1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力 課后練1. 如圖所示，蹄形磁鐵用柔軟的細(xì)線懸吊在天花板上，在磁鐵兩極的正下方固定著一根水平直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線通以向右的電流時(shí)（　　）A. 磁鐵的N極向紙外、S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對磁鐵的拉力減小B. 磁鐵的S極向紙外、N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對磁鐵的拉力減小C. 磁鐵的N極向紙外、S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對磁鐵的拉力增大D. 磁鐵的S極向紙外、N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對磁鐵的拉力增大2. 如圖所示，一條形磁鐵放在水平地面上，在條形磁鐵的左上方固定一根與磁場垂直的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)（　?。?/span>A. 磁鐵對桌面的壓力減小，且受到向左的摩擦力作用B. 磁鐵對桌面的壓力減小，且受到向右的摩擦力作用C. 磁鐵對桌面的壓力增大，且受到向左的摩擦力作用D. 磁鐵對桌面的壓力增大，且受到向左的摩擦力作用3. 如圖所示，三根長為L的直線電流在空間構(gòu)成等邊三角形，電流的方向垂直紙面向里，電流大小均為I，其中A、B電流在C處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B0，導(dǎo)線C位于水平面上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則導(dǎo)線C受到的靜摩擦力的大小和方向是（　?。?/span>
A. ，水平向左   B. ，水平向右C. ，水平向左   D. ，水平向右4. 如圖所示，兩根通電長直導(dǎo)線a、b平行放置，a、b中通有同方向的電流I和3I，此時(shí)a受到的磁場力為F，若在a、b的正中間再放置一根與 a、b平行共面的通電長直導(dǎo)線c，且通入與a、b同方向電流后，a受到的磁場力變?yōu)?/span>2F，則此時(shí)b受到的磁場力為（　　）A. F B. 2F C. 3F D. 4F5. 長為L的通電直導(dǎo)線放在傾角為θ的光滑斜面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，當(dāng)B方向豎直向上，電流為I1時(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，若B方向改為垂直斜面向上，則電流為I2時(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，電流比值應(yīng)為（　?。?/span>A.  B.  C.  D. 6. 如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中a、b兩條導(dǎo)線長均為，通以圖示方向的電流I，兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則（　?。?/span>A. 該磁場是勻強(qiáng)磁場B. 線圈平面總與磁場方向垂直C. 線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D. 線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)7. 如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ＝30°，金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好．整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時(shí)，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)．要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，可以采取的措施是(　　)A. 增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BB. 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流增大C. 增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θD. 將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變8. 如圖，材質(zhì)相同、粗細(xì)均勻的正方形導(dǎo)體框ABCD，垂直放置于勻強(qiáng)磁場中，將CD兩點(diǎn)接到電源兩端，CD段受到的安培力為F，則此時(shí)導(dǎo)體框受到的安培力的合力大小為（　　）A.  B.  C. 2F D. 3F9. 如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為θ．如果僅改變下列某一個(gè)條件，θ角的相應(yīng)變化情況是（　?。?/span>A. 棒中的電流變大，θ角變大   B. 兩懸線等長變短，θ角變小C. 金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大   D. 磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ角變小10. 通電矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖所示，ab邊與MN平行。關(guān)于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是（　?。?/span>A. 線框有兩條邊所受的安培力方向相同 B. 線框有兩條邊所受的安培力大小相等C. 線框所受的安培力的合力方向向左 D. 線框所受的安培力的合力方向向右11. 一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈和一個(gè)固定的線圈互相垂直絕緣放置且兩線圈的圓心重合，當(dāng)兩線圈都通過如圖所示方向的電流時(shí)，從左向右看，線圈將（　?。?