用 经典例题
磁场对通电导体的作用授课内容：例题1、在物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流要求是（ ）A ．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F 、导线长度L 、通电电流强度I ，应用公式B =F /IL ，即可测得磁感强度BB ．检验电流电流强度不宜太大C ．利用检验电流，运用公式B=F/IL,只能应用于匀强磁场D ．只要满足长度L 很短、电流强度I 很小， 将其垂直放入磁场的条件，公式B =F /IL 对任何磁场都适用例题2、在匀强磁场B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L ，质量为m 的导线，当通以如图所示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B 满足（ ）A ．sin ,mgB ILα=方向垂直斜面向上 B ．sin mg B ILα=，方向垂直斜面向下 C ．tan mg B ILα=，方向垂直向下 D ．mg B IL=，方向水平向左图二 图三例题3、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其中央上方固定一根导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A ．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力B ．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力C ．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力D ．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力例题4、如图所示，两根平行放置的长直导线a 和b 载有大小相同方向相反的电流，a 受到的磁场力大小为F 1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a 受到的磁场力大小变为F 2，则此时b 受到的磁场力大小变为（ ）A ．2FB ．12F F -C ．12F F +D ．122F F -图四图五例题5、如图所示装置中，劲度系数较小的金属弹簧下端恰好接触水银槽中的水银面，电源的电动势足够大，当闭合开关S后，弹簧将（）A．保持静止 B．缩短 C．变长 D．不断上下振动例题6、相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中。
磁场对通电导线的作用力练习题
磁场对通电导线的作用力练习题一、选择题1. 关于磁通量的说法正确的是( )A．磁通量是个反映磁场强弱和方向的物理量B．某一面积上的磁通量可表示穿过此面积的磁感线的总条数C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量一定越大D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零2. 下列有关磁感应强度及安培力的说法正确的有（）A．若某处的磁感应强度为零，则通电导线放在该处所受安培力一定为零B．通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时，则该处的磁感应强度一定为零C．同一条通电导线放在磁场中某处所受的安培力是一定的D．磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关3. 如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( )A．放在a处的小磁针的N极向左B．放在b处的小磁针的N极向右C．放在c处的小磁针的S极向右D．放在a处的小磁针的N极向右4．铁心上有两个线圈，把它们和一个干电池连接起来，已知线圈的电阻比电池的内阻大得多，如图2所示的图中，哪一种接法铁心的磁性最强( )5.如图3所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，[]A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用6. 如图所示，弹性线圈AB，当它通电时，下列判断正确的是( )A．当电流从A→B时，线圈长度增加，当电流反向后线圈长度减小B．当电流从B→A时，线圈长度增加，当电流反向后线圈长度减小C．不管电流方向如何，线圈长度都增加D．不管电流方向如何，线圈长度都减小7.．如图4所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将[]A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁C．不转动，只靠近磁铁D．不转动，只离开磁铁8. 如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以（）A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流D．使电流反向9. 如图所示，A为一水平放置的橡胶盘，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，电流方向如图，当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴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10. 如图，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．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl11. 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12. 如图所示，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，则棒MN所受安培力大小( )A．F＝Bid B．F＝BId sin θC．F＝BIdsin θD．F＝BId cos θ二、计算题13. 质量为m，长为L的的金属棒ab用两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面，整个装置处在竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通以由a向b的电流I后，将离开原位置向前偏转α角而重新平衡，如图。
