2019新一线增分方案教科版物理选修3-1同步随堂演练：第三章 2 第2节　磁场对通电导线的作用——安培力 .doc

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1、 1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B.安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直，选项A错误、B正确；由FBILsin 可知，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中点折成直角时，因磁场与导线的夹角未知，则安培力的大小不能确定，选项D错误2.在如图所示磁场中，ab是闭合电路的一段导体，ab中的电流方向为ab，则ab受到的安培力的方向为()A向上B向下C向里 D向外

2、解析：选C.根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向下穿过手心，则手心朝上四指指向电流方向，则指向右，拇指指向纸内，故导线受到的安培力向里，故A、B、D错误，C正确3.如图所示，长为3l的直导线折成三段做成正三角形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的强弱为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该通电导线受到的安培力大小为()A2BIlBBIlC.BIlD0解析：选A.导线AB段和BC段的有效长度为2lsin 30l，所以该通电导线受到的安培力大小为FBIlBIl2BIl，选项A正确4(多选)如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖

3、直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以()A将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D将a、c端接在同一交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端解析：选ABD.根据选项，把直杆所在处的磁场方向和直杆中的电流方向画出来，故A、B正确若使a、c两端(或b、d两端)的电势相对于另一端b、d(或a、c)的电势的高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D也正确5如图所示，平行金属导轨PQ与MN都与水平面成角，相距为l.一根质量为m的金属棒ab在导轨上，并保持水平方向，ab棒内通有恒

4、定电流，电流大小为I，方向从a到b.空间存在着方向与导轨平面垂直的匀强磁场，ab棒在磁场力的作用下保持静止，并且棒与导轨间没有摩擦力求磁感应强度B的大小和方向解析：金属棒受力如图所示，根据力的平衡条件可知：F安mgsin 而F安BIl可得B由左手定则可知，B的方向垂直导轨平面向下答案：方向垂直导轨平面向下 一、单项选择题1.如图所示，在“研究影响通电导体所受磁场力的因素”的实验中，要使导体棒的悬线向右的摆角增大，以下操作中可行的是()A减少磁铁的数量B增大导体棒中的电流C颠倒磁铁磁极的上下位置D改变导体棒中的电流方向解析：选B.增大安培力即可使导体摆动的幅度增大，根据安培力的公式FBIL可知，

5、增加磁铁的数量，在磁场中有效长度增加，安培力增加；增大导体棒中的电流，安培力增大；改变导体棒中的电流方向，只会改变安培力的方向，不会改变安培力的大小，B正确2.如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()A适当减小磁感应强度B使磁场反向C适当增大电流 D使电流反向解析：选C.首先对MN进行受力分析，受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力处于平衡时：2FBILmg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIL，所以可增大磁场的

6、强弱B或增加通过金属棒中的电流I，或二者同时增大3.如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里过c点的导线所受安培力的方向()A与ab边垂直，指向左边B与ab边垂直，指向右边C与ab边平行，竖直向上D与ab边平行，竖直向下解析：选A.等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边4.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示在导线以其中心点为

7、轴转动90的过程中，导线受到的安培力()A大小不变，方向不变B由零增大到最大，方向时刻改变C由最大减小到零，方向不变D由零增大到最大，方向不变解析：选D.导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大根据左手定则判断知，力的方向始终不变，选项D正确5.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则()A磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力减小B磁铁受到向右的摩擦力，对桌面的压力减小C磁铁受到向

8、左的摩擦力，对桌面的压力增大D磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变解析：选A.由左手定则判断知磁铁对通电导线的作用力斜向左下方，根据牛顿第三定律，通电导线对磁铁的反作用力方向为斜向右上方，对磁铁受力分析，受力情况如图所示由图知，磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力大小为NGF安sin ，而导线中没有电流时NG，可见A选项正确6.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图所示的电路图当开关S接通后，将看到的现象是()A弹簧向上收缩B弹簧被拉长C弹簧上下跳动 D弹簧仍静止不动解析：选C.因为通电后，弹簧线圈中每一圈之间的电流是同向的，互相吸引，线圈就缩短，电路

9、就断开，一断开电流就消失，线圈就又落下接通电路如此通断通断，就上下跳动7.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()A棒中的电流变大，角变大B两悬线等长变短，角变小C金属棒质量变大，角变大D磁感应强度变大，角变小解析：选A.导体棒受力如图所示tan ；棒中电流I变大，角变大，故A正确；两悬线等长变短，角不变，故B错误；金属棒质量变大，角变小，故C错误；磁感应强度变大，角变大，故D错误二、多项选择题8关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正确的是()

10、A通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面解析：选BCD.当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，故A错误；据左手定则，判定安培力方向总垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面，故B、C、D均正确9.如图所示，金属细棒的质量为m，用两根相同的轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中弹簧的劲度系数为k.棒ab中通有稳恒电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零若电流大小不变而方向相反，则()A每根弹簧弹力的大小为mgB每根

11、弹簧弹力的大小为2mgC每根弹簧形变量为D每根弹簧形变量为解析：选AC.开始时，对导体棒由受力平衡得：mgF安当电流反向后，设弹簧的伸长量为x，对导体棒由受力平衡得：2kxmgF安由得x，故选项A、C正确10.质量为m的通电细杆ab置于倾角为的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为.有电流时ab恰好在导轨上静止(如图所示)，以下是在沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是()解析：选AB.若杆在重力、安培力、弹力的作用下可以处于平衡状态，则杆与导轨间的摩擦力为零由左手定则判断安培力的方向：图A中安培力水平向右，摩擦力可能为零，

12、A选项正确；图B中安培力竖直向上，摩擦力可能为零，B选项正确；图C中安培力竖直向下，没有摩擦力，杆不可能平衡，C选项错误；图D中安培力水平向左，没有摩擦力，杆不可能平衡，D选项错误三、非选择题11.如图所示，两平行光滑金属导轨与水平面间的夹角45，相距为20 cm；金属棒MN的质量为1102 kg，电阻R8 ；匀强磁场方向竖直向下，B0.8 T，电源电动势E10 V，内阻r1 .当电键S闭合时，MN处于平衡状态，求变阻器R1的取值为多少？(忽略金属导轨的电阻，取g10 m/s2)解析：沿MN的方向看去，导体棒MN受重力、支持力、安培力，这三个力在同一竖直平面内，如图所示由受力图及平衡条件有：m

13、gsin BILcos 0由闭合电路的欧姆定律有：EI(RR1r)由两式解得：R17 .答案：7 12.如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E50 V，内阻r1 的电源和滑动变阻器R，导轨的宽度d0.2 m，倾角37.质量m0.11 kg的细杆ab垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数 0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B2.2 T的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节R使杆ab静止不动已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力， sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.求：(1)杆ab受到的最小安培力F1和最大安培力F2；(2)滑动变阻器R有效电阻的取值范围解析：(1)由题意知：当ab棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，当ab棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：F1cos (mgcos F1sin )mgsin F2cos (mgcos F2sin )mgsin 联解得：F10.2 N，F22.2 N.(2)设导体棒所受安培力为F1、F2时对应R的值为R1和R2，则有：I1，I2F1BI1dF2BI2d联解得：R1109 ，R29 则：9 R109 .答案：(1)0.2 N2.2 N(2)9 R109