高中物理人教版 (新课标)选修34 通电导线在磁场中受到的力巩固练习

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修34 通电导线在磁场中受到的力巩固练习，共5页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。



一、选择题


1．关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是( )


A．F、B、I三者必须保持相互垂直


B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直


C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直


D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直


解析：选B.安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直．如果通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确．


2．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．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


解析：选A.赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，由左手定则判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，答案A正确．


3.





图3－4－21


通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图3－4－21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( )


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


解析：选BD.由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反．ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd.因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故Fab＞Fcd，线框所受合力方向向右．


4.





图3－4－22


如图3－4－22，一段导线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(eq \r(2)＋1)ILB


B．方向沿纸面向上，大小为(eq \r(2)－1)ILB


C．方向沿纸面向下，大小为(eq \r(2)＋1)ILB


D．方向沿纸面向下，大小为(eq \r(2)－1)ILB


解析：选A.该导线可以用a和d之间的直导线长为(eq \r(2)＋1)L来等效代替，根据F＝BIL，可知大小为(eq \r(2)＋1)BIL，方向根据左手定则可得出．选项A正确．


5.





图3－4－23


用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让两者等高平行放置，如图3－4－23所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有( )


A．两导线环相互吸引


B．两导线环相互排斥


C．两导线环无相互作用力


D．两导线环先吸引后排斥


解析：选A.通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，两者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．


6.





图3－4－24


如图3－4－24所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )


A．水平向左


B．水平向右


C．竖直向下


D．竖直向上


解析：选D.先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.


7.





图3－4－25


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3－4－25所示．过c点的导线所受安培力的方向( )


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


解析：选C.根据直线电流相互作用的规律可知a与c相互吸引，b与c也相互吸引，所以导线c所受的合力方向一定指向左边且与ab边垂直，故C选项正确．


8.





图3－4－26


如图3－4－26所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( )


A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极


B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极


C．无论如何台秤的示数都不可能变化


D．以上说法都不正确


解析：选A.如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A正确，B、C、D错误．


9.





图3－4－27


如图3－4－28所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是( )


A．B＝mgeq \f(sinα,IL)，方向垂直斜面向上


B．B＝mgeq \f(sinα,IL)，方向垂直斜面向下


C．B＝mgeq \f(csα,IL)，方向垂直斜面向下


D．B＝mgeq \f(csα,IL)，方向垂直斜面向上


解析：选A.由左





手定则可知，若要使安培力和物体受到的重力和支持力平衡，磁场的方向应垂直于斜面向上，由平衡条件列方程得：


mgsinα＝ILB，


解得B＝eq \f(mgsinα,IL)，故选A.





二、计算题


10．如图3－4－28所示，在倾角为37°





图3－4－28


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拴住不动，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，设t＝0，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)


解析：支





持力为0时导线的受力如图所示，


由平衡条件得：


F安＝eq \f(mg,tan37°)＝eq \f(6×10－2×10,0.75) N


＝0.8 N


由F安＝BIL得


B＝eq \f(F安,IL)＝eq \f(0.8,1×0.4)T＝2 T


由B＝0.4t得t＝eq \f(B,0.4)＝eq \f(2,0.4)s＝5 s.


答案：5 s


11.





图3－4－29


如图3－4－29所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，导体棒的质量m＝0.2 kg，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M＝0.3 kg，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在导体棒中通入多大的电流？方向如何？


解析：为了使物体匀速上升，导体棒所受安培力方向应向左，由左手定则可知，导体棒中的电流方向应为a→b.


由平衡条件得：BIL＝Mg＋μmg


解得：I＝eq \f(Mg＋μmg,BL)＝2 A


答案：2 A 方向a→b


12．如图3－4－30所示，两平行光滑导轨相距为L





图3－4－30


＝20 cm，金属棒MN的质量为m＝10 g，电阻R＝8 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，方向竖直向下，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，当开关S闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ＝45°，g取10 m/s2.





解析：MN受力分析如图所示，因MN平衡，所以有mgsin θ＝BILcs θ①


由闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R＋R1＋r)②


由①②并代入数据得：R1＝7 Ω.


答案：7 Ω