人教版物理选修3-1《磁场对通电导线的作用力》同步练习及答案
通电导线在磁场中受到的力同步练习建议用时 实际用时满分 实际得分45分钟100分一、选择题1．如图1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D ．为零 2．如图2所示，两个完全相同的圆形扁平线圈套在一个光滑的圆柱体上，并能自由移动，当大小不同的电流按图示的方向通入线圈中时两线圈的运动情况是( ) A ．都绕这个圆柱体转动B ．彼此相向平动，且电流大的加速度大C ．彼此反向平动，电流大的加速度大D ．彼此相向平动，两线圈的加速度大小相等3.如图3所示，一根通有电流的直铜棒MN ，用导线挂在磁感应强度为B 的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，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 ．保持电流不变，适当增大B D ．使电流反向，适当减小B4．两根相互垂直的异面通电直导线ab 和cd 中电流的方向如图4所示，ab 在前，cd 在后，其中ab 固定不动，cd图1图2 图3可自由移动，则松手后cd的运动情况是( )A．逆时针转动，同时靠近abB．逆时针转动，同时远离abC．顺时针转动，同时靠近abD．顺时针转动，同时远离ab5．如图5所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框位于同一平面内，与边平行且离边较近．当导线中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是( )A．向左运动B．向右运动C．以为轴转动 D．静止不动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，且两个线圈都通以如图6所示方向的电流，则从左向右看，线圈L1将( )A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸外平动7．如图7所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根长直导线，导线与条形磁铁垂直．当导线中通以垂直纸面向里的电流时，用N 表示磁铁对桌面的压力，静表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前受力相比较是( )A ．N 减小，静＝0B ．N 减小，静≠0C ．N 增大，静＝0D ．N 增大，静≠08．竖直放置的直导线AB与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，当通以如图8所示方向的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将( )图5图6图7图4A．顺时针转动，同时靠近直导线ABB．顺时针转动，同时离开直导线ABC．逆时针转动，同时靠近直导线ABD．不动9．如图9所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流I时，方向如图，在天平左右两盘各加质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向时(大小不变)，右盘再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知( )A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为B．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为D．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为二、填空题10.如图10所示，质量为，长为L，通有电流为的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上,和棒ab垂直，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为________，方向为________，受到的支持力为________．11.如图11所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通以如图所示方向的电流时，导体的运动情况是.三、计算题（本题共2题，共26分，答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）12.(12分)如图12所示，图8图9图10图11有一水平放置的圆环线圈，半径为r ，单位长度的质量m 0＝16．有一圆锥形的磁场，线圈所在位置的磁感应强度为B ＝0.8 T ，锥形的顶角为60°，为使线圈悬浮，应通以多大的电流？(取g ＝10 m/s 2)13. (18分)如图13所示，电源电动势E ＝2 V ，r ＝0.5 Ω，竖直导轨宽L ＝0.2 m ，导轨电阻不计．另有一金属棒ab ，质量m ＝0.1 kg ，电阻R ＝0.5Ω，它与轨道间的动摩擦因数μ＝0.4，金属棒靠在导轨的外面．为使金属棒静止不下滑，施加一个与纸面夹角为30°且方向向里的匀强磁场，g 取10 m/s 2.求(1)磁场的方向； (2)磁感应强度B 的取值范围．图13通电导线在磁场中受到的力参考答案一、选择题1.D2.D解析：用等效法把两个环形电流等效成小磁针，可知其相互吸引，并且两线圈所受合力相同，质量相同，则加速度大小相同，故D选项正确.3.AC解析：根据左手定则可知通电导线受安培力向上，大小F＝BIL，对棒进行受力分析，可知A、C选项正确．4．C解析：根据电流微元法判断出导线cd在ab的磁场中受力后会顺时针转动，再利用特殊位置法，假设cd转到与ab共面，则根据同向电流相吸引可知，导线cd会向导线ab靠近．5．B解析：线框中通有电流，ad和bc两导线同时受到通电导线mn的作用力，但由于ad 距mn近，故受到作用力大，故可知B选项正确．6. C解析：根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可判断出从左向右看线圈L1将逆时针转动，或者用等效法将L1的环形电流等效成小磁针，L2的磁场垂直纸面向里，故L1将逆时针转动，故C正确．