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4 通电导线在磁场中受到的力课后篇巩固提升基础巩固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的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直解析安培力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于电流的方向,即垂直于磁场与电流所决定的平面,但电流方向与磁场方向不一定垂直。答案D2.(多选)把通有电流I、长度为L的直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,下列关于安培力大小的说法正确的是()A.可能为0B.一定为BILC.可能小于BILD.可能大于BIL解析导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为0,A对;当导线与磁场方向垂直时,导线受到的安培力最大为BIL,C对,B、D错。答案AC3.右图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图。三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上,导体棒用图中轻而柔软的细导线1、2、3、4悬挂起来,它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场,最初导线1、4接在直流电源上,电源没有在图中画出。关于接通电源时可能出现的实验现象,下列叙述正确的是()A.改变电流方向同时改变磁场方向,导体棒摆动方向将会改变B.仅改变电流方向或者仅改变磁场方向,导体棒摆动方向一定改变C.增大电流的同时改变接入导体棒上的细导线长度,接通电源时,导体棒摆动幅度一定增大D.仅拿掉中间的磁铁,导体棒摆动幅度不变解析由F=BIL和左手定则可知,仅改变电流方向或者仅改变磁场方向,F的方向一定改变,即导体棒摆动方向一定改变,而两者同时改变时,F方向不变,则导体棒摆动方向不变,故B正确,A错误;当I增大,但L减小时,F大小不一定改变,C错误;仅拿掉中间的磁铁,意味着导体棒受力长度减小,则F应减小,则导体棒摆动幅度一定改变,D错误。答案B4.在赤道上空,有一条沿东西方向水平架设的导线,当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时,导线受到地磁场的作用力的方向为()A.向北B.向南C.向上D.向下解析导线中的自由电子自西向东沿导线定向移动时,形成的电流自东向西。赤道上空地磁场方向由南水平指向北,由左手定则可判断导线受到的安培力方向向下。故D正确。答案D5.下图为某同学设计的研究磁场对通电金属棒作用的实验装置。当闭合开关时,有电流通过金属棒,观察到金属棒向左运动,则下列说法正确的是()A.此时通过金属棒的电流是由电源经b流向aB.若调换U形磁铁的磁极,则金属棒仍向左运动C.若调换流经金属棒的电流方向,则金属棒仍向左运动D.若同时调换U形磁铁的磁极和流经金属棒的电流方向,则金属棒仍向左运动答案D6.如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小()A.F=BIdB.F=BIdsin C.F=BIdsinD.F=BIdcos 解析题中磁场和电流垂直,角仅是导线框与金属杆MN间夹角,不是电流与磁场的夹角。答案C7.如图所示,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。当在该导线中通以大小为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为()A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl解析V形通电导线的等效长度为图中虚线部分,所以F=BIl,故选C。答案C8.(多选)如图所示,纸面内的金属圆环中通有电流I,圆环圆心为O、半径为R,P、Q为圆环上两点,且OP垂直于OQ,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里,则()A.整个圆环受到的安培力大小为2BIRB.整个圆环受到的安培力大小为0C.圆弧PQ受到的安培力大小为BIRD.圆弧PQ受到的安培力大小为2BIR解析根据左手定则可知,整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向,受到的合力为0,选项A错,B对;圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小,为2BIR,选项C错,D对。答案BD能力提升1.如图所示,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abc=bcd=135。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.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILBB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILBC.方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB解析将导线分为三段直导线,根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向,根据F=ILB计算出安培力的大小,再求合力。导线所受合力F合=ILB+2BILsin 45=(2+1)ILB,方向沿纸面向上。答案A2.在xOy水平面中有一通电直导线与y轴平行,导线中电流方向如图所示,该区域有匀强磁场,通电导线所受磁场力的方向与Oz轴正方向相同,该磁场的磁感应强度的方向是()A.沿x轴负方向且一定沿x轴负方向B.一定沿y轴负方向C.可能沿z轴正方向D.可能沿x轴负方向答案D3.如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成。当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度。下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是()解析由左手定则可知,图A示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后,图B示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前,图C示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力为零,图D示磁感应强度方向使炮弹受的安培力为零,只有B符合实际。答案B4.如图所示,D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里。在开关S闭合后,导线D所受磁场力的方向是()A.向上B.向下C.向左D.向右解析由右手螺旋定则,软铁芯在导线处的磁场方向向左,由左手定则,导线D受到的磁场力方向向上,选项A正确。答案A5.物理老师在课上做了一个“旋转的液体”实验,实验装置如图所示:装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中,器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连,内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连。接通电源后液体旋转起来。关于这个实验,以下说法正确的是()A.液体中电流由边缘流向中心:从上往下俯视,液体逆时针旋转B.液体中电流由边缘流向中心:从上往下俯视,液体顺时针旋转C.液体中电流由中心流向边缘:从上往下俯视,液体逆时针旋转D.液体中电流由中心流向边缘:从上往下俯视,液体顺时针旋转答案A6.如图所示,三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点,三条导线中通入的电流大小相等,方向垂直纸面向里;通过直导线产生磁场的磁感应强度B=kIr,I为通电导线的电流大小,r为距通电导线的垂直距离,k为常量;则通电导线R受到的磁场力的方向是()A.垂直R,指向y轴负方向B.垂直R,指向y轴正方向C.垂直R,指向x轴正方向D.垂直R,指向x轴负方向答案A7.如图甲是磁电式电流表的结构示意图,蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,如图乙所示,边长为L的正方形线圈中通以电流I,线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外,b导线电流方向垂直纸面向里,a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B,则()A.该磁场是匀强磁场B.该线圈的磁通量为BL2C.a导线受到的安培力方向向下D.b导线受到的安培力大小为BIL解析该磁场明显不是匀强磁场,匀强磁场应该是一系列平行的磁感线,方向相同,故A错误;线圈与磁感线平行,故磁通量为零,故B错误;a导线电流向外,磁场向右,根据左手定则,安培力向上,故C错误;导线b始终与磁感线垂直,故受到的安培力大小一直为ILB,故D正确。答案D8.在磁场中的同一位置,先后引入长度相等的直导线a和b,a、b导线的方向均与磁场方向垂直,但两导线中的电流不同,因此所受到的力也不相同。下面的四幅图象表示的是导线所受到的力F与通过导线的电流I的关系。a、b各自有一组F、I的数据,在图象中各描出一个点。其中正确的是()解析两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点,并且电流方向都与磁场方向垂直,由于磁场方向是不变的,故导线所在处的磁感应强度B是确定的。根据磁感应强度的定义式B=FIL可知,当L确定时,FI,则F-I图象应是一条过原点的直线,故C对。答案C
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