高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力精品习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力精品习题，共11页。
 1.1磁场对通电导线的作用力 课中练一、安培力的方向【课堂引入】1. 按照如图所示进行实验。（1）仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？（2）仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？（3）仔细分析实验现象，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？
 【例题】2. 画出图中各磁场对通电直导线的安培力的方向（与纸面垂直的力只需用文字说明）。
 【课堂练习】3. 如图所示，表示磁场对直线电流的作用力示意图中正确的是（　　）A.  B.  C.  D.  二、安培力的大小【课堂引入】4. （1）在如图所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场（磁感应强度为B）中，得出的安培力F与导线长度l、电流大小I有怎样的关系？（2）当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？（3）当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？
 【例题】5. 如图所示的四幅图中，导体棒的长度均为L，磁场的磁感应强度大小均为B，在各导体棒中通有相同的电流I。则下列选项正确的是（　　）A. 图甲中导体棒所受的安培力大小为BILB. 图乙中导体棒所受的安培力大小为BILC. 图丙中导体棒所受的安培力大小为BILD. 图丁中导体棒所受的安培力大小为BIL     【课堂练习】公式F＝IlBsin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点直线的长度（如图1所示）；相应的电流沿导线由始端流向末端。推论：对任意形状闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零，如图2所示。课堂练习】6. 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是（ ）
 A. F=BILcosθ B. F=BILcosθ C. F=BILsinθ D. F=BILsinθ【课堂练习】7. 将长1m的导线ac从中点b折成如图中所示的形状，放于B=0.08T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入I=25 A的直流电，则整个导线所受安培力的大小为（  ）A. N B. N C. 1 N D. 2N【课堂练习】8. 将一段通电直导线abc从中点b折成，分别放在甲、乙所示的匀强磁场中，甲图中导线所在平面与磁场的磁感线平行，乙图中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中两导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比为A.  B.  C.  D. 【例题】9. 如图所示，两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为l，与电动势为E、内阻不计的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为θ，回路其余电阻不计。为使ab棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为（　　）A. ，水平向右B. ，垂直于回路平面向上C. ，竖直向下D. ，垂直于回路平面向下   【课堂练习】10. 如图所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角（环面轴线为竖直方向），若导电圆环上通有如图所示的恒定电流I，则下列说法不正确的是（　　）A. 导电圆环有收缩的趋势B. 导电圆环所受安培力方向竖直向上C. 导电圆环所受安培力的大小为2BIRD. 导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsin θ三、磁电式电流表【例题】11. 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内，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 【课堂练习】12. 某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将(　　)A. 左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B. 左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C. 左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D. 左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
参考答案1. 【答案】（1）受力的方向改变；（2）受力的方向改变；（3）安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则2. 【答案】【解析】A．无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则，则受力如图
 B．无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则，则受力如图
 C．无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则，则受力如图
 D．无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则，则受力如图
 E．由安培定则可判断出通电导线A处的磁场方向如图所示
 由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图所示
 F．由安培定则可判断出通电导线A处的磁场如图所示
 由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图所示
 3. A【解析】A．伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心垂直纸面向外，四指指向电流方向：向右，根据左手定则判断可知，拇指指向安培力方向：垂直导线向上，A正确；B．通电导线与磁场方向平行，没有安培力，B错误；C．伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心向左，四指指向电流方向：垂直纸面向外，根据左手定则判断可知，拇指指向安培力方向：垂直导线向上，C错误；D．伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心向下，四指指向电流方向：向右，根据左手定则判断可知，拇指指向安培力方向：垂直导线向外，D错误。故选A。4. 【答案】（1）BIl；（2）0；（3）IlBsinθ【详解】（1）F＝BIl（2）0（3）将磁感应强度B沿平行导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示，则B⊥＝Bsinθ，F＝B⊥Il＝IlBsinθ
 5. BD【解析】A．题图甲中，因导体棒与磁场平行，所以安培力为零，A错误；B．题图乙中，导体棒与磁场垂直，则安培力的大小为B正确；C．题图丙中，导体棒与磁场垂直，则安培力的大小为C错误；D．题图丁中，导体棒与磁场成60°角，则安培力的大小为D正确。故选BD。6. A【解析】试题分析：A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故，A正确，B图中，导线和磁场方向垂直，故，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故，D错误故选A7. B【解析】由题意有导线在磁场内有效长度为故整个通电导线受到安培力大小为故B正确，ACD错误；故选B。8. B【详解】设导线的总长为，通过导线的电流为，图甲中导线受到的安培力大小为；图乙中导线受到的安培力的大小为，根据题意有，则有；故选B．9. D【解析】以导体棒为研究对象，受力分析如图所示由金属棒ab受力分析可知，为使ab棒静止，ab受到沿斜面向上的安培力作用时，安培力最小，此时对应的磁感应强度也就最小，由左手定则可知此时磁场方向垂直于回路平面向下，再由平衡关系可知IlB＝mgsin θ其中可得磁感应强度故选D。10. C【解析】若导电圆环上通有如题图所示的恒定电流I，由左手定则可得导电圆环上各小段所受安培力斜向内，导电圆环有收缩的趋势，导电圆环所受安培力方向竖直向上，导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsin θ，故选项A、B、D不符合题意，选项C符合题意．11. D【解析】A. 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；B. 线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；C. 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；D. 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；故选D12. AD【详解】A．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过一周后再次受到同样的安培力而使其转动，故 A正确；B．若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止转动，故B错误；C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，故不能转起来，故C错误；D．若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过半周后电路不导通，转过一周后再次受到同样的安培力而使其转动，故D正确.