第一章　1 一、選擇題(本題共5小題，每題7分，共35分)1．下列圖中，電流I的方向、磁場B的方向和磁場對電流作用力F的方向的關(guān)系錯誤的是(　A　)解析：由左手定則可知，A圖中磁場對電流作用力F的方向豎直向上，所以A錯誤；而B、C、D都符合左手定則。本題選錯誤的，故選A。2.如圖所示，在方框中有一能產(chǎn)生磁場的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線(電流方向如圖中箭頭方向)，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是下面哪個(　C　)解析：根據(jù)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，由左手定則判定導(dǎo)線處于垂直紙面向外的磁場中，根據(jù)右手定則可判只有C選項(xiàng)符合要求，故選C。3．如圖所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c，其中c最長，b最短，c為一直徑與b等長的半圓，將裝置置于向下的勻強(qiáng)磁場中。在接通電源后，三導(dǎo)體棒中有等大的電流通過，則三導(dǎo)體棒受到安培力的大小關(guān)系為(　C　)A．Fa>Fb>Fc B．Fa＝Fb＝FcC．Fa>Fb＝Fc D．Fb<Fa<Fc解析：設(shè)a、b兩導(dǎo)體棒的長度分別為La和Lb，c的直徑為d，由于三根導(dǎo)體棒都與勻強(qiáng)磁場垂直，則a、b、c三導(dǎo)體棒所受的安培力大小分別為Fa＝ILaB，Fb＝ILbB，Fc＝IdB，其中La>Lb＝d，則有Fa>Fb＝Fc，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯誤。4. (2020·江西省九江一中高二上學(xué)期期末)將圓柱形強(qiáng)磁鐵吸在干電池的負(fù)極，強(qiáng)磁鐵的N極朝上S極朝下，金屬導(dǎo)線折成上端有一支點(diǎn)，下端開口的導(dǎo)線框，使導(dǎo)線框的頂端支點(diǎn)和底端分別與電源的正極和磁鐵都接觸良好但不固定，這樣整個線框就可以繞電池旋轉(zhuǎn)起來。下列判斷正確的是(　C　)A．線框能旋轉(zhuǎn)起來，是因?yàn)殡妶隽?/span>B．俯視觀察，線框沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)C．電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率D．導(dǎo)線框?qū)⑸舷抡駝?/span>解析：線框能旋轉(zhuǎn)起來，是因?yàn)橥妼?dǎo)線在磁場中受到安培力的緣故，選項(xiàng)A錯誤；磁體的上面為N極，產(chǎn)生斜向上的輻射狀的磁感線，由于磁感線是閉合曲線，故磁感會向下到達(dá)S極，導(dǎo)線的右半部分有向下的電流回到電池負(fù)極，根據(jù)左手定則可知受到垂直紙面向外的磁場力，同理左半部分受到垂直紙面向里的磁場力，可知俯視觀察，線框沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，選項(xiàng)BD錯誤；電池輸出的電功率一部分要轉(zhuǎn)化成線框的熱功率，則電池的輸出功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率，選項(xiàng)C正確。5. (多選)(2020·山西省運(yùn)城高二上學(xué)期期中)如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)臺秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖所示，在加上電流后的一小段時(shí)間內(nèi)，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是(　AD　)A．F1>F2 B．F1<F2C．彈簧長度將變長 D．彈簧長度將變短解析：磁鐵的磁感線在它的外部是從N極到S極，因?yàn)殚L直導(dǎo)線在磁鐵的中心偏左位置，所以此處的磁感線是斜向右上的，電流的方向垂直紙面向里，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線受磁鐵給的安培力方向是斜向右下，長直導(dǎo)線是固定不動的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導(dǎo)線給磁鐵的反作用力方向就是斜向左上的；將這個力在水平和豎直分解，因此光滑平板對磁鐵支持力減小，由于在水平向左產(chǎn)生分力，所以彈簧產(chǎn)生壓縮，彈簧長度將變短。故AD正確，BC錯。二、非選擇題6．(10分)(2021·浙江省紹興市高級中學(xué)高一下學(xué)期檢測)如圖所示，金屬桿垂直放置于間距為L的水平平行金屬導(dǎo)軌上，并處于豎直向上，磁感線強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，已知電池電動勢為E，內(nèi)阻為r，金屬桿連入電路的電阻為R，其他電阻均不計(jì)。則閉合開關(guān)瞬間：(1)細(xì)桿所受安培力水平向左還是水平向右？(2)電路中電流I多大？(3)細(xì)桿所受安培力F多大？答案：(1)水平向右；(2)；(3)解析：(1)由左手定則可知，安培力方向：水平向右。(2)由閉合電路歐姆定律可知，閉合開關(guān)瞬間電流I＝。(3)細(xì)桿所受安培力大小F＝BIL＝。7．(15分)(2020·遼寧省沈陽市東北育才學(xué)校高二上學(xué)期期中)電磁炮是利用磁場對電流的作用力，把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使炮彈發(fā)射出去的。如圖所示，把兩根足夠長的互相平行的銅制軌道放在磁場中，軌道之間放有質(zhì)量為m的炮彈，炮彈架在長為L、質(zhì)量為M的金屬架上，當(dāng)有大的電流I1通過軌道和炮彈時(shí)，炮彈與金屬架在磁場力的作用下，獲得v1速度時(shí)的加速度為a，當(dāng)有更大的電流I2通過軌道和炮彈時(shí)，炮彈最終以最大速度v2脫離金屬架并離開軌道，求垂直于軌道平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？(設(shè)金屬架與炮彈在運(yùn)動過程中所受的總阻力與速度平方成正比)。答案：解析：設(shè)運(yùn)動中受總阻力Ff＝kv2，炮彈與金屬架在磁場力和阻力合力作用下加速，根據(jù)牛頓第二定律，獲得v1速度時(shí)，有：BI1L－kv＝(M＋m)a，當(dāng)炮彈速度最大時(shí)，有：BI2L＝kv，解得垂直軌道的磁感強(qiáng)度為：B＝。一、選擇題(本題共4小題，每題7分，共28分)1．(2021·安徽省定遠(yuǎn)縣西片三校高二下學(xué)期檢測)如圖所示，用三條細(xì)線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細(xì)均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5 g的導(dǎo)線繞制而成，三條細(xì)線呈對稱分布，穩(wěn)定時(shí)線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形磁鐵，磁鐵的中軸線OO′垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5 T，方向與豎直線成30°角，要使三條細(xì)線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為(　A　)A．