2019_2020學(xué)年高中物理第三章磁場(chǎng)第4節(jié)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力練習(xí)新人教版.docx

第4節(jié)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1關(guān)于通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是()A磁感應(yīng)強(qiáng)度跟導(dǎo)線所受的安培力成正比B安培力的方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直C磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向跟安培力的方向相同D通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處受到的安培力為零，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零解析：選B根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式B，可知：磁感應(yīng)強(qiáng)度跟導(dǎo)線所受的安培力，及電流與導(dǎo)線長(zhǎng)度均沒(méi)有關(guān)系，故A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知，安培力方向與磁場(chǎng)和電流組成的平面垂直，即與電流和磁場(chǎng)方向都垂直，故B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)的方向平行，所受安培力為0，而此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，故D錯(cuò)誤2.如圖所示，電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成的當(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，使炮彈獲得極大的發(fā)射速度下列各俯視圖中正確表示磁場(chǎng)B的方向的是()解析：選BA圖由左手定則可知，圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向后，不符合實(shí)際，故A錯(cuò)誤；B圖由左手定則可知，圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向前，符合實(shí)際，故B正確；由C圖可知，電流與磁場(chǎng)平行，炮彈不受安培力作用，不能把炮彈發(fā)射出去，故C錯(cuò)誤；由D圖可知，電流與磁場(chǎng)平行，炮彈不受安培力作用，不能把炮彈發(fā)射出去，故D錯(cuò)誤故選B.3.如圖是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力因素”的實(shí)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1、2、3、4輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線懸掛起來(lái)，它們之中的任意兩根與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近為勻強(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)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列敘述正確的是()A僅拿掉中間的磁鐵，導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度不變B改變電流方向同時(shí)改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向?qū)?huì)改變C僅改變電流方向或僅改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向一定改變D增大電流的同時(shí)并改變接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線，接通電源時(shí)，導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度一定增大解析：選C僅拿掉中間的磁鐵，導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度減小所受安培力減小，擺動(dòng)幅度減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；改變電流方向同時(shí)改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒所受安培力方向不變，僅改變一個(gè)方向時(shí)，安培力方向改變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；增大電流的同時(shí)，減小導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度，所受安培力可能減小，擺動(dòng)幅度可能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤4在同一平面上有a、b、c三根等間距平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，依次載有電流強(qiáng)度大小為1 A、2 A和3 A的電流，各電流的方向如圖所示，則導(dǎo)線b所受的合力方向是()A水平向左B水平向右C垂直紙面向外 D垂直紙面向里解析：選A根據(jù)反向電流的通電導(dǎo)體相互排斥，可知b受到a的排斥力，同時(shí)受到c的排斥力；a的電流小于c的電流，則c對(duì)b的電場(chǎng)力大于a對(duì)b的電場(chǎng)力，所以可知導(dǎo)線b所受的合力方向水平向左，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤5(多選)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)是輻向分布的，線圈中a、b兩條導(dǎo)線的長(zhǎng)均為L(zhǎng)，通有方向如圖乙所示的電流I，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線圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直C線圈將沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)Da、b導(dǎo)線受到的安培力的大小總為ILB解析：選CD磁場(chǎng)是均勻地輻向分布，越接近轉(zhuǎn)軸，磁場(chǎng)越強(qiáng)磁感線始終與線圈平面平行，即始終與線圈邊垂直，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)安培力公式知a、b導(dǎo)線受到的安培力的大小總為ILB，D正確；圖示位置，a、b導(dǎo)線受到的安培力的方向分別向上和向下，故線圈將沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，C正確6.如圖所示為電流天平，可用來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度天平的右臂上掛有一匝數(shù)為N的矩形線圈，線圈下端在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖)時(shí)，發(fā)現(xiàn)天平的右端低左端高，下列哪些調(diào)節(jié)方案可以使天平水平平衡()A僅減小電流大小B僅增大線框的寬度lC僅減輕左盤(pán)砝碼的質(zhì)量D僅增加線圈的匝數(shù)解析：選A天平左端高右端低，說(shuō)明左端輕右端重，要使天平平衡，可以增加左盤(pán)砝碼質(zhì)量，也可以減小右盤(pán)砝碼質(zhì)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則判斷可知，線圈在磁場(chǎng)中受到豎直向下的安培力FNBIl，故也可以減小安培力，等效于減小右盤(pán)砝碼質(zhì)量，減小安培力可以采取減小電流大小，減小線框的寬度l或者減少線圈的匝數(shù)，選項(xiàng)A正確，B、D錯(cuò)誤7.