2022-2022学年高中物理第3章磁场第4节通电导线在磁场中受到的力练习含解析新人教版选修3-1.doc

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1、第4节通电导线在磁场中受到的力一、选择题1指南针静止时，其位置如图中虚线所示，假设在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，那么指南针转向图中实线所示位置，据此可能是()A导线南北放置，通有向北的电流B导线南北放置，通有向南的电流C导线东西放置，通有向西的电流D导线东西放置，通有向东的电流解析：选B指南针转向图中实线所示位置，根据磁感应强度叠加原理可知，导线在指南针所在处产生自西向东的磁场，根据安培定那么可知，导线南北放置，通以向南的电流，B选项正确2关于通电直导线在磁场中所受的安培力，以下说法正确的选项是()A磁感应强度跟导线所受的安培力成正比B安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直C磁感应

2、强度的方向跟安培力的方向相同D通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零，那么该处的磁感应强度一定为零解析：选B根据磁感应强度定义式B，可知：磁感应强度跟导线所受的安培力，及电流与导线长度均没有关系，故A错误；根据左手定那么可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，故B正确，C错误；当电流方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，而此时的磁感应强度不一定为零，故D错误3以下关于磁电式电流表(结构如下图)的说法不正确的选项是()A磁电式电流表最根本的组成局部是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈B表盘的刻度是不均匀的C根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向D优点是灵敏度高，缺点是

3、允许通过的电流很弱解析：选B显然A、D正确；极靴与软铁之间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，因此刻度盘的刻度均匀，B错误；线圈中电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向跟着改变，C正确4.如下图，一位于xOy平面内的矩形通电线圈只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如下图欲使线圈转动起来空间应加上的磁场是()A方向沿x轴的恒定磁场B方向沿y轴的恒定磁场C方向沿z轴的恒定磁场D方向沿z轴的变化磁场解析：选B磁场方向沿x轴时，线圈左右边框不受安培力，前后边框分别受到向下和向上的安培力，线圈不能转动，A选项错误；磁场方向沿y轴时，

4、线圈前后边框不受安培力，左右边框分别受到向上和向下的安培力，线圈可以绕Ox轴转动，B选项正确；磁场沿z轴时，线圈受到的安培力的合力为零，C、D选项错误5如下图，用两个一样的弹簧秤吊着一根铜棒(与弹簧秤接触处绝缘)，铜棒所在的虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流当棒平衡时，两弹簧秤的读数都为F1；假设将棒中电流反向(强度不变)，当棒再次平衡时，两弹簧秤的读数都为F2，且F2F1.根据上述信息，不可以确定()A磁感应强度的方向B磁感应强度的大小C铜棒所受安培力的大小D铜棒的重力解析：选B分析题意可知，电流反向时，F2F1，那么电流自左向右时，铜棒受到的安培力向上，根据左手定那么

5、可知，磁场方向垂直纸面向里，A选项可以确定；电流强度未知，无法确定磁感应强度的大小，B选项不能确定；铜棒处于平衡状态，重力为G，安培力大小为F,2F1GF，电流反向时，2F2GF，联立解得铜棒重力GF1F2，安培力FF2F1，C、D选项可以确定6.如下图，两根可自由移动的靠得很近的平行长直导线，通以相反方向的电流，且I1I2，那么两导线所受的安培力F1和F2的大小关系及其运动方向为()AF1F2，且相互靠近BF1F2，且相互远离CF1F2，且相互靠近DF1F2，且相互远离解析：选D通电导线在其周围产生磁场，由安培定那么可知，I1在I2处产生的磁场垂直纸面向里，根据左手定那么可知，I2所受安培力

