《高中物理人教版选修3选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力同步练习.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理人教版选修3选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力同步练习.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 1 / 7 高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章 第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 一、选择题 1.把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是 （） A. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不 一定跟电流方向垂直 C. 安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直 D. 安培力的方向既跟磁感应 强度方向垂直，又跟电流方向垂直 2.图中对通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是（
2、） A. B. C. D. 3.如图所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab 由水平位置1 绕 a 点在竖直平面内转到位置2 的过程中， 通电导线所受安培力是（） A. 数值变大，方向不变B. 数值变小，方向不变C. 数值不变，方向改变D. 数值，方向均改变 4.如图所示，把一重力不计的通电直导线AB 水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动， 当导线通以图示方向电流I 时，导线的运动情况是（从上往下看）（） 高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 2 / 7 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
3、转动，同时下降D. 逆时针方向转动，同时上升 5.如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M 和 N，通有同向等值电流；沿纸面与直导线M、 N 等距放置另一根可自由移动的通电导线ab，则通电导线ab 在安培力作用下运动的情况是（） A. 沿纸面逆时针转动B. 沿纸面顺时针转动 C. a端转向纸外，b 端转向纸里 D. a 端转向纸里， b 端转向纸外 二、多项选择题 6.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中正确的是（） A. 该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B. 该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等 C. 使线圈平面始终与磁感线平行 D. 线圈
4、所处位置的磁感应强度大小都相等 7.图中装置可演示磁场对通电导线的作用电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流 电源上时， L 便在导轨上滑动下列说法正确的是（） A. 若 a 接正极， b 接负极， e 接正极， f 接负极，则L向右滑动B. 若 a接正极， b 接负极， e 接负极， f 接正极，则L 向右滑动 C. 若 a 接负极， b 接正极， e 接正极， f 接负极，则L 向左滑动D. 若 a接负极， b 接正极， e 接负极， f 接正极，则L 向左滑动 8.如图所示，
5、 在倾角为 的光滑斜面上， 放置一根长为L，质量为 m，通过电流为 I 的导线， 若使导线静止， 应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为（） 高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 3 / 7 A. B= ，方向垂直于斜面向下 B. B= ，方向垂直于斜面向上 C. B= ，方向竖直向下D. B= ，方向水平向右 三、填空题 9.将长为 1 m 的导线 ac 从中点 b 折成如图所示的形状，放入B0.08 T 的匀强磁场中，abc 平面与磁场垂 直若在导线abc 中通入 25 A 的直流电，则整个导线所受安培力大小为_ N。 10.如图所示， 质
6、量为 m，长为 L，通有电流为I 的导体棒ab 静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B， 其方向与导轨平面成角斜向上且和棒ab 垂直， ab 处于静止状态，则ab 受到的摩擦力大小为_， 方向为 _，受到的支持力为_。 四、解答题 11.质量为 m 的导体棒MN 静止于宽度为L 的水平轨道上，通过MN 的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向与导轨平面成角斜向下，如图所示，求棒MN 所受的支持力和摩擦力。 五、计算题 12.如图所示，水平放置的两导轨P、Q 间的距离L 05 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁 感应强度B2 T，垂直于导轨放置的ab 棒的质量m1 kg，系在 ab
7、 棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G 3 N 的物块相连。已知ab 棒与导轨间的动摩擦因数 02，电源的电动势E 10 V、内阻 r01 ， 导轨的电阻及ab 棒的电阻均不计。 要想 ab 棒处于静止状态， 电阻 R 应在哪个范围内取值？（g 取 10 m/s 2） 高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 4 / 7 答案解析部分 一、 选择题 1.【答案】 D 【解析】 【解答】 安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流决定的平面， 但电流方向与磁场方向不一定垂直，D 符合题意。 故答案为： D【分析】安培力垂直于磁感应强
