【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-1(浙江專用)題組訓(xùn)練-第三章-磁場(chǎng)-3-4

第4講通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力(時(shí)間：60分鐘)題組一安培力的方向1．下面的四個(gè)圖顯示了磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力，其中正確的是()答案C2．一根簡(jiǎn)潔形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定．導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示．當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，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對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是()答案D解析A圖中I與B平行應(yīng)不受安培力，故A錯(cuò)誤，由左手定則知B、C錯(cuò)誤，D正確．3．如圖3－4－11所示，電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成．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，使炮彈獲得極大的放射速度．下列各俯視圖中正確表示磁場(chǎng)B方向的是()圖3－4－11答案B解析由左手定則可知，圖A示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向后，圖B示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向前，圖C示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力豎直向下，圖D示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受的安培力豎直向下，只有B符合實(shí)際．4．(多選)通電矩形導(dǎo)線框abcd與無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖3－4－12所示，ab邊與MN平行．關(guān)于MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用，下列敘述正確的是()圖3－4－12A．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同C．線框所受安培力的合力向左D．線框?qū)⒗@MN轉(zhuǎn)動(dòng)答案BC解析通電矩形線框abcd在無(wú)限長(zhǎng)直通電導(dǎo)線形成的磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的作用，對(duì)于ad邊和bc邊，所在的磁場(chǎng)相同，但電流方向相反，所以ad邊、bc邊受磁場(chǎng)力(安培力)大小相同，方向相反，即ad邊和bc邊受合力為零．而對(duì)于ab和cd兩條邊，由于在磁場(chǎng)中，離長(zhǎng)直導(dǎo)線的位置不同，ab邊近而且由左手定則推斷受力向左，cd邊遠(yuǎn)而且由左手定則推斷受力向右，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項(xiàng)正確．5．如圖3－4－13所示，三根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R相互平行且通過(guò)正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三條導(dǎo)線中通入的電流大小相等，方向垂直紙面對(duì)里；通過(guò)直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝kI/r，I為通電導(dǎo)線的電流大小，r為距通電導(dǎo)線的垂直距離，k為常量；則通電導(dǎo)線R受到的磁場(chǎng)力的方向是()圖3－4－13A．垂直R，指向y軸負(fù)方向B．垂直R，指向y軸正方向C．垂直R，指向x軸正方向D．垂直R，指向x軸負(fù)方向答案A6．(多選)(2022·揚(yáng)州中學(xué)模擬)圖3－4－14中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用、電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿．當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是()圖3－4－14A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng)D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng)答案BD解析若a接正極，b接負(fù)極，則依據(jù)安培定則可知線圈之間產(chǎn)生向上的磁場(chǎng)，e接正極，f接負(fù)極，L中將通有向外的電流，依據(jù)左手定則可知L向左運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)；若a接正極，b接負(fù)極，則依據(jù)安培定則可知線圈之間產(chǎn)生向上的磁場(chǎng)，e接負(fù)極，f接正極，L中將通有向里的電流，依據(jù)左手定則可知L向右運(yùn)動(dòng)，B正確；若a接負(fù)極，b接正極，則依據(jù)安培定則可知線圈之間產(chǎn)生向下的磁場(chǎng)，e接正極，f接負(fù)極，L中將通有向外的電流，依據(jù)左手定則可知L向右運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)；若a接負(fù)極，b接正極，則依據(jù)安培定則可知線圈之間產(chǎn)生向下的磁場(chǎng)，e接負(fù)極，f接正極，L中將通有向里的電流，依據(jù)左手定則可知L向左運(yùn)動(dòng)，D正確．題組二安培力的大小7．如圖3－4－15所示，四邊形的通電閉合線框abcd處在垂直線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到磁場(chǎng)力的合力()圖3－4－15A．豎直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向上D．為零答案D8．如圖3－4－16所示，導(dǎo)線框中電流為I，導(dǎo)線框垂直于磁場(chǎng)放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB與CD相距為d，則MN所受安培力大小()圖3－4－16A．F＝BId B．F＝BIdsinθC．F＝eq\f(BId,sinθ) D．F＝BIdcosθ答案C解析題中磁場(chǎng)和電流垂直，θ角僅是導(dǎo)線框與金屬桿MN間夾角，不是電流與磁場(chǎng)的夾角．題組三安培力作用下的導(dǎo)體棒的平衡9．如圖3－4－17所示，長(zhǎng)L、質(zhì)量為m的金屬桿ab，被兩根豎直的金屬絲靜止吊起，金屬桿ab處在方向垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)金屬桿中通有方向a→b的電流I時(shí)，每根金屬絲的拉力大小為T.當(dāng)金屬桿通有方向b→a的電流I時(shí)，每根金屬絲的拉力大小為2T.則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為_(kāi)_______．圖3－4－17答案eq\f(T,IL)解析導(dǎo)體ab受重力、磁場(chǎng)力、彈簧的拉力而平衡．當(dāng)ab中的電流方向由a到b時(shí)，磁場(chǎng)力向上．2T＋BIL＝mg①當(dāng)ab中的電流由b到a時(shí)，磁場(chǎng)力向下．4T＝BIL＋mg②解方程組得B＝eq\f(T,IL)10．兩個(gè)傾角均為α的光滑斜面上，各放有一根相同的金屬棒，分別通有電流I1和I2，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向如圖3－4－18中所示，兩金屬棒均處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩種狀況下電流之比I1∶I2＝________.圖3－4－18答案1∶cosα11．如圖3－4－19所示，一根長(zhǎng)L＝0.2m的金屬棒放在傾角θ＝37°的光滑斜面上，并通過(guò)I＝5A的電流，方向如圖所示，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.6T豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒恰能靜止在斜面上，則該棒的重力為多少？(sin37°＝0.6)圖3－4－19答案0.8N解析從側(cè)面對(duì)棒受力分析如圖，安培力的方向由左手定則判出為水平向右，F(xiàn)＝ILB＝5×0.2×0.6N＝0.6N.由平衡條件得重力mg＝eq\f(F,tan37°)＝0.8N.12．質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN靜止于寬度為L(zhǎng)的水平導(dǎo)軌上，通過(guò)MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向下，如圖3－4－20所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大?。畧D3－4－20答案ILBc