2024-2025學(xué)年試題物理（選擇性人教版2019）第一章1-磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力

1.磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力課后訓(xùn)練鞏固提升一、基礎(chǔ)鞏固1.(多選)關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通有恒定電流的直導(dǎo)線的作用力大小,下列說法正確的是()A.通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向平行時(shí)作用力最大B.通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)作用力最大C.作用力的大小跟導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向的夾角無關(guān)D.通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向斜交時(shí)肯定有作用力答案:BD解析:安培力方向既垂直于通電導(dǎo)線方向,又垂直于磁場(chǎng)方向。當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),安培力最大,當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí),安培力為零,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確。通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向斜交時(shí),可將磁場(chǎng)沿平行于導(dǎo)線方向和垂直于導(dǎo)線方向進(jìn)行分解,垂直于導(dǎo)線方向的磁場(chǎng)為有效磁場(chǎng),安培力不為零,選項(xiàng)D正確。2.在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,已經(jīng)標(biāo)出了電流I和磁場(chǎng)B以及磁場(chǎng)對(duì)電流作用力F三者的方向,其中錯(cuò)誤的是()答案:C解析:根據(jù)左手定則可知A、B、D正確;C圖中電流方向和磁場(chǎng)方向平行,不受安培力,故C錯(cuò)誤。本題考查左手定則的應(yīng)用,意在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。3.一根容易發(fā)生形變的彈性導(dǎo)線兩端固定,導(dǎo)線中通有電流,方向豎直向上。當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí),導(dǎo)線呈直線狀態(tài);當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右和垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),如圖所示,描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖正確的是()答案:D解析:用左手定則可判斷出,A中導(dǎo)線所受安培力為零,B中導(dǎo)線所受安培力垂直于紙面向里,C、D中導(dǎo)線所受安培力向右,導(dǎo)線受力以后的彎曲方向應(yīng)與受力方向一致,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。4.電磁彈射是采用電磁的能量來推動(dòng)被彈射的物體向外運(yùn)動(dòng),電磁炮就是利用電磁彈射工作的。電磁炮的原理如圖所示,則炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力的方向是()A.豎直向上 B.豎直向下C.水平向左 D.水平向右答案:C解析:由左手定則可知,炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力的方向是水平向左,故選C。5.如圖所示,導(dǎo)線框中電流為I,導(dǎo)線框垂直于磁場(chǎng)放置,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ef與gh相距為d,則MN所受安培力大小為()A.F=BId B.F=BIdsinθC.F=BIdsinθ D.F=BId答案:C解析:MN與磁場(chǎng)方向垂直,并且MN的長(zhǎng)度為dsinθ,所以F=IlB=IBdsinθ。本題考查安培力的大小6.如圖所示,放在馬蹄形磁體兩極之間的導(dǎo)體棒ab處于水平狀態(tài),當(dāng)通有自b到a的電流時(shí),導(dǎo)體棒受到方向向右、大小F=1N的磁場(chǎng)力的作用,已知導(dǎo)體棒在馬蹄形磁體內(nèi)部的長(zhǎng)度l=5cm,通過導(dǎo)體棒的電流大小I=10A。求:(1)導(dǎo)體棒中的電流在其右側(cè)同一水平高度處所形成的磁場(chǎng)的方向;(2)馬蹄形磁體中導(dǎo)體棒所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。答案:(1)豎直向上(2)2T解析:(1)由安培定則可知,導(dǎo)體棒中的電流在其右側(cè)同一水平高度所形成的磁場(chǎng)方向豎直向上。(2)由公式F=IlB,可知B=F解得B=2T。二、能力提升1.(多選)如圖所示,三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反。下列說法正確的是()A.L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直C.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶3D.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為3∶3答案:BC解析:因三根導(dǎo)線中電流相等、兩兩等距,則由對(duì)稱性可知兩兩之間的作用力大小均相等。因平行電流間同向吸引、反向排斥,各導(dǎo)線受力如圖所示。由圖中幾何關(guān)系可知,L1所受磁場(chǎng)作用力F1的方向與L2、L3所在平面平行,L3所受磁場(chǎng)作用力F3的方向與L1、L2所在平面垂直,A錯(cuò)誤,B正確。設(shè)單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線兩兩之間作用力的大小為F,由幾何關(guān)系可得L1、L2單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小為2Fcos60°=F,L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小為2Fcos30°=3F,故C正確,D錯(cuò)誤。此題考查了電流間的作用力及疊加原理,意在提高學(xué)生的綜合分析能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。2.(多選)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式電流表。這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁體和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的。