2019-2020年高中物理 第3章 第4节 通电导线在磁场中受到的力练习 新人教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 第3章 第4节 通电导线在磁场中受到的力练习 新人教版选修3-11安培力的大小磁场对电流的作用力叫安培力其公式为FILBsin ，式中为导线与磁感应强度B之间的夹角2安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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)安培力方向的特点：FB，FI，即F垂直于B和I所决定的平面(注意：B和I可以有任意夹角)3常用的电流表是磁电式仪表，其构造是：在蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，上面绕有线圈，它的转轴上装有螺旋弹簧和指针线圈的两端分别接在两个螺旋弹簧上碲形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱 基础巩固1(多选)下列叙述正确的是(AD)A放在匀强磁场中的通电导线受到恒定的磁场力B沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向D安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面解析：由FBILsin 知A正确F方向一定与B和I所决定的平面垂直，所以D项正确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(C)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：为使悬线拉力为零，安培力的方向必须向上且增大才能与重力平衡，即合力为零，由左手定则可知，A、B、D错误，C正确3(多选)如右图所示，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(AC)AB，方向垂直斜面向下BB，方向垂直斜面向上CB，方向竖直向下DB，方向水平向右解析：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下图所示又因为导线还受重力G和支持力FN，根据力的平衡知，只有两种情况是可能的，其中中Fmgsin ，则B，中Fmgtan ，B.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)解析：没有通电时导线是直的，竖直向上，当加上竖直向上的磁场时，由于磁感应强度B的方向与电流方向平行，导线不受安培力，不会弯曲，A图错误；加上水平向右的匀强磁场，根据左手定则，电流所受的安培力应垂直纸面向里，B图弯曲方向错误；同理，C图中电流受的安培力向右，因此C图中导线弯曲方向错误；D图正确 5. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两盘各加质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡当电流反向(大小不变)时，右盘再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知(B)A磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为B磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为C磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为D磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为解析：由题意知，电流反向前受安培力向下，反向后受安培力向上，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里；由平衡条件知，电流反向前m1gm2gF安，电流反向后m1gm2gF安mg，解得2F安mg，又F安NILB，所以B或B，故B对，A、C、D错能力提升6如图，长为2l的直导线折成边长相等，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强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(C)A0B0.5BIlCBIlD2BIl解析：安培力公式FBIL，其中L为垂直放于磁场中导线的有效长度，图中的有效长度为虚线所示，其长度为l，所以通电导线受到的安培力FIBl，选项C正确7如图所示，将条形磁铁放在水平桌面上，在其中部正上方与磁铁垂直的方向上固定一根直导线，给直导线通以方向垂直于纸面向里的电流下列说法中正确的是(B)A磁铁对桌面的压力变小B磁铁对桌面的压力变大C磁铁对桌面的压力不变 D无法确定磁铁对桌面压力的变化解析：先由安培定则和左手定则判出直线电流所受磁铁磁场的安培力方向竖直向上(如图)，再由牛顿第三定律得知，磁铁必受向下的磁场力作用，故磁铁对桌面的压力变大，故选项B正确8如下图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线中通过如下图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况解析：根据题图所示的导线所在处的特殊位置判断其转动情况将导线AB从N、S极的中点O分成两段，对AO、BO段所处的磁场方向如图所示，由左手定则可得AO段受安培力的方向垂直纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动再根据导线转过90时的特殊位置判断其上下运动情况如图所示，导线此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动由上述两个特殊位置的判断可知，当导线在上述的特殊位置时，所受安培力使导线逆时针转动的同时还要向下运动答案：由上向下看导线逆时针转动，同时向下落9质量为m0.02 kg的通电细杆ab置于倾角37的平行放置的导轨上，导轨的宽度d0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数0.4，磁感应强度B2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如右图所示，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？解析：杆ab的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin，正确地画出两种情况下的受力图，如下图所示，由平衡条件列方程求解根据第一幅受力图列式如下：F1mgsin F10，FNmgcos 0，F1FN，F1BImaxd，解上述方程得：Imax0.46 A.根据第二幅受力图F2F2mgsin 0，FNmgcos 0，F2FN，F2BImind，解上述方程得：Imin0.14 A.答案：0.14 AI0.46 A