3.4 通电导线在磁场中受到的力 每课一练(人教版选修3-1)

3.4 通电导线在磁场中受到的力

基础夯实

1．关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是()

A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直

C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直

D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直

答案：D

解析：电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力均垂直磁场和电流所确定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，安培力总是垂直电流方向。

2．(2013·烟台高二检测)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()

答案：B

解析：要使炮弹加速，安培力方向必须向右，由左手定则判知B 中磁场方向符合要求，故B 对，A 、C 、D 错。

3．如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O 是转动轴，A 是绝缘手柄，C 是闸刀卡口，M 、N 接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B ＝1T 的匀强磁场中，CO 间距离为10cm ，当磁场力为0.2N 时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO 中通过的电流的大小和方向为( )

A ．电流方向C →O

B ．电流方向O →

C C ．电流大小为1A

D ．电流大小为0.5A 答案：B

解析：由左手定则，电流的方向O →C ，由B ＝F IL 得I ＝F BL ＝2A 。

4．(2013·泰安一中高二检测)

图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导线垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是() A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案：BD

解析：若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e 接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误。

5．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是()

A．线圈向左运动B．线圈向右运动

C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动

答案：A

解析：方法一：电流元法。首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看做一直线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示。根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。只有选项A正确。

方法二：等效法。将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A。也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”。也可判断出线圈向左运动，选A。

6.

如图所示，在磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，用两根细线悬挂长L＝10cm、质量m＝5g的金属杆。

在金属杆中通以稳恒电流，

(1)若悬线受的拉力为零，求金属杆中电流的大小和方向；

(2)若每根悬线所受的拉力为0.1N，求金属杆中的电流的大小和方向(g＝10m/s2)。

答案：(1)0.5A，方向水平向右(2)1.5A，方向水平向左

解析：(1)因为悬线受的拉力为零，所受安培力方向向上

F安＝BIL＝mg

解得：I＝0.5A，方向水平向右。

(2)金属导线在重力mg、悬挂拉力2F和安培力BIL的作用下平衡，

所以有：mg＋BIL＝2F

解得：I＝1.5A，方向水平向左。

能力提升

1．(2013·山西大学附中高二检测)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是()

A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行

B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动

C．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动

答案：ABD

解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故A正确。电表的调零使得当指针处于“0”刻线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故B正确。由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确。

2．在下图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b 两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小为f a、f b，可判断

这两段导线()

A．相互吸引，f a>f b B．相互排斥，f a>f b

C．相互吸引，f a

答案：D

解析：无论开关置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误。开关置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故D正确。

3．(2013·长沙第一中学高二阶段性考试)

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，说明磁铁左端是北极

B．如果台秤示数增大，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