當(dāng)線圈通以如圖乙所示的恒定電流(b端電流方向垂直于紙面向內(nèi))時(shí),下列說法正確的是()A.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí),b端受到的安培力方向向上B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),螺旋彈簧被扭動(dòng),阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)C.線圈通過的電流越大,指針偏轉(zhuǎn)角度越小D.電流表表盤刻度均勻答案:BD解析:由左手定則可判定,當(dāng)線圈在如題圖乙所示的位置時(shí),b端受到的安培力方向向下,故A錯(cuò)誤;當(dāng)通電后,處于磁場(chǎng)中的線圈受到安培力作用,使其轉(zhuǎn)動(dòng),螺旋彈簧被扭動(dòng),則線圈受到彈簧的阻力,從而阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng),故B正確;線圈中通過的電流越大,線圈受到的安培力越大,指針偏轉(zhuǎn)的角度越大,C錯(cuò)誤;在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),線圈平面始終與磁感線平行,且線圈左右兩邊所在之處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等,故表盤刻度均勻,D正確。此題考查磁電式電流表的原理及特點(diǎn),意在提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。3.(多選)如圖甲所示,揚(yáng)聲器中有一線圈處于磁場(chǎng)中,當(dāng)音頻電流信號(hào)通過線圈時(shí),線圈帶動(dòng)紙盆振動(dòng),發(fā)出聲音。俯視圖乙表示處于輻向磁場(chǎng)中的線圈(線圈平面平行于紙面),磁場(chǎng)方向如圖乙中箭頭所示,在圖乙中()A.當(dāng)電流沿順時(shí)針方向時(shí),線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里B.當(dāng)電流沿順時(shí)針方向時(shí),線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外C.當(dāng)電流沿逆時(shí)針方向時(shí),線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里D.當(dāng)電流沿逆時(shí)針方向時(shí),線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外答案:BC解析:將線圈看作由無數(shù)小段直導(dǎo)線組成,由左手定則可以判斷,當(dāng)電流沿順時(shí)針方向時(shí),線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;當(dāng)電流沿逆時(shí)針方向時(shí),線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。4.一重力不計(jì)的直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方,如圖所示,如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以方向由a到b的電流,則導(dǎo)線ab受到安培力的作用后的運(yùn)動(dòng)情況為()A.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管答案:D解析:先由安培定則判斷通電螺線管的南、北兩極,找出導(dǎo)線左、右兩端磁場(chǎng)的方向,并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向,如圖甲所示?？梢耘袛鄬?dǎo)線受到安培力作用后從上向下看按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng);再分析導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時(shí)導(dǎo)線位置的磁場(chǎng)方向,再次用左手定則判斷導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向,如圖乙所示,可知導(dǎo)線還要靠近螺線管,所以D正確,A、B、C錯(cuò)誤。本題考查安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),意在提高學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力,提高學(xué)生的科學(xué)思維。5.如圖所示,一長(zhǎng)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(chǎng)中,已知B的大小為0.1N/(A·m),磁場(chǎng)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(shì)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(zhǎng)量均為0.5cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長(zhǎng)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。答案:豎直向下0.01kg解析:金屬棒通電后,閉合回路中的電流I=ER=12V2金屬棒受到的安培力大小為F=BIl=0.06N由左手定則判斷可知金屬棒受到的安培力方向豎直向下。該彈簧的勁度系數(shù)為k,由平衡條件知,開關(guān)閉合前,2kx=mg開關(guān)閉合后,2k(x+Δx)=mg+F代入數(shù)值解得m=0.01kg。6.如圖所示,在平行傾斜固定的導(dǎo)軌上端接入電動(dòng)勢(shì)E=50V,內(nèi)阻r=1Ω的電源和滑動(dòng)變阻器R,導(dǎo)軌的寬度d=0.2m,傾角θ=37°。質(zhì)量m=0.11kg的導(dǎo)體棒ab垂直置于導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,整個(gè)裝置處在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻不計(jì)?，F(xiàn)調(diào)節(jié)R使桿ab靜止不動(dòng)。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)ab棒受到的最小安培力F1和最大安培力F2;(2)滑動(dòng)變阻器R有效電阻的取值范圍。答案:(1)0.2N2.2N(2)9Ω≤R≤109Ω解析:本題考查了安培力作用下導(dǎo)體的狀態(tài)分析,意在提高學(xué)生的綜合分析能力,提高學(xué)生的科學(xué)思維。(1)由題意知,當(dāng)ab棒剛要向下運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力最小,當(dāng)ab棒剛要向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力