2023年通电导线在磁场中受力的典型例题练习版.pdf

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1、.word 资料.典例 1：磁场对通电导线的作用力 典例 1：考察概念。下列关于通电直导线在磁场中受磁场力的说法中，正确的是 A导线所受磁场力的大小只跟磁场的强弱和电流的强弱有关 B导线所受磁场力的方向可以用左手定则来判定 C导线所受磁场力的方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系 D如果导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感应强度一定为零 E安培力的方向可以不垂直于直导线 F 安培力的方向总是垂直于磁场的方向 G安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关 H将直导线从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 典例 2：关于通电导线所受安培力 F 的方向，磁场 B 的方向和电流 I 的方向之

2、间的关系，下列说确的是 A.F、B、I 三者必须保持相互垂直 B.F 必须垂直 B、I，但 B、I 可以不相互垂直 C.B 必须垂直 F、I，但 F、I 可以不相互垂直 D.I 必须垂直 F、B，但 F、B 可以不相互垂直 典例 3：下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是（）A.B.C.D.E.F G H 典例 4：如图所示一边长为 L底边，BC 的电阻 R，是两腰 AB、AC 的电阻 RAB、RAC的两倍（RBC=2RAB=2RAC）的正三角形金属框放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中。若通以图示方向的电流且已知从 B 端流人的总电流强度为 I，则金属

3、框受到的总磁场力的大小为 A0 BBIL C D2 BIL .word 资料.易错训练：如图所示，导线框中电流为 I，导线框垂直于磁场放置，匀强磁场的磁感应强度为 B，AB 与 CD 相距为 d，则 MN 所受安培力大小为（）AF=BId BF=BIdsin CF=BId/sin D F=BIdcos 二、安培力作用下的运动 常用方法：等效法、电流元法 1、特殊值法 2、推论法、转换研究对象法 典例 1：如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线 ab、cd（ab、cd 在同一条水平直线上）连接而成的闭合回路，导线框有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心

4、处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线 P当 P 以方向向外的电流时 典例 1图 典例 2 图 A导线框将向左摆动 B导线框将向右摆动 C从上往下看，导线框将顺时针转动 D从上往下看，导线框将逆时针转动 典例 2：如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过图示方向电流 I 时，导线的运动情况是（从上往下看）（）A顺时针方向转动，同时下降 B顺时针方向转动，同时上升 C逆时针方向转动，同时下降 D逆时针方向转动，同时上升 典例 3：通电矩形导线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 在同一平面.电流方向如图所示，ad 边与 MN 平行，若直导

5、线中的顺时针的电流，关于 MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是：变式训练 1图 A线框有两条边所受的安培力方向相同 B线框有两条边所受的安培力大小相同 C线框所受安培力合力向里 D线框所受安培力合力为零 变式训练 1：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，导线有大小相等的恒定电流，方向如图所示.过c点的导线所受安培力的方向（）A.与ab边平行，竖直向上.word 资料.B.与ab边平行，竖直向下 C.与ab边垂直，指向左边 D.与ab边垂直，指向右边 典例 4：（单选题）如图 4 所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，若向导线

6、通有方向如图示的电流时，通电后磁铁仍不动，则：A磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，且磁铁受到向右的摩擦力 B磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，且磁铁受到向左的摩擦力 C磁铁对桌面的压力小于磁铁的重力，且磁铁受到向右的摩擦力 D磁铁对桌面的压力小于磁铁的重力，且磁铁受到向左的摩擦力 典例 5：（2014）如图 1，两根光滑平行导轨水平放置，间距为 L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从 t=0 时刻起，棒上有如图 2 的持续交变电流 I、周期为 T，最大值为 Im，图 1中 I 所示方向为电流正方向则金属棒（）A.一直向右移动 B.速度随时间周期性变化

7、C.受到的安培力随时间周期性变化 D.受到的安培力在一个周期做正功 三、安培力作用下的平衡问题分析 典例 1：如图所示，质量为 m、长为 L的直导线用两绝缘细线悬挂于水平轴上，并处于匀强磁场中。当导线以沿 x 正方向的电流 I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。则磁感应强度的最小值及对应的方向为 .word 资料.A，y 轴正向:B，z 轴负向 C，沿悬线向下 D，沿悬线向上 典例 2：如图所示，金属细棒质量为 m，用两根相同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 有稳恒电流，棒处于平衡，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