0.1 A　　　　　　 B．0.2 AC．0.05 A D．0.01 A解析：設(shè)圓環(huán)的半徑為r，則圓環(huán)的質(zhì)量為：m環(huán)＝2πr×2.5×10－3kg，磁場的水平分量為Bsin30°，環(huán)受到的安培力為：F＝Bsin30°×I×2πr，由于環(huán)所受向上的安培力等于環(huán)的重力，則有：2πr×2.5×10－3×10＝Bsin30°×I×2πr，解得：I＝0.1 A，故選A。2.如圖所示，兩個完全相同且相互絕緣、正交的金屬環(huán)，可沿軸線OO′自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)通以圖示方向電流，沿OO′看去會發(fā)現(xiàn)(　D　)A．A環(huán)、B環(huán)均不轉(zhuǎn)動B．A環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，B環(huán)也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，兩環(huán)相對不動C．A環(huán)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動，B環(huán)也順時(shí)針轉(zhuǎn)動，兩環(huán)相對不動D．A環(huán)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動，B環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，兩者吸引靠攏至重合為止解析：利用結(jié)論法求解：A、B兩環(huán)電流相互行平，故相互吸引，二者相互靠攏，直至重合，故D正確。 3．(多選)(2021·安徽省阜陽市高二調(diào)研)圖中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)線垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、 f，分別接到兩個不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動。下列說法正確的是(　BD　)A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動解析：若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動，A項(xiàng)錯誤，同理判定B、D選項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤。4．(多選) (2020·浙江省杭州市高二上學(xué)期期末)如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd＝135°，流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。關(guān)于導(dǎo)線abcd所受到的磁場的作用力的合力，下列說法正確的是(　AC　)A．方向沿紙面垂直bc向上，大小為(＋1)ILBB．方向沿紙面垂直bc向下，大小為(＋1)ILBC．若在紙面內(nèi)將abcd逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°，力的大小不變D．若在紙面內(nèi)將abcd逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，力的大小減半解析：由安培力公式F＝BIL，與左手定則，可得ab段導(dǎo)線的安培力方向垂直于導(dǎo)線與磁感線構(gòu)成的平面并斜向左。同理cd段導(dǎo)線的安培力方向垂直于導(dǎo)線與磁感線構(gòu)成的平面并斜向右。因此由平行四邊形定則對這兩個安培力進(jìn)行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段與cd段導(dǎo)線的安培力的合力為BIL，方向豎直向上； 而bc段安培力的大小為BIL，方向是豎直向上。則導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力大小為(＋1)BIL，方向是豎直向上。若在紙面內(nèi)將abcd旋轉(zhuǎn)任何角度，力的大小均不變，故A、C正確，B、D錯誤。二、非選擇題5．(12分)(2020·廣州市荔灣區(qū)高二上學(xué)期期末)兩條相距L＝1.0 m的水平金屬導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒AB，處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，如圖甲所示。已知導(dǎo)體棒質(zhì)量m＝1.0 kg，棒中通以方向從A到B的電流I時(shí)，導(dǎo)體棒所受安培力向右，其加速度a跟電流I的關(guān)系圖像如圖乙所示，可認(rèn)為滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，取g＝10 m/s2。求：(1)磁場的方向；(2)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)及磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。答案：(1)豎直向上　(2)μ＝0.05　B＝0.25 T解析：(1)安培力向右，電流向內(nèi)，根據(jù)左手定則可知，磁場的方向豎直向上。(2)設(shè)導(dǎo)體棒所受最大靜摩擦力為f，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，有：f＝μmg①由圖乙，當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I1＝2.0 A時(shí)，導(dǎo)體棒所受安培力恰好等于最大靜摩擦力，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，有：BI1L＝f②當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I2＝4.0 A時(shí)，加速度a＝0.50 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，得：BI2L－f＝ma③聯(lián)立①②③式，代入數(shù)值，得：μ＝0.05，B＝0.25 T

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1 磁場對通電導(dǎo)線的作用力

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