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课后练习题

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第一章　安培力与洛伦兹力1　磁场对通电导线的作用力必备知识基础练1.冰箱门软磁条的外部磁感线分布图如图所示,以下说法正确的是(　　)A.磁感线越密的地方磁场越弱B.软磁条内部a位置应为N极C.磁感线与电场线一样真实存在于空间之中D.软磁条内部ab之间的磁感线方向应为由a指向b2.如图所示,金属杆MN中电流为I,与导轨CD夹角为θ,导轨垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小为(　　)A.F=IdB B.F=IdBsin θC.F= D.F=IdBcos θ3.如图所示,电磁炮由电源、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。下列各俯视图正确表示磁场B方向的是(　　)4.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所受安培力的方向是(　　)A.向上 B.向下C.向左 D.向右5.(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电直导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到安培力的大小可能是(　　)A.0.4 N B.0.2 NC.0.1 N D.06.(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2πIRBB.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IRBD.圆弧PQ受到的安培力大小为IRB7.(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0 B.一定为BILC.可能小于BIL D.可能大于BIL关键能力提升练8.将闭合通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入方向垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示,则在通电圆环从刚进入到完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小(　　)A.逐渐增大 B.逐渐变小C.先增大后减小 D.先减小后增大9.将长为1 m的导线ac,从中点b折成如图所示形状,放入B=0.08 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的电流,则整根导线所受安培力大小为多少? 10.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6×10-2 kg的通电直导线,电流I=1 A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳系住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中,t=0时,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2) 11.(2022广东佛山高二期中)如图所示,两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,导轨的一端接有电动势E=3 V、内阻r=0.5 Ω的直流电源,两导轨间的距离L=0.4 m,在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.08 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒始终与金属导轨垂直且接触良好,导体棒的电阻R=1.0 Ω,导体棒恰好刚要滑动,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:(1)ab棒受到的安培力;(2)ab棒与导轨的动摩擦因数μ。 12.如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd,bc边长为l,线框的下半部处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直于纸面向里,线框中通以电流I,方向如图所示,开始时线框处于平衡状态,弹簧处于拉伸状态。现令磁场反向,磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡,在此过程中线框位移的大小Δx为多少?方向如何? 答案：1.D　磁感线的疏密表示磁感应强度的大小,磁感线越密的地方磁感应强度越大,A错误;磁体外部磁感线从N极指向S极,故a位置应该为S极,B错误;磁感线和电场线都不是真实存在的,C错误;磁体内部磁感线由S极指向N极,故软磁条内部ab之间的磁感线方向应为由a指向b,D正确。2.C　题中磁场和电流垂直,θ角仅是导轨与金属杆MN间的夹角,不是电流与磁场的夹角。金属杆MN在磁场中的有效长度为,则MN所受安培力大小为F=,故C正确。3.B　由左手定则可知,图A所示的磁感应强度的方向使炮弹受到的安培力向后,图B所示的磁感应强度的方向使炮弹受到的安培力向前,图C所示的磁感应强度的方向使炮弹受到的安培力为0,图D所示的磁感应强度的方向使炮弹受到的安培力为0,故B符合实际。4.A　由右手螺旋定则,软铁芯在导线D处的磁场方向向左,由左手定则,导线D受到的安培力方向向上,选项A正确。5.BCD　当磁感应强度方向与通电直导线垂直时,安培力有最大值,为F=IlB=2×0.2×0.5 N=0.2 N。当磁感应强度方向与通电直导线平行时,安培力有最小值,为0。随着二者方向夹角的变化,安培力大小在0与0.2 N之间取值,故B、C、D正确,A错误。6.BD　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错误,B正确;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IRB,选项C错误,D正确。7.AC　导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为0,A正确;当导线与磁场方向垂直时,导线受到的安培力最大,为BIL,C正确,B、D错误。8.C　通电圆环受到的安培力大小F=ILB,其中I、B分别为所通电流大小、磁感应强度大小,L指有效长度,它等于圆环所截边界线的长度。由于L先增大后减小,所以安培力先增大后减小,C正确。9.答案 N解析 通电导线受安培力的有效长度为首尾相接的直线段的长度,Lac=2×Lcos 30°= m,故导线所受安培力大小为F=ILacB=25××0.08 N= N。10.答案 5 s解析 导线所受斜面的支持力恰为零时的受力情况如图所示。由平衡条件,得F=而F=BIlB=0.4t(T)代入数据联立解得t=5 s。11.答案 (1)0.4 N,沿两导轨所在平面向上　(2)0.125解析 (1)根据闭合电路欧姆定律得I= A=2 A导体棒受到的安培力为F安=BIL=0.4 N由左手定则可知,安培力沿两导轨所在平面向上。(2)对导体棒受力分析,将重力正交分解,沿导轨方向有F1=mgsin 37°=0.48 NF1>F安根据平衡条件可知,摩擦力沿斜面向上,所以有mgsin 37°=F安+μmgcos 37°解得μ=0.125。12.答案 　方向向下解析 两种情况下安培力方向相反,大小均为F=nBIl,则弹簧弹力的改变量为ΔF=k·Δx=2nBIl,所以Δx=。开始时安培力向上,后来安培力向下,所以线框位移方向向下。