6、向右，同理，I2在I1处产生的磁场垂直纸面向里，I1所受安培力向左，两导线相互远离，两导线所受安培力是作用力与反作用力，它们大小相等，D选项正确7(多项选择)(2022西安高新一中期末)质量为m的通电细杆放在倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如下图的A、B、C、D四个选项中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是()解析：选CD选项A中，杆受到向下的重力，水平向右的安培力和垂直于导轨的支持力的作用，在这三个力的作用下，可以处于平衡状态，摩擦力可以为零；选项B中，杆受到向下的重力，竖直向上的安培力，在这两个力的作用下，可以处于平衡状态，故摩擦

7、力可能为零；选项C中，杆受到的重力竖直向下，安培力竖直向下，假设杆恰好静止在导轨上，必定要受到垂直导轨向上的支持力及沿导轨向上的摩擦力的作用，摩擦力不可能为零；选项D中，杆受到的重力竖直向下，安培力水平向左，假设杆恰好静止在导轨上，必定要受到垂直导轨向上的支持力及沿导轨向上的摩擦力的作用，摩擦力不可能为零应选CD8.如下图为一通电直导线，设导线中每米长度内有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量为e，它们的定向移动速度均为v.现加一磁场，其方向与导线垂直，磁感应强度为B，那么磁场对长度为L的一段导线的安培力的大小应是()AneBLvBCD解析：选A每米导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电量均为e

8、，它们定向移动的平均速率为v，根据电流的微观表达式得，Inev，磁场对这段导线的安培力FBILneBLv，所以A正确9如下图，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，那么以下关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的选项是()AFN1FN2，弹簧的伸长量增大DFN1FN2，弹簧的伸长量减小解析：选C分析磁铁周围的磁感线，磁感线从N极到S极，长直导线所在位置的磁场是斜向左下的，电流的方向垂直于纸面向外，根据左手定那么可知，导线受到的安培力方向是斜向右下方，根据牛

9、顿第三定律可知，导线给磁铁的反作用力方向斜向左上方，因此光滑斜面对磁铁支持力减小，弹簧拉力变大，弹簧长度将变长，C选项正确10(2022江西临川二中期末)质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60角，其截面图如下图那么以下关于导体棒中电流的分析正确的选项是()A导体棒中电流垂直纸面向外，大小为IB导体棒中电流垂直纸面向外，大小为IC导体棒中电流垂直纸面向里，大小为ID导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I解析：选C根据左手定那么可知，不管电流方向向里还是向外，

10、安培力的方向只能沿水平方向，再结合导体棒的平衡条件可知，安培力只能水平向右，据此可判断出，导体棒中的电流垂直纸面向里，对导体棒受力分析如下图，并根据平衡条件可知，Fmgtan 60，又安培力FBIL，联立解得I，应选项C正确二、非选择题11.音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.(1)求此时线圈所受

11、安培力的大小和方向；(2)假设此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率解析：(1)由左手定那么可以判断出线圈所受安培力的方向水平向右由于线圈与磁场垂直，故线圈所受安培力的大小：FnIBL.(2)此时安培力的功率：PFvnIBLv.答案：(1)nIBL水平向右(2)nIBLv12.如下图，在同一水平面的两导轨相互平行，并处在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 A时，金属棒能获得2 m/s2的加速度那么磁场的磁感应强度为多少？解析：对金属棒进行受力分析，利用牛顿第二定律可得：

12、当金属棒中的电流为5 A时BI1LF阻0当金属棒中的电流为8 A时BI2LF阻ma由整理方程组可得：BT1.2 T.答案：1.2 T13(2022云南师大附中期中)如下图为一电流表的原理示意图质量为m的匀质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连，绝缘弹簧的劲度系数为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 .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的大小(1)当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为多少？(重力加速度为g

13、)(2)假设要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)假设k2.0 N/m，0.20 m，0.05 m，B0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)在(3)的条件下，假设将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为x，那么有mgkx解得x.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，因此M端应接正极(3)设电流表满偏时通过MN的电流为Imax，那么有BImaxmgk(x)联立并代入数据得Imax2.5 A故电流表的量程为02.5 A(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B，那么有2BImaxmgk(x)解得B0.1 T.答案：(1)(2)M端(3)02.5 A(4)0.1 T