如圖所示，半徑為a的圓形金屬導(dǎo)線PQ處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，O是其圓心，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與平面OPQ垂直當(dāng)在導(dǎo)線中通以大小為I的恒定電流時(shí)，該導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向是()ABIa，與直線OQ垂直 BBIa，與直線OP垂直C.BIa，與直線PQ垂直 D.，與直線PQ垂直解析：選C半徑為a的圓形金屬導(dǎo)線PQ在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度La，則導(dǎo)線受到的安培力大小為FBILBIa.根據(jù)左手定則可知安培力的方向與直線PQ垂直故A、B、D錯(cuò)誤，C正確8.音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤(pán)、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī)如圖是某音圈電機(jī)的原理示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為n，磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場(chǎng)忽略不計(jì)線圈左邊始終在磁場(chǎng)外，右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi)，前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度始終相等某時(shí)刻線圈中電流從P流向Q，大小為I.(1)求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向；(2)若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，求安培力的功率解析：(1)由左手定則可以判斷出線圈所受安培力的方向水平向右由于線圈與磁場(chǎng)垂直，故線圈所受安培力的大小FnIBL.(2)此時(shí)安培力的功率PFvnIBLv.答案：(1)nIBL水平向右(2)nIBLv能力提升練1如圖所示，取一柔軟的鋁箔條，把它折成天橋狀并用膠紙粘牢兩端，使蹄形磁鐵橫跨過(guò)“天橋”當(dāng)電池與鋁箔接通時(shí)()A鋁箔條中部向磁鐵S極運(yùn)動(dòng)B鋁箔條中部向磁鐵N極運(yùn)動(dòng)C鋁箔條中部向下方運(yùn)動(dòng)D鋁箔條中部向上方運(yùn)動(dòng)解析：選D由題意，可知，通過(guò)天橋的電流方向由外向內(nèi)，而磁場(chǎng)方向由N到S極，根據(jù)左手定則，則可知，箔條中部受到的安培力向上，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確2如圖所示，在天花板下用細(xì)線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，環(huán)與磁場(chǎng)邊界交點(diǎn)A、B與圓心O連線的夾角為120，此時(shí)懸線的張力為F.若圓環(huán)通電，使懸線的張力剛好為零，則環(huán)中電流大小和方向是()A電流大小為，電流方向沿順時(shí)針?lè)较駼電流大小為，電流方向沿逆時(shí)針?lè)较駽電流大小為，電流方向沿順時(shí)針?lè)较駾電流大小為，電流方向沿逆時(shí)針?lè)较蚪馕觯哼xA要使懸線拉力為零，則圓環(huán)通電后受到的安培力方向向上，根據(jù)左手定則可以判斷，電流方向應(yīng)沿順時(shí)針?lè)较?，根?jù)力的平衡FBIR，求得I，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤3如圖所示，光滑絕緣的斜面與水平面的夾角為.導(dǎo)體棒ab靜止在斜面上，ab與斜面底邊平行，通有圖示的恒定電流I.空間充滿(mǎn)豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.現(xiàn)緩慢增大(090)，若電流I不變，且ab始終靜止在斜面上(不考慮磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的影響)，下列說(shuō)法正確的是()AB應(yīng)緩慢增大 BB應(yīng)緩慢減小CB應(yīng)先增大后減小 DB應(yīng)先減小后增大解析：選A如圖作出右側(cè)側(cè)視圖，則可知，金屬棒受重力、支持力及向右的安培力的作用；增大角度，則支持力的方向?qū)⑾蜃笮D(zhuǎn)，要使棒仍然平衡，則支持力與安培力的合力一直等于重力；則由圖可知，安培力必須增大；故磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)增大，故選A.4如圖所示，質(zhì)量m0.5 kg、長(zhǎng)L1 m的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37的光滑絕緣框架上，磁場(chǎng)方向垂直于框架向下(磁場(chǎng)范圍足夠大)，右側(cè)回路電源電動(dòng)勢(shì)E8 V，內(nèi)電阻r1 ，額定功率為8 W、額定電壓為4 V的電動(dòng)機(jī)正常工作(g10 m/s2)，則()A回路總電流為2 AB電動(dòng)機(jī)的額定電流為4 AC流經(jīng)導(dǎo)體棒的電流為4 AD磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為1.5 T解析：選D電動(dòng)機(jī)的正常工作時(shí)，有PMUIM代入數(shù)據(jù)解得IM2 A通過(guò)電源的電流為I總 A4 A，故A、B錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上，由共點(diǎn)力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即Fmgsin 370.5100.6 N3 N流過(guò)導(dǎo)體棒的電流I為II總IM4 2 A2 A故C錯(cuò)誤；由安培力的公式FBIL解得B1.5 T，故D正確5.如圖所示，在同一水平面的兩導(dǎo)軌相互平行，并處在豎直向上的磁場(chǎng)中，一根質(zhì)量為3.6 kg、有效長(zhǎng)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(shí)，金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)金屬棒中的電流增大到8 A時(shí)，金屬棒能獲得2 m/s2的加速度則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？解析：對(duì)金屬棒進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律可得當(dāng)金屬棒中的電流為5 A時(shí)BI1LF阻0當(dāng)金屬棒中的電流為8 A時(shí)BI2LF阻ma由整理方程組可得BT1.2 T.答案：1.2 T6.如圖所示，兩根平行放置的導(dǎo)電軌道，間距為L(zhǎng)，傾角為，軌道間接有電動(dòng)勢(shì)為E(內(nèi)阻不計(jì))的電源，現(xiàn)將一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬桿ab水平且與軌道垂直放置在軌道上，金屬桿與軌道接觸摩擦和電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)垂直于金屬桿)中且ab桿靜止在軌道上，重力加速度為g.求：(1)若磁場(chǎng)豎直向上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B1是多少？(2)如果金屬桿對(duì)軌道無(wú)壓力，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2.解析：(1)金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，受到重力、