8、小为 mg B每根弹簧弹力的大小为 2mg C弹簧形变量为 mg/k D弹簧形变量为 2mg/k 典例 3：如图所示，在倾角为 a 的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为 L，质量为 m 的直导体棒当导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于 B 的大小变化的说法中，正确的是（）A逐渐增大 B逐渐减小 C先减小后增大 D先增大后减小 变式训练：（单选题）如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根直导体棒，在导体棒有垂直纸面向里的电流，图中a点在导体棒正下方，

9、b点与导体棒的连线与斜面垂直，c点在a点左侧，d点在b点右侧。现欲使导体棒静止在斜面上，下列措施可行的是（）A在a处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒 B在b处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒 C在c处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒 D在d处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒.word 资料.:典例 4：如图所示，质量为 m=0.04kg的导电细杆 ab 置于倾角为=30 的平行放置的导轨上，导轨宽为 d=0.4m，细杆 ab 与导轨垂直，导轨所在区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为 B=1T，已知电源电动势E=1.5V，阻 r=0.2，导轨和细杆的电阻均忽略不计（g

10、 取 10m/s2）（1）若导轨光滑，为保证释放细杆后 ab 保持静止不动，则滑动变阻器接入电路的阻值是多大？（2）若导轨粗糙，且与细杆的动摩擦因数=3/6，为保证释放细杆后 ab 仍保持静止不动，则通过细杆的电流围是多少？（已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力）变式训练 1：如图所示，PQ 和 MN 为水平放置的光滑的平行金属导轨，间距为 l=1.0m，导体棒 ab 垂直跨放在导轨上，棒的质量为 m=2kg，棒的中点用细绳经轻滑轮与质量为M=0.2kg的物体相连，物体 M 放在倾角为=30 的固定的斜面上，与 M 连接的轻绳与斜面平行。整个装置区域存在一个方向与导体棒垂直且与水平面的夹角=53o斜

11、向左上方的匀强磁场，重力加速度 g 取 10m/s2。变式训练 1：若磁感应强度 B=0.5T，物块 M 与斜面之间的动摩擦因素，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要保持导体棒 ab 静止不动，应该在棒入电流的围？电流的方向如何？(?).word 资料.变式训练 2：（15 分）如图所示，PQ 和 MN 为水平放置的平行金属导轨，间距为 l=1.0m，导体棒 ab 跨放在导轨上，棒的质量为 m=20g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体 c 相连，物体 c 的质量 M=30g。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度 B=0.2T 的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度 g 取 10m/s2。（1）若导轨是光

12、滑的，为了使物体 c 能保持静止，应该在棒入多大的电流？电流的方向如何？（2）若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒 ab 重力的 0.5 倍，若要保持物体 c 静止不动，应该在棒入多大的电流？电流的方向如何？四：安培力的应用 典例 1：电磁炮的基本原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两条平行导轨（导轨与水平方向成角）上，磁场方向和导轨平面垂直，若给导轨以很大的电流 I，使用权炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下，沿导轨作加速运动，以某一速度发射出去，已知匀强磁场的磁感应强度为 B，两导轨间的距离为 L，磁场中导轨的长度为 S，炮弹的质量为 m，炮弹和导轨间摩擦以

13、及炮弹本身的长度均不计，试求炮弹离.word 资料.开炮口时的速度 变式训练 1：根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮，其原理如图所示：把待发炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去。现要提高电磁炮的发射速度，你认为下列方案在理论上可行的是 A增大磁感应强度 B 的值 B增大电流 I 的值 C减小磁感应强度 B 的值 D改变磁感应强度 B 的方向，使之与炮弹前进方向平行 典例 2：如图所示为一电流表的原理示意图。质量为 m 的均质细金属棒 MN 的中点处通过一挂钩与一

14、竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为 k.在矩形区域 abcd 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强度。1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k2.0N/m，0.20m，0.050m，B0.20T，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)若将量程扩大 2 倍，磁感应强度应变为多

15、大？.word 资料.典例 4：图中虚线框存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中 D 为位于纸面的 U 形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R 为电阻箱；A 为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。（1）在图中画线连接成实验电路图。（2）完成下列主要实验步骤中的填空 按图接线；保持开关 S断开，在托盘加入适量细沙，使 D 处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量 m1；闭合开关 S，调节 R 的值使电流大小适当，在托盘重新加入适量细沙，使 D_；然后读出_，并用天平称出_；用米尺测量_；（3）用测量的物理量和重力加速度 g 表示磁感应强度的大小，可以得出 B=_。（4）判定磁感应强度方向的方法是：若_，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。