/span>A. 靜止不動(dòng) B. 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C. 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D. 向紙外平動(dòng)12. 如圖，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根豎直放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF，導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN．現(xiàn)從t=0時(shí)刻起，給棒通以圖示方向的電流且電流強(qiáng)度與時(shí)間成正比，即I=kt，其中k為常量，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好．下列關(guān)于棒的速度v、加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象，可能正確的是（　?。?/span>A.   B.  C.   D. 13. 如圖所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點(diǎn)為外側(cè)圓弧的圓心。兩金屬軌道之間的寬度為0.5m，勻強(qiáng)磁場方向如圖所示，大小為0.5T。質(zhì)量為0.05 kg、長為0.5m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的M點(diǎn)。當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以2A的恒定電流時(shí)，金屬細(xì)桿可以沿軌道由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。已知MN＝OP＝1 m，則（g取10 m/s2）（　　）A. 金屬細(xì)桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為5 m/s2B. 金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為5 m/sC. 金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為10 m/s2D. 金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)對每一條軌道的作用力大小為 0.75N14. 如圖所示，在水平地面上固定一對與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源．將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上，且與兩軌道垂直，已知通過導(dǎo)體棒的恒定電流大小為I，方向由a到b，重力加速度為g，在軌道所在空間加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場，使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止．（1）求磁場對導(dǎo)體棒的安培力的大?。?/span>（2）如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場方向，試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值和方向．
15. 如圖，一長為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω．已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2．判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量．
參考答案1. C【解析】先判斷導(dǎo)線的受力，把導(dǎo)線分為左右兩部分，由左手定則知導(dǎo)線左側(cè)受力向內(nèi)、右側(cè)受力向外．導(dǎo)線與磁鐵間的磁場力作用力與反作用力，可判斷磁鐵N極受力向外，S極受力向內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁場逐漸與電流方向垂直，磁場力增加，故繩子對磁鐵的拉力增大，C對．2. C【解析】根據(jù)條形磁體磁感線分布情況得到直線電流所在位置磁場方向，在根據(jù)左手定則判斷安培力方向，如圖：根據(jù)牛頓第三定律，電流對磁體的作用力向右下方；選取磁鐵為研究的對象，磁鐵始終靜止，如圖所示：磁鐵始終靜止，根據(jù)平衡條件，可知通電后支持力變大，方向豎直向上，靜摩擦力變大，方向向左；最后再根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵對桌面的壓力增大。故選C。3. B【解析】A、B電流在C處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B0，根據(jù)力的平行四邊形定則，結(jié)合幾何的菱形關(guān)系，則有：再由左手定則可知，安培力方向水平向左，大小為由于導(dǎo)線C位于水平面處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以導(dǎo)線C受到的靜摩擦力大小為，方向水平向右；
故選B。4. D【解析】開始時(shí)ab受力均為F，相互吸引；加入c后，a受到向右的吸引力，磁場力為2F，則說明a受到c的磁場為F；根據(jù)磁場的對稱性可知，b處磁場與a處磁場大小方向相反；故 b受磁場力大小為3F，方向向左；則可知b受合力為
