第3章第4節(jié) 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力練習(xí)題及答案解析

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1、第3章第4節(jié) 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力練習(xí)題及答案解析 1．關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力(安培力)，下列說法正確的是(　　) A．通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用 B．通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場的方向垂直 C．通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流的方向垂直 D．通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂直于由B和I所確定的平面 答案：BCD 2．(2009年高考海南卷)一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定．導(dǎo)線中通有電流，方向如圖3－4－18中箭頭所示．當(dāng)沒有磁場時，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的

2、四個圖示中正確的是(　　) 圖3－4－18 解析：選D.由左手定則判斷可知D正確． 3．要想提高磁電式電流表的靈敏度，可采用的辦法有(　　) A．增加線圈匝數(shù) B．增加永久性磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度 C．換用彈性較強(qiáng)的游絲，增大反抗力矩 D．增加線圈面積 解析：選ABD.當(dāng)給電流表通入電流I時，通電線圈就在安培力的作用下轉(zhuǎn)動，同時螺旋彈簧即游絲變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動．研究表明電流表靈敏度將隨著線圈匝數(shù)N、線圈面積S及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而提高，隨著螺旋彈簧彈性強(qiáng)弱的增大而降低．故應(yīng)選A、B、D. 4. 圖3－4－19 直導(dǎo)線AB與圓線圈的平面垂直且隔有一小段距離，直導(dǎo)線固定，

3、線圈可以自由運(yùn)動．當(dāng)通過如圖3－4－19所示的電流時(同時通電)，從左向右看，線圈將(　　) A．順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近直導(dǎo)線AB B．順時針轉(zhuǎn)動，同時離開直導(dǎo)線AB C．逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近直導(dǎo)線AB D．不動 解析：選C.通電圓環(huán)等效為磁針，上方為N極，直導(dǎo)線AB中的電流在圓環(huán)處產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，由此可知C正確． 5．(2011年廈門一中高二檢測)如圖3－4－20所示，在同一水平面上的兩根導(dǎo)軌相互平行，并處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，一根質(zhì)量為3.6 kg，有效長度為2 m的金屬棒放在導(dǎo)軌上．當(dāng)金屬棒中的電流為5 A時，金屬棒做勻速直線運(yùn)動；當(dāng)金屬棒中的電流增加到8 A時，

4、金屬棒的加速度為2 m/s2，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。? 圖3－4－20 解析：棒勻速動動，有：BI1l＝μ mg① 棒勻加速運(yùn)動時，有：BI2l－μ mg＝ma② 聯(lián)立①、②解得B＝＝1.2 T. 答案：1.2 T 一、選擇題 1．關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力F的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向和電流I的方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是(　　) A．F、B、I三者必須保持相互垂直 B．F必須垂直B、I，但B、I可以不相互垂直 C．B必須垂直F、I，但F、I可以不相互垂直 D．I必須垂直F、B，但F、B可以不相互垂直 解析：選B.安培力F總是與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I決定的平面垂

5、直，但B與I(即導(dǎo)線)可以垂直，也可以不垂直．如果通電導(dǎo)線受安培力時，力F與磁場及力F與導(dǎo)線都是垂直的，故A、C、D均錯，B正確． 2．(2011年揚(yáng)州模擬)在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線(　　) A．受到豎直向上的安培力 B．受到豎直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向東的安培力 解析：選A.赤道上空的地磁場方向是由南向北的，電流方向由西向東，由左手定則判斷出導(dǎo)線受到的安培力的方向是豎直向上的，答案A正確．X k b 1 . c o m 3. 圖3－4－21 通電矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖3－4－

6、21所示，ab邊與MN平行．關(guān)于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是(　　) A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同 B．線框有兩條邊所受的安培力大小相等 C．線框所受的安培力的合力方向向左 D．線框所受的安培力的合力方向向右 解析：選BD.由安培定則可知導(dǎo)線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反．a(chǎn)b邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd.因ab所處的磁場強(qiáng)，cd所處的磁場弱，故Fab＞Fcd，線框所受合力方向向右．新 課 標(biāo) 第 一 網(wǎng) 4. 圖3－4－22 (2009年高考全國

7、卷Ⅰ)如圖3－4－22，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長度均為L，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所受到的磁場的作用力的合力(　　) A．方向沿紙面向上，大小為(＋1)ILB B．方向沿紙面向上，大小為(－1)ILB C．方向沿紙面向下，大小為(＋1)ILB D．方向沿紙面向下，大小為(－1)ILB 解析：選A.該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長為(＋1)L來等效代替，根據(jù)F＝BIL，可知大小為(＋1)BIL，方向根據(jù)左手定則可得出．選項A正確． 5.