7.C解析：如题图所示，画出一条通电电流为I的导线所在处的磁铁的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左，由左手定则知，电流受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律可知，电流对磁铁的反作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用，故正确答案为C.8．C解析：圆环处在通电直导线的磁场中．由右手螺旋定则判断出通电直导线右侧磁场方向垂直纸面向里，由左手定则判定，水平放置的圆环外侧半圆受安培力方向向上，内侧半圆所受安培力方向向下，从左向右看逆时针转.再利用特殊位置法，转到与直导线在同一平面内时，由于靠近导线一侧的半圆环电流向上，方向与直导线相同，互相吸引，直导线与另一侧图15半圆环电流反向，相互排斥，但靠近导线的半圆环处B 值较大，故F 引＞F 斥，对圆环来说合力向左．9. B 解析：如果磁感应强度方向垂直纸面向里，则线圈底边所受安培力方向竖直向下，此时天平平衡，由力矩平衡知：m 1gL ′＝(m 2g ＋NBIL )L ′，式中L ′为天平力臂，如果将电流改变方向，在右侧再加上m 的砝码后又平衡了，则：m 1gL ′＝(m 2g ＋mg －NBIL )L ′，解得B ＝mg2NIL ，故B 正确．如果磁场方向垂直纸面向外，第一次平衡：m 1gL ′＝(m 2g －NBIL )L ′，第二次平衡：m 1gL ′＝(m 2g ＋mg ＋NBIL )L ′，这两方程联立无解，所以正确答案为B. 二、填空题10.BIL sin α 水平向右 mg －BIL cos α解析：画出ab 棒的横截面图，并受力分析如图14所示，因为棒ab 处于静止状态，由水平方向受力平衡可得F f ＝F 安sin α＝BIL sin α，方向水平向右．竖直方向上受力平衡得F 安cos α＋F N ＝mg ，则F N ＝mg －BIL cos α. 11.逆时针转动的同时向下运动解析：根据图15所示的导线所处的特殊位置利用电流元分析法判断其转动情况．将导线AB 从N 、S 极的中间O 分成两段，AO 、BO 段所在处的磁场方向如图①所示，由左手定则可判断出AO 段所受安培力方向垂直纸面向外，BO 段所受安培力方向垂直纸面向里，因此，从上向下看，AB 绕O 点逆时针转动．当导线转过90°角的特殊位置时，再判断其上下运动情况．如图②所示，此时，导线受安培力方向向下，导线将向下运动．由上述两个特殊位置结合电流元分析法判断可知，当导线不在特殊位置时，所受安培力使AB 逆时针转动的同时还要向下运动． 三、计算题图1412.0.4 A 解析：将圆环线圈分成很多小段，每一小段可以看作一段直线电流，取一小段分析，受力如图16所示，对于圆环整体而言，水平方向上安培力相互抵消了，整个圆环所受合安培力大小为F ⊥＝2πrBI sin30°＝πrBI .而要使线圈悬浮，有F ⊥＝mg ＝2πrm 0g ，得I ＝2m 0gB＝0.4 A.13.(1)斜向下(2)3.0 T ≤B ≤16.3 T 解析 (1)通电导线ab 的截面受力分析如图17所示(从a 端看)，由图可知磁场方向斜向下． (2)当棒有下滑的趋势时，受向上的静摩擦力为1，则有sin30°＋1－＝0.又＝1，F 1＝μF cos30°，I ＝ER ＋r.由以上四式解得B 1≈3.0 T.当棒有上滑的趋势时，受向下的静摩擦力为F 2，如图18所示，则有F ′sin30°－F 2－＝0F ′＝B 2IL F 2＝μF ′cos30°由以上各式解得B 2＝16.3 T所以B 的取值范围是3.0 T ≤B ≤16.3 T.图16图17图18。
2021新教材人教版高中物理选择性必修第二册对应练习--1-1 磁场对通电导线的作用力
第一章安培力与洛伦兹力1 磁场对通电导线的作用力基础过关练题组一安培力的方向1.(2020河北承德一中高三月考)如图,一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面上,铜线所在空间有一匀强磁场,磁场方向竖直向下。
当铜线中通有顺时针方向的电流时,铜线所受安培力的方向( )A.向前B.向后C.向左D.向右2.如图所示,A为一个水平旋转的橡胶圆盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一根通电直导线,电流方向如图所示。
当圆盘绕中心轴OO'高速顺时针转动时(从上向下看),通电直导线所受安培力的方向是( )A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外3.(2020山东青岛二中高二期中)如图,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。
闭合开关S,A受到通电螺线管产生的磁场的作用力的方向是( )A.竖直向上B.竖直向下C.水平向右D.水平向左4.(2020浙江宁波效实中学高二上期中)如图所示为两根互相平行的通电直导线a、b的横截面图,a、b中的电流方向已在图中标出,那么导线a中的电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的安培力的方向分别是(深度解析)A.顺时针方向向右B.顺时针方向向左C.逆时针方向向左D.逆时针方向向右题组二安培力的大小5.如图所示,通电直导线置于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直。
若仅将导线中的电流增大为原来的4倍,则导线受到安培力的大小将( )A.增大为原来的2倍B.增大为原来的4倍C.减小为原来的14D.减小为原来的126.如图所示,通电导线MN置于垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中的电流保持不变。
当它在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时,通电导线所受安培力的大小变化情况是( )A.变小B.变大C.不变D.不能确定7.如图所示,水平导轨接有电源,导轨上固定有三根导体棒a、b、c,其中c最长,b 最短,c为一直径与b等长的半圆,将装置置于向下的匀强磁场中。
磁场对通电导线的作用力典型练习题
