高中物理 模块九 磁场 考点2 通电导线在磁场中受到的力-安培力试题1

考点2 通电导线在磁场中受到的力安培力考点2.1 安培力的方向(1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥.(3)注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面.1. 在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是(C)2. 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向3. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向4. 一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是(D)5. (多选)已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为，有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向，其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为零的图是 (AB)6. 在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线(A)A. 受到竖直向上的安培力B. 受到竖直向下的安培力C. 受到由南向北的安培力D. 受到由西向东的安培力7. 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，方向如图所示过c点的导线所受安培力的方向(C)A与ab边平行，竖直向上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，指向右边考点2.2 安培力的大小计算当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，FILBsin，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，FmaxILB.(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零.1. 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(B)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2. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则(B)A. a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbB. a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbC. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小3. 如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图.实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度.对该实验，下列说法正确的是(B)A. 当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变B. 保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的3倍C. 保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2倍D. 接通“1、4”，当电流增加为原来的2倍时，通电导线受到的安培力减半4. 通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是(BD )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等C. 线框所受的安培力的合力方向向左D. 线框所受的安培力的合力方向向右5. 如图所示为一种自动跳闸的闸刀天关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B1T的匀强磁场中，CO间距离为10cm，当磁场力为0.2N时，闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为(B)A电流方向CO B电流方向OCC电流大小为1A D电流大小为0.5A6. 如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力FA_FB_FC_FD_FE_【答案】BILcosBILBIL2BIR07. 如图所示，长为2l的直导线拆成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(C)8.A0B0.5BIlCBIlD2BIl9. 如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(A)A. 方向沿纸面向上，大LBB. 方向沿纸面向上，大小为(10.如图所示，一边长为L、底边BC的电阻RBC是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍(RBC2RAB2RAC)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端流入的总电流为I，则金属框受到的总安培力大小为(B)a)A0 BBILC.BILD2BIL考点2.3 通电导线在受到安培力作用下的运动判断电流元法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向特殊位置法通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立等效后再确定相互作用情况结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向.1. 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是(A)A. 线圈向左运动B. 线圈向右运动C. 从上往下看顺时针转动D. 从上往下看逆时针转动2. 在稀硫酸溶液中有一浮子，它的上部是一轻金属环，下部是分开的铜片和锌片一开始金属环如图示放置，松开浮子后，则(A)A 浮子一直保持静止不动B 浮子将不停地转动C 浮子将转过90后再保持静止D 浮子将转过180后再保持静止3. 法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆（ D ）A向左摆动 B向右摆动C顺时针转动 D逆时针转动4. 如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是(C)A 都绕圆柱转动B 以不等的加速度相向运动C 以相等的加速度相向运动D 以相等的加速度相背运动5. 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)(C)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6. 如图所示，直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如果直导线可以自由地运动，且通以从a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况(D)A 从上向下看，顺时针转动并靠近螺线管B 从上向下看，顺时针转动并远离螺线管C 从上向下看，逆时针转动并远离螺线管D 从上向下看，逆时针转动并靠近螺线管7. 如图所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路(D)A 将向左平动B 将向右平动C 将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动8. 如图所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正方向上用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出(A)A. 弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B. 弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C. 弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D. 弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大9. 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)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，对桌面的压力不变考点2.4 通电导线在受到安培力作用下的动力学问题1. 如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中，金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止.则(A)A. 磁场方向竖直向上B. 磁场方向竖直向下C. 金属杆ab受平行导轨向上的安培力D. 金属杆ab受水平向左的安培力2. (多选)电磁轨道炮工作原理如图所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是(BD)3.A. 只将轨道长度L变为原来的2倍B. 只将电流I增加至原来的2倍C. 只将弹体质量减至原来的一半D. 将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变4. (多选)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿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.则磁感应强度方向和大小可能为(BC)a)Az正向，tanBy正向，Cz负向，tanD沿悬线向上，sin5. 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，整个装置处于竖直向上磁感应强度为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，其截面图如图所示.则下列关于导体棒中的电流分析正确的是(C)A. 导体棒中电流垂直纸面向外，大小为B. 导体棒中电流垂直纸面向外，大小为C. 导体棒中电流垂直纸面向里，大小为D. 导体棒中电流垂直纸面向里，大小为6. 如图所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4m，质量为6102kg的通电直导线，电流I1A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T，方向竖直向上的磁场中，设t0，B0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10m/s2)【答案】5s7. 如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L0.5 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棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G3 N的物块相连已知ab棒与导轨间的动摩擦因数0.2，电源的电动势E10 V、内阻r0.1 ，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)【答案】1.9 R9.9 8. 质量为m0.02kg的通电细杆ab置于倾角为37的平行放置的导轨上，导轨的宽度d0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数0.4，磁感应强度B2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？【答案】0.14AI0.46A- 10 -