8、 圖3－4－23 用兩根細(xì)線把兩個完全相同的圓形導(dǎo)線環(huán)懸掛起來，讓兩者等高平行放置，如圖3－4－23所示．當(dāng)兩導(dǎo)線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時，則有(　　) A．兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引 B．兩導(dǎo)線環(huán)相互排斥 C．兩導(dǎo)線環(huán)無相互作用力 D．兩導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥 解析：選A.通電的導(dǎo)線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場，磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用．由于導(dǎo)線環(huán)中通入的電流方向相同，兩者同位置處的電流方向完全相同，相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，判知兩導(dǎo)線環(huán)應(yīng)相互吸引，故A正確． 6. 圖3－4－24 (2011年蘇州高二檢測)如圖3－4－2

9、4所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導(dǎo)線A，A與螺線管垂直，A導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，開關(guān)S閉合，A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是(　　) A．水平向左 B．水平向右 C．豎直向下 D．豎直向上w w w .x k b 1.c o m 解析：選D.先用安培定則判斷螺線管的磁場方向，在A點(diǎn)導(dǎo)線處的磁場方向是水平向左的；再用左手定則判斷出導(dǎo)線A受到的安培力豎直向上．故選D. 7. 圖3－4－25 在等邊三角形的三個頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖3－4－25所示．過c點(diǎn)的

10、導(dǎo)線所受安培力的方向(　　) A．與ab邊平行，豎直向上 B．與ab邊平行，豎直向下 C．與ab邊垂直，指向左邊 D．與ab邊垂直，指向右邊 解析：選C.根據(jù)直線電流相互作用的規(guī)律可知a與c相互吸引，b與c也相互吸引，所以導(dǎo)線c所受的合力方向一定指向左邊且與ab邊垂直，故C選項正確． 8. 圖3－4－26 (2011年長沙市第一中學(xué)高二階段性考試)如圖3－4－26所示，放在臺秤上的條形磁鐵兩極未知，為了探明磁鐵的極性，在它中央的正上方固定一導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則(　　) A．如果臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵左端是北極新課標(biāo)第一網(wǎng) B．如果臺秤

11、的示數(shù)增大，說明磁鐵右端是北極 C．無論如何臺秤的示數(shù)都不可能變化 D．以上說法都不正確 解析：選A.如果臺秤的示數(shù)增大，說明導(dǎo)線對磁鐵的作用力豎直向下，由牛頓第三定律知，磁鐵對導(dǎo)線的作用力豎直向上，根據(jù)左手定則可判斷，導(dǎo)線所在處磁場方向水平向右，由磁鐵周圍磁場分布規(guī)律可知，磁鐵的左端為北極，A正確，B、C、D錯誤． 9. 圖3－4－27 如圖3－4－28所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是(　　) A．B＝mg，方向垂直斜面向上

12、 B．B＝mg，方向垂直斜面向下 C．B＝mg，方向垂直斜面向下 D．B＝mg，方向垂直斜面向上 解析：選A.由左 手定則可知，若要使安培力和物體受到的重力和支持力平衡，磁場的方向應(yīng)垂直于斜面向上，由平衡條件列方程得： mgsinα＝ILB， 解得B＝，故選A. 二、計算題 10．如圖3－4－28所示，在傾角為37° 圖3－4－28 的光滑斜面上有一根長為0.4 m．質(zhì)量為6×10－2 kg的通電直導(dǎo)線，電流I＝1 A，方向垂直紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T，方向豎直向上的磁場中，設(shè)t＝0，B＝0，則需要多長時間斜

13、面對導(dǎo)線的支持力為零？(g取10 m/s2) 新課標(biāo)第一網(wǎng) 解析：支 持力為0時導(dǎo)線的受力如圖所示， 由平衡條件得： F安＝＝ N ＝0.8 N 由F安＝BIL得 B＝＝T＝2 T 由B＝0.4t得t＝＝s＝5 s. 答案：5 s 11. 圖3－4－29 (2011年洛陽市高二檢測)如圖3－4－29所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距1 m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒的質(zhì)量m＝0.2 kg，導(dǎo)體棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體質(zhì)量M＝0.3 kg，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T，方向豎直向下，為了使物體勻

14、速上升，應(yīng)在導(dǎo)體棒中通入多大的電流？方向如何？ 解析：為了使物體勻速上升，導(dǎo)體棒所受安培力方向應(yīng)向左，由左手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向應(yīng)為a→b. 由平衡條件得：BIL＝Mg＋μmg 解得：I＝＝2 A 答案：2 A　方向a→b 12．如圖3－4－30所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距為L 圖3－4－30 ＝20 cm，金屬棒MN的質(zhì)量為m＝10 g，電阻R＝8 Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T，方向豎直向下，電源電動勢E＝10 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，當(dāng)開關(guān)S閉合時，MN恰好平衡，求變阻器R1的取值為多少？設(shè)θ＝45°，g取10 m/s2. 解析：MN受力分析如圖所示，因MN平衡，所以有mgsin θ＝BILcos θ① 由閉合電路歐姆定律得I＝② 由①②并代入數(shù)據(jù)得：R1＝7 Ω. 答案：7 Ω