磁场对通电导线的作用力典型练习题1.如图，把扁平状强磁铁的N极吸附在螺丝钉的后端，让其位于磁铁中心位置．取一节大容量干电池，让它正极朝下，把带上磁铁的螺丝钉的尖端吸附在电池正极的铁壳帽上．将导线的一端接到电池负极，另一端轻触磁铁的侧面．此时磁铁、螺丝钉和电源就构成了一个回路，螺丝钉就会转动，这就成了一个简单的“电动机”．设电源电动势为E，电路总电阻为R，则下列判断正确的是（）A．螺丝钉俯视逆时针快速转动，回路中电流I=E/RB．螺丝钉俯视顺时针快速转动，回路中电流I＜E/RC．螺丝钉俯视逆时针快速转动，回路中电流I＜E/RD．螺丝钉俯视顺时针快速转动，回路中电流I= E/R解析：小磁铁产生的磁场方向为斜向下流向磁铁，对小磁铁的每个侧面分析，根据左手定则判断得出安培力的方向，知螺丝钉俯视顺时针快速转动．因为电源消耗的总功率大于热功率，所以EI＞I2R，则I＜E/R．故B正确，A、C、D错误．故选B．如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2 m、宽为d=1 m的金属“U”型导轨，“U”型导轨右侧l=0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感强度随时间变化规律如图乙所示。
在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=10 m/s2）。
(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况；(2)计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4s内回路产生的焦耳热。
解：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有：代入数据解得：t=1 s，x=0.5 m，导体棒没有进入磁场区域导体棒在1s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x=0.5 m(2)前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为：E=0，I=0后2s回路产生的电动势为：回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为：R=5λ=0.5 Ω电流根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2s电流为零，焦耳热为0，后2s有恒定电流，焦耳热为：Q=I2Rt=0.04 J24小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。
高中物理 1. 磁场对通电导线的作用力 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 如图所示，一根粗细均匀、长为L=1m、质量为m=0.01kg的导体棒ab从中点处弯成60°角，将此导体棒放入磁感应强度大小为B=0.4T、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，导体棒两端a、b悬挂于两根相同的弹簧下端，弹簧均处于竖直状态．当导体棒中通有I=1A的电流时，两根弹簧比原长各缩短了Δx=0.01m，g取10m/s2，则下列说法中错误的是A．导体中电流的方向为b→a B．每根弹簧的弹力大小为0.1NC．弹簧的劲度系数为k=5N/m D．若导体中不通电流，则弹簧比原长伸长了0.01m2. 如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为，玻璃皿的横截面的半径为，电源的电动势为，内阻，限流电阻，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为，则（）A．由上往下看，液体做顺时针旋转B．液体所受的安培力大小为C．闭合开关，液体产生的焦耳热是D．闭合开关后，液体热功率为3. 三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的.将一根直导线悬挂在磁铁两极间，分别将“2、3”和“1、4”接到电源上，两次通过直导线的电流相同，这一操作探究的是（）A．电流大小对安培力的影响B．磁感应强度方向对安培力的影响C．磁感应强度大小对安培力的影响D．通电导线长度对安培力的影响4. 匀强电场中有一与电场垂直的平面，面积为S，该电场的电场强度随时间的变化率为，静电力常量为k，则对应物理量的单位是（）A．欧姆B．伏特C．安培D．特斯拉5. 通电导体棒水平放置在绝缘斜面上，整个装置置于匀强磁场中，导体棒能保持静止状态．以下四种情况中导体棒与斜面间一定存在摩擦力的是（）A．B．C．D．6. 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，方向垂直斜面斜向上B．磁感应强度的大小为，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7. 如图所示，磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流方向从a到b，导线所受安培力的方向是（）A．向里B．向外C．向下D．向上8. 两根相距较近的平行直导线，当它们通以电流时，会产生力的作用，下列说法正确的是（）A．两电流直接产生力的作用．B．两电流通过磁场产生力的作用．C．若通以同向电流，则互相排斥．D．若通以反向电流，则互相吸引．9. 如图所示，在匀强磁场中有一以为轴的矩形线圈，它的平面与磁场平行，通以如图方向的电流瞬间，线圈在磁场作用下发生转动，转动方向是（）A．ab边转向纸外，cd边转向纸内B．ab边转向纸内，cd边转向纸外C．ad边转向纸内，cd边转向纸外D．ad边转向纸外，cd边转向纸内10. 将长1m 的导线ac从中点b折成如图中所示的形状，放于B=0.8T的匀强磁场中，abc平而与磁场垂直。
1.1磁场对通电导线的作用力 同步练习—高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