8、度方向和电流方向构成的平面。 2.【答案】 A 【解析】【解答】由左手定则可以判断：A 符合题意； B 中力 F方向应向左， B 不符合题意； C中导线不受 力， C不符合题意；D 中力 F的方向应向右，D 不符合题意。 故答案为： A 【分析】只有电流方向与磁感应强度方向有夹角才有安培力，利用左手定则磁感线穿过手掌，四指与电流 方向一致，大拇指为受力方向，可判断安培力方向。 3.【答案】 B 【解析】【解答】安培力FBIL，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总 是垂直 BI 所构成的平面，所以安培力的方向不变， 故答案为： B【分析】安培力计算公式需考虑导体棒的有效
9、长度：与磁感应强度方向垂直的长度，转动过 程中，有效长度减小，安培力大小减小，方向始终垂直于磁感应强度与电流构成的平面。 4.【答案】 C 【解析】【解答】如图所示，将导线AB分成左、中、右三部分。中间一段开始时电流方向与磁场方向一 致，不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向上，根据左手定则其受力方向向外；右端一段所在处的磁场 方向斜向下，受力方向向里。当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其 受力方向向下，所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动，一边向下运动，C 符合题意。 高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 5 /
10、7 故答案为： C 【分析】左右两小段分别利用左手定则判断安培力方向，可知其旋转方向。 5.【答案】 D 【解析】【解答】根据长直导线周围磁场的分布规律和矢量合成法则，可以判断两电流M、 N 连线上方处 磁场方向水平向右，ab 上半段所受安培力垂直于纸面向里，两电流M、 N 连线下方处磁场方向水平向左， ab 下半段所受安培力垂直于纸面向外，所以a 端转向纸里，b 端转向纸外，D符合题意。 故答案为： D 【分析】 在虚线上下两侧磁感应强度上下对称，大小相等方向相反，故上下两侧导线受安培力反方向相反， 根据右手螺旋定则判断上下两侧磁感应强度方向，由左手定则怕断安培力方向。 二、 多项选择题 6
11、.【答案】 C,D 【解析】【解答】两磁极之间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱，极靴与铁质圆柱之间有一不大的缝 隙，根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐向分布的磁感 线，大小相等，方向不同，A、B错误；这样做的目的就是让通电线圈所在处能有一个等大的磁场，并且磁 感线始终与线圈平面平行，线圈受最大的磁场力，故选项C、D 正确。 故答案为： CD【分析】次级键的极靴就是让两极之间磁感应强度方向成放射状，使线框在其中能收到最大 安培力。 7.【答案】 B,D 【解析】【解答】解：A、由安培定则与左手定则可知，若a 接正极， b 接负极， e 接正极， f 接负
12、极， L 所受安培力向左，L向左滑动，故A 错误； B、由安培定则与左手定则可知，若a 接正极， b 接负极， e 接负极， f 接正极， L 受到的安培力向右，L 向 右滑动，故B 正确； C、由安培定则与左手定则可知，若a 接负极， b 接正极， e接正极， f 接负极， L 所受安培力向右，L向右 滑动，故 C 错误； D、由安培定则与左手定则可知，若a 接负极， b 接正极， e 接负极， f 接正极， L所受安培力向左，则 L 向左滑动，故D 正确； 故答案为： BD 【分析】由安培定则判断出电流产生的磁场方向，然后由左手定则判断出导体棒受到的安培力方向，从而 判断出导轨L的移动方向
13、 高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 6 / 7 8.【答案】 A,C 【解析】【解答】根据电流方向和所给定磁场方向的关系，可以确定通电导线所受安培力分别如图所示。 若磁场方向垂直斜面向下，如图A，导线还受到重力、垂直斜面的支持力，根据力的平衡，有F=mgsin ， 则 B= ，A 正确；若磁场方向垂直斜面向上，如图B，导线还受到重力、垂直斜面的支持力，所以 导线不会静止，B不可能；若磁场方向垂直向下，如图C，导线还受到重力、垂直斜面的支持力，根据力 的平衡，有F=mgtan ，B= ， C正确；若磁场方向水平向右，如图D，导线还受到重力、垂直
14、斜面 的支持力，根据力的平衡条D 不可能平衡，D 错误。 故答案为： AC 【分析】利用三角形关系，先分析能使导体棒平衡的安培力的方向和大小范围，在根据左手定则由安培力 方向判断磁感应强度放下过和大小。 三、 填空题 9.【答案】 【解析】【解答】通电导线受力的有效长度为首尾相接的直线段Lac2 Lcos 30 m，故导线所受 安培力的大小为F ILacB25 0 08 NN。【分析】寻找通电导体的有效长度，即ac 长，利用 安培力公式即可算得结果。 10.【答案】 BILsin；水平向右； mg BILcos 【解析】【解答】因为棒ab 处于静止状态，由水平方向受力平衡，可得FfF安sin
15、BILsin ，方向水平 向右；竖直方向上受力平衡，得F安cos FNmg，则 FNmgBILcos 。【分析】安培力与磁感应强度和 导体棒组成的平面垂直，根据受力平衡：安培力的水平分量与静摩擦力等大反向；竖直分量和支持力与重 力等大反向 四、 解答题 高中物理人教版选修3 选修 3-1 第三章第 4 节通电导线在磁场中受到的力同步练习 7 / 7 11.【答案】解 :导体棒静止时受力如图。 由平衡条件知FN=mg+Fcos ，Ff=Fsin 安培力 F=ILB 所以支持力FN=ILBcos +mg 摩擦力 Ff=ILBsin 【解析】【分析】根据左手定则判断安培力方向：与磁感应强度方向垂直，
16、与竖直方向夹角为，根据受 力平衡，安培力的水平分量与静摩擦力等大反向，竖直分量与重力之和与支持力等大反向。 五、 计算题 12.【答案】解 :依据物体的平衡条件可得 ab 棒恰不右滑时：G mgBI1L0 ab 棒恰不左滑时：BI2LG mg0 依据闭合电路欧姆定律可得： EI1（R1r） EI2 （R 2r） 由以上各式代入数据可解得： R19 9 ，R219 所以 R 的取值范围为：19 R99 【解析】【分析】当安培力较小时：向左的安培力与向左的最大静摩擦力跟向右的绳子拉力平衡；当安培 力较大时：向左的安培力跟向右的最大静摩擦力和绳子拉力平衡。寻找安培力的范围，进而寻找回路电流 范围，再由闭合电路欧姆定律判断滑动变阻器阻值范围。