高二物理选修1-1第二章磁场-三、磁场对通电导线的作用同步测试

三、磁场对通电导线的作用同步测试
一、单选题
1.关于磁场力的方向下列说法中正确的（）．
A. 一定与磁场垂直而不一定与通电导线垂直
B. 一定与通电导线垂直而不一定与磁场垂直
C. 与磁场及通电导线都不一定垂直
D. 与磁场及通电导线都一定垂直
2.把长0.10m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．当导线中通过的电流为
3.0A时，该直导线受到的安培力的大小为1.5×10﹣3N．则该匀强磁场的磁感应强度大小为（）
A. 4.5×10﹣3 T
B. 2.5×103 T
C. 2.0×102T
D. 5.0×10﹣3T
3.下列图中磁感应强度B、电流I和安培力F之间的方向关系错误的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是（）
A. 此过程中磁感应强度B逐渐减小
B. 此过程中磁感应强度B先增大后减小
C. 此过程中磁感应强度B的最大值为mgtanα
IL D. 此过程中磁感应强度B的最小值为mgsinα
IL
5.如图所示直径为d的圆环中通有顺时针方向的电流I，以通过圆心的虚线为界线，左侧有垂直圆环平面向外的匀强磁场，右侧有垂直圆环平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小都为B，则对圆环受到的安培力情况正确的是（）
A. 受到的安培力的合力为0
B. 受到的安培力的合力大小为BdI，方向垂直虚线向右
C. 受到的安培力的合力大小为2BdI，方向垂直虚线向左
D. 受到的安培力的合力大小为2BdI，方向垂直虚线向右
6.如图所示，在竖直绝缘的平台上，一个带正电的小球以水平速度v0抛出，落在地面上的A点，若加一垂直纸面向里的匀强磁场，则小球的落点( )
A. 仍在A点
B. 在A点左侧
C. 在A点右侧
D. 无法确定
7.如图所示，三根通电长直导线P、Q、R均垂直纸面放置，ab为直导线P、Q连线的中垂线，P、Q中电流强度的大小相等、方向均垂直纸面向里，R中电流的方向垂直纸面向外，则R受到的磁场力可能是（）
A. F1
B. F2
C. F3
D. F4
8.长为L的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B 方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态，若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡
状态，电流比值I1
I2
应为（）
A. 1
cosθB. cosθ C. sinθ D. 1
sinθ
9.如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B=kI / r,I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，k为常量；则通电导线R受到的磁场力的方向是( )
A. 垂直R，指向y轴正方向
B. 垂直R，指向y轴负方向
C. 垂直R，指向x轴正方向
D. 垂直R，指向x轴负方向
10.将一直导线垂直于磁场方向放置在磁场中。

当导线中没有电流时，磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，磁场对导线有力的作用。

由此可猜想：磁场对运动电荷有力的作用。

猜想的主要依据是（）A. 磁场是由运动电荷产生的 B. 导线中存在正电荷和负电荷
C. 电流是电荷定向运动形成的
D. 导线中存在可以自由移动的电荷
11.如图示，在水平匀强磁场中，用两根相同的细导线水平悬挂粗细均匀的直导体棒MN，棒中通以从M到N的电流I，此时绳子受力是F，为使F=0，可采用下列方法中的（）
A. 把电流增大到某一值
B. 把电流减小到某一值
C. 使电流反向
D. 使磁场反向
12.如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷。

导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B。

当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的高。

由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（）
A. IB
|q|aU ，负 B. IB
|q|aU
，正 C. IB
|q|bU
，负 D. IB
|q|bU
，正
二、填空题
13.在磁感应强度为0.3T的匀强磁场中，有一根与磁场方向垂直的长2m的导线，当导线中的电流为0.5A时，导线所受安培力为________N．
14.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流I。

用F N表示磁铁对桌面的压力，用F f表示桌面对磁铁的摩擦力。

则导线中通电后与通电前比较：F N________（变大、变小，不变）；F f________
15.光滑绝缘杆与水平面保持θ角，磁感应强度为B的匀强磁场充满整个空间，一个带正电q，质量为m，可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为________。

16.“上海光源”发出的光，是接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时产生的电磁辐射。

如图所示，若带正电的粒子以某一速率进入匀强磁场后，在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，已知粒子的电荷量为q，质量为m，磁感应强度为B，则其运动的角速度ω＝________。

粒子运行一周所需要的时间称为回旋周期。

如果以上情况均保持不变，仅增加粒子进入磁场的速率则回旋周期________（填“增大” “不变”或“减小”）。

三、综合题
17.如图所示, 匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，一倾角为α= 60∘的光滑斜面上,静止一根长为
L=1 m，重G=3 N，通有电流I=3 A的金属棒.求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）导体棒对斜面的压力大小.
18.如图所示，水平导体棒AB被两根竖直细线悬挂，置于垂直纸面向里的匀强磁场中，已知磁场的磁感应强度B＝0.5T，导体棒长L＝1m，质量m＝0.4kg，重力加速度g＝10m/s2，在导体棒中通入恒定电流，求
（1）细线中拉力刚好为0时电流I的大小和方向；
（2）保持电流I的方向不变，大小变为I′＝3A时，细线中的拉力T的大小。

19.间距为L＝2 m的足够长的金属直角导轨如下图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面.质量均为m＝0.1 kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置形成闭合回路.细杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，导轨的电阻不计，细杆ab、cd接入电路的电阻分别为R1＝0.6 Ω，R2＝0.4 Ω.整个装置处于磁感应强度大小为B＝0.50 T、方向竖直向上的匀强磁场中(图中未画出).当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动，且t＝0时，F＝1.5N，g＝10 m/s2.
（1）求ab杆的加速度a的大小；
（2）求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小；
（3）若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做的功为5.2 J，求该过程中ab杆所产生的焦耳热。

参考答案
1. D
2. D
3. D
4. D
5. D
6. C
7. C
8. A
9. B 10. C 11. A 12. D
13. 0.3
14. 变小；0
15.mgcosθ
qB
16.qB
；不变
m
17. （1）解：由左手定则知金属棒受水平向右的安培力，对金属棒进行受力分析，运用合成法，如图；
由平衡条件得：F安=BIL=Gtanα
=√3T
则B=Gtanα
IL
=6N
（2）解：由上图，根据三角函数关系知：N=G
cosα
18. （1）解：若悬线拉力恰好为零，说明重力和安培力大小相等，即mg=BIL
解得I=8A
通过左手定则可知受到的安培力竖直向上，电流向右
（2）解：导体棒长为L=1m，磁感应强度B=0.5T，电流为3A，并且导体棒和磁场垂直，所以导体棒受到的安培力大小为F=BIL=0.5×3×1N=1.5N
对导体棒进行受力分析有2T+F=mg
解得T=1.25N
19. （1）解：由题可知，在t=0时，F=1.5N，对ab杆进行受力分析，由牛顿第二定律得F−μmg=ma 代入数据解得a=10m/s2
（2）解：从d向c看，对cd杆进行受力分析，如图所示
当cd杆速度最大时，ab杆的速度大小为v，有F f=mg=μF N F N=F
安
F
安
=BIL
I=BLv
R1+R2
综合以上各式，解得v=2m/s
（3）解：整个过程中，ab杆发生的位移x=v2
2a =22
2×10m
=0.2m
对ab杆应用动能定理，有W F−μmgx−W安=1
2
mv2代入数据解得W安=4.9J
根据功能关系得Q总=W安
所以ab杆上产生的热量Q ab=R1
R1+R2
Q=2.94J。