1.1磁场对通电导线的作用力同步练习一、单选题1．关于磁感应强度的定义式B＝FIL，下列说法正确的是（）A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于F ILB．磁感应强度的大小与IL成反比，与F成正比C．磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值D．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关2．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是（）A．在B=0的地方，F一定等于零B．在F=0的地方，B一定等于零C．若B=1 T，I=1 A，L=1 m，则F一定等于1 ND．若L=1 m，I=1 A，F=1 N，则B一定等于1 T3．磁场对通电导线的作用力称为安培力，下列通电直导线所受安培力方向正确的是（）A．B．C．D．4．如图所示，a、b、c是水平固定在正三角形三个顶点的三条长直导线，三根导线均通有大小相等、方向相同的恒定电流，则导线a所受安培力的情况是（）A．导线a所受安培力的大小为零B．导线a所受安培力的方向竖直向上C．撤掉导线c后，导线a所受安培力的方向不变D．撤掉导线c后，导线a所受安培力变小5．两根电流大小相同的通电直导线A和B用相同的丝线悬挂在水平天花板上，导线A的电流方向向里如图所示。
在空间中加竖直方向的磁场可以使两根丝线与天花板垂直，则B 的电流方向和所加的磁场方向分别为（）A．向里竖直向上B ．向里 竖直向下C ．向外 竖直向上D ．向外 竖直向下6．通电直导线A 、B 与圆形通电导线环放在同一粗糙绝缘水平面上，O 为导线环圆心，导线A 、B 与导线环直径CD 平行且到CD 距离相等，当它们通有如图所示的电流后，均仍处于静止状态，则（ ）A ．O 点磁感应强度为0B ．导线环受到向右的摩擦力C ．导线A 受到的摩擦力一定向右D ．导线B 受到的摩擦力一定向右7．如图所示，水平面上的U 形导轨NMPQ 处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与水平面夹角为θ，垂直于ab 且指向右斜上方。
人教版物理选修3-1《磁场对通电导线的作用力》综合练习及答案
磁场对通电导线的作用力综合练习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．0 B．0.5BIlC．BIl D．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L1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L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该环形电流L2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1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L1顺时针转动．故选B.法二：利用结论法环形电流L1、L2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L1的转动方向应是：从左向右看线圈L1顺时针转动．故选B.7.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.mg Iltan θ，竖直向上 B.mg Iltan θ，竖直向下C.mg Ilsin θ，平行悬线向下 D.mg Ilsin 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 ＝mg Ilsin 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 2g NILB ．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 2g NILD ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg 2NIL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＝B0.4＝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＝kΔx①由①式得Δx＝mg k.(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 ′＝kbc 2I m ab，代入数据得B ′＝0.10 T. 答案：(1)mg k (2)M 端应接正极 (3)2.5 A(4)0.10 T。
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《磁场对通电导体的作用力》习题
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
2、通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，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
3、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（）
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
4、关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )
A、安培力的方向就是该处的磁场方向
B、安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面
C、若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零
D、对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大
5、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。
FA＝_______ FB＝_______ FC＝_______ FD＝_______ FE＝_______
6、如图所示，长为L的导线AB放在相互平行的金属导轨上，
导轨宽度为d，通过的电流为I，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强
度为B，则AB所受的磁场力的大小为（）
A、BIL
B、BIdcosθ
C、BId/sinθ
D、BIdsinθ
7、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段弯成直
角的金属导线abc，且ab=bc=L0，通有电流I，磁场的磁感应强度为B，若要使该导线静止不动，在b点应该施加一个力F0，则F0的方向为________；B的大小为________。
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