(完整版)磁场对通电导线的作用习题(分类练习附答案)
磁场对通电导线的作用力四类主要题型
一.安培力大小和方向基础考察
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( BD )
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. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中,如图所示导线上电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过900的过程中,导线所受的安培力()
A.大小不变,方向也不变 B.大小由零渐增大,方向随时改变
C.大小由零渐增大,方向不变 D.大小由最大渐减小到零,方向不变
6.在匀强磁场中,有一段5㎝的导线和磁场垂直,当导线通过的电流是1A时,受磁场的
作用力是0.1N,那么磁感应强度B=
T;现将导线长度增大为原来的3倍,通过电流减小为原来的一半,
那么磁感应强度B= T,导线受到的安培力F= N。
二.有效长度的考察
1.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 =_______
2.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
3.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=L 0,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F 0,则F 0的方向为________;B 的大小为________.
三.自由通电导线在磁场中的运动
1.如图所示,长直导线通电为I 1,通过通以电流I 2环的中心且垂直环平面,当
通以图示方向的电流I 1、I 2时,环所受安培力( ) A .沿半径方向向里 B .沿半径方向向外 C .等于零
D .水平向左
E.水平向右
2.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
3.如图所示,把一重力不计可自由运动的通电直导线AB 水平放在蹄形磁铁磁极的正上
方,当通以图示方向的电流时,导线的运动情况是(从上往下看)( ) A .顺时针方向转动,同时下降 B .顺时针方向转动,同时上升 C .逆时针方向转动,同时下降 D .逆时针方向转动,同时上升
4.把轻质导线圈用细线挂在磁铁N 极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面
内。当线圈通以图示方向的电流时线圈将( ) A .发生转动,同时靠近磁铁 B .发生转动,同时远离磁铁 C .不发生转动,只靠近磁铁 D .不发生转动,只远离磁铁
5.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动,设大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环,则两环的运动情况是( )
A .都绕圆柱体转动
B .彼此相向运动,且具有大小相等的加速度
C .彼此相向运动,电流大的加速度大
D .彼此背向运动,电流大的加速度大
6.一根用导线绕制的螺线管,水平放置,在通电的瞬间,可能发生的情况是( )
A .伸长
B .缩短
C .弯曲
D .转动
7.如图所示,在匀强磁场中有一矩形线圈,它的平面与磁场平行,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
第4题
S N
8.如图所示,匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd,可绕其中
心轴转动,则在转动过程中( )
A.ab和cd两边始终无磁场力作用。
B.ab和cd两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化
C.线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零
D.ab、cd两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变
9.如下面六幅图所示,通有电流的导体A可以自由运动,判断导线A受安培力的
情况及在安培力作用下导线将如何运动。
10.两条导线互相垂直,如图所示,但相隔一段较小的距离,其中一条AB是固定的,另一条CD能自由转动,当直流电流按图示方向通入两条导线时,CD导线将()
A.逆时针方向转动,同时靠近导线AB
B.顺时针方向转动,同时靠近导线AB
C.逆时针方向转动,同时离开导线AB
D.顺时针方向转动,同时离开导线AB
四.通电导体在安培力下的平衡
1.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=mgtanθ/IL,方向垂直斜面向下 B.B=mgtanθ/IL,方向竖直向下
C.B=mg/IL,方向水平向左D.B=mgcosθ/IL,方向水平向
2.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。求磁感应强度B的方向和大小。
3.如图所示,电源电动势为E=2V,内阻r=0.5Ω,竖直导轨电阻可以忽略不计,金属棒的质量m=0.1kg,电阻R=0.5Ω,有效长度为0.2m,靠在导轨的外面,它与导轨间的最大静摩擦力是其之间正压力的0.5倍。为使金属棒静止,我们施一与纸面夹角为37°且与金属棒垂直向里的匀强磁场,求:(1)磁场是斜向上还是斜向下?(2)B的范围是多少?
4.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/s 2
)
磁场对通电导线的作用力四类主要题型(答案) 一、1B 2 BD 3 A 4BD 5 C6 2T 2T 0.15N
二、 1 BILcos α BIL BIL 2 2BIR 0 2 C 西北方向02BIL
三、1 C 2 D 3 C 4 A 5 B 6 B 7B 8 D 9 略 10 A 四、1、BC 2、
解:如图受力 磁场的方向竖直向上
对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图)。
棒受力平衡,有:mg
BIl mg F tan ==θ
Il
tan mg B θ
=
∴
3、解:以静止的金属棒为研究对象,画出其侧视图,受力如图.要使金属棒静止,通电金属棒所受安培力一定要有向左的分量,由左手定则判定磁场方向应斜向下, 根据平衡条件,若摩擦力方向向上,
则:B 1ILsin37°+uB 1ILcos37°=mg 若摩擦力方向向下,
则:B 2ILsin37°-uB 2ILcos37°=mg 其中电流I=E/R+r u=0.5 代入数据解得:B 1=2.5T ,B 2=12.5.3T
故所求磁感应强度的范围2.5T ≤B ≤12.5T
4、解:依据物体的平衡条件可得
ab 棒恰不右滑时:G -μmg -BI 1L =0 ab 棒恰不左滑时:G +μmg -BI 2L =0 依据闭合电路欧姆定律可得: E =I 1(R 1+r) E =I 2(R 2+r)
由以上各式代入数据可解得:
R 1=9.9 Ω,R 2=1.9 Ω 所以R 的取值范围为:
1.9 Ω≤R ≤9.9 Ω
θ B
图甲
F T mg
θ