高中物理选修3-1(人教版)练习：第三章+第4节+通电导线在磁场中受到的力+Word版含答案

第三章磁场
4 通电导线在磁场中受到的力
A级抓基础
1.如图所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2的过程中，通电导线所受安培力( )
A．数值变大，方向不变
B．数值变小，方向不变
C．数值不变，方向改变
D．数值、方向均改变
答案：B
2．在如图所示各图中，表示磁场B方向、电流I方向及电流受力F方向三者关系正确的是( )
A B
C D
答案：A
3.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，ab与cd 相距为l，则MN所受安培力大小( )
A．F＝BIl B．F＝BIl sin θ
C．F＝
BIl
sin θ
D．F＝BIl cos θ
答案：C
4．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
答案：C
5．如图所示，一根长为L的细铝棒用两根劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中．当电流I方向向右时，两根弹簧缩短；当I的方向向左时，两弹簧伸长，并且相对于平衡位置伸长、缩短的长度都是Δl，则磁场的磁感应强度为多少？
解析：不通电流时，铝棒受力平衡有mg＝2kx；弹簧缩短时，有mg＝2k(x－Δl)＋BIL；
弹簧伸长时，有mg＋BIL＝2k(x＋Δl)，可解得B＝2kΔl LI
.
B级提能力
6.如图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成的．当电源接通后，磁场对流过的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( )
A B
C D
答案：B
7．(多选)通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内．电流方向如图所示，ad边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )
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同
C．线框所受安培力合力向左
D．线框所受安培力合力为零
答案：BC
8.如图所示，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N极
B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是N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
答案：A
9．如图，直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是( )
答案：A
10.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡．由此可知( )
A ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为（m 1－m 2）g
NIL
B ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为mg
2NIL
C ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为（m 1－m 2）g
NIL
D ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg
2NIL
解析：由题目所给条件，先判断出磁场的方向再根据天平的工作原理列出对应关系式．因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场向里．电流反向前，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋NBIL ，其中m 3为线圈质量．电流反向后，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋mg －NBIL .两式联立可得B ＝mg
2NIL
，故选B.
答案：B
11．如图所示，一根质量m ＝50 g ，长L ＝1 m 的导体棒放在倾角θ＝30°的粗糙斜面上，整个装置处于垂直于斜面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度B ＝0.1 T ．试求：
(1)当导体棒通入3 A 的电流时，其处于静止状态下所受的摩擦力大小； (2)若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时，导体棒中通入的电流大小．
解析：由左手定则可知，棒受到的安培力的方向沿斜面向上，大小：F 1＝BI 1L ＝0.1×3×1 N ＝0.3 N ．棒受到的摩擦力的方向向下，由受力平衡得F 1＝mg ＋f .
所以f ＝F 1－mg sin 30°＝0.3－0.05×10×1
2
N ＝0.05 N.
(2)若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时，则安培力的大小与棒沿斜面向下的分力大小相等．
即：F 2＝mg sin 30°＝0.05×10×1
2 N ＝0.25 N.
又：F 2＝BI 2L ，
F′BL ＝
0.25
0.1×1
A＝2.5 A.
所以：I2＝。