 3F+F=4F故選D。5. A【解析】若磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向上，根據(jù)左手定則可知安培力水平向右，根據(jù)平衡條件若磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知安培力沿斜面向上，根據(jù)平衡條件則故選A。6. D【解析】A．該磁場明顯不是勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)磁場應(yīng)該是一系列平行的磁感線，方向相同，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知，線圈平面總與磁場方向平行，故B錯(cuò)誤；CD．由左手定則可知，a受到的安培力向上，b受到的安培力向下，故線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。7. AB【解析】A．根據(jù)初始條件受力分析知，因此增大磁感應(yīng)強(qiáng)B，安培力增大，金屬棒能沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，A正確；
B．若增大電流，則安培力將增大，金屬棒將向上運(yùn)動(dòng)，B正確；
C．增大傾角θ，重力分力沿斜面向下分力，金屬棒將向下運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；
D．將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變，安培力將沿斜面向下，因此金屬棒將向下運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤；
故選AB．8. B【解析】均勻的電阻絲組成的正方形導(dǎo)體框，電阻絲CBAD阻值是電阻絲CD阻值的3倍，電阻絲CD與電阻絲CBAD并聯(lián)，所以電阻絲CBAD中電流是電阻絲CD中電流的；電阻絲CBAD在磁場中的有效長度與電阻絲CD的長度相等，則電阻絲CBAD所受安培力是電阻絲CD所受安培力的，即電阻絲CBAD所受安培力為F；電阻絲CD與電阻絲CBAD所受安培力的方向相同，所以三根電阻絲受到的安培力的合力：。故選B。9. A【解析】導(dǎo)體棒受力如圖所示，導(dǎo)體棒平衡，可得：；A．棒中電流I變大，θ角變大，故A正確；B．兩懸線等長變短，θ角不變，故B錯(cuò)誤；C．金屬棒質(zhì)量變大，θ角變小，故C錯(cuò)誤；D．磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ角變大，故D錯(cuò)誤．故選A．10. BD【解析】由安培定則可知導(dǎo)線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反。ab邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd。因ab所處的磁場強(qiáng)，cd所處的磁場弱，故Fab＞Fcd，線框所受合力方向向右。故選BD。  11. B【解析】根據(jù)安培定則，可判斷線圈中心軸線上磁場方向豎直向上，由左手定則可知線圈上部分所受安培力垂直紙面向外，線圈下部分所受安培力垂直紙面向里，則從左向右看，線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所以B正確；ACD錯(cuò)誤；故選B。12. BD【解析】AB.當(dāng)從t=0時(shí)刻起，金屬棒通以電流I=kt，則由左手定則可知，安培力方向垂直紙面向里，使其緊壓導(dǎo)軌，則導(dǎo)致棒在運(yùn)動(dòng)過程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在減小，由于速度與加速度方向相同，則做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)滑動(dòng)摩擦力等于重力時(shí)，加速度為零，則速度達(dá)到最大，其動(dòng)能也最大．當(dāng)安培力繼續(xù)增大時(shí)，導(dǎo)致加速度方向豎直向上，則出現(xiàn)加速度與速度方向相反，因此做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)．故A錯(cuò)誤，B正確；CD.速度與時(shí)間的圖象的斜率表示加速度的大小，由于加速度先向下減小，后向上增大，故C錯(cuò)誤，D正確；故選BD13. D【解析】A．金屬細(xì)桿在水平方向受到安培力作用，安培力大小為金屬細(xì)桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為故A錯(cuò)誤；B．金屬細(xì)桿從M點(diǎn)到P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程，安培力做功為重力做功為設(shè)金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，由動(dòng)能定理得解得故B錯(cuò)誤；C．金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為故C錯(cuò)誤；D．在P點(diǎn)對金屬細(xì)桿，由牛頓第二定律得解得每一條軌道對金屬細(xì)桿的作用力大小為0.75 N，由牛頓第三定律可知金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)對每一條軌道的作用力大小為0.75 N，D正確。故選D。14. 【答案】（1）mgtan α?。?/span>2）　垂直軌道平面斜向上【解析】（1）導(dǎo)體棒受力如圖所示 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知，磁場對導(dǎo)體棒的安培力的大小F安＝mgtan α.（2）要使磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，則要求安培力最?。鶕?jù)受力情況可知，最小安培力F安min＝mgsin α，方向平行于軌道斜向上所以最小磁感應(yīng)強(qiáng)度Bmin＝ ＝根據(jù)左手定則可判斷出，此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)榇怪避壍榔矫嫘毕蛏希?/span>15.【答案】【解析】金屬棒通電后，閉合回路電流導(dǎo)體棒受到安培力根據(jù)安培定則可判斷金屬棒受到安培力方向豎直向下開關(guān)閉合前開關(guān)閉合后 

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊電子課本

1 磁場對通電導(dǎo)線的作用力

版本： 人教版 (2019)

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