1.1 磁场对通电导线的作用力 练习题（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.1 磁场对通电导线的作用力 练习题（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 160.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-08 11:41:54 | ||
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文档简介
1 磁场对通电导线的作用力
1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用。关于安培力的方向,下列说法中正确的是( )
A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同
B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直
C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度方向
垂直
D.安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂直
2.在图中,标出磁场B的方向,通电直导线中电流I的方向,以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是( )
3.在赤道上空,水平放置一根通以由西向东的电流的直导线,则此导线( )
A.受到竖直向上的安培力 B.受到竖直向下的安培力
C.受到由南向北的安培力 D.受到由西向东的安培力
4.如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则棒MN所受安培力大小( )
A.F=BId B.F=BIdsin θ C.F= D.F=BIdcos θ
5.(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到安培力的大小可能是( )
A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0 N
6.如图所示,直角形导线abc通以恒定电流I,两段导线的长度分别为3L和4L,导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中,则导线受到安培力的合力为( )
A.3BIL,方向b→c
B.4BIL,方向b→a
C.7BIL,方向垂直于ac连线斜向上
D.5BIL,方向垂直于ac连线斜向上
7. (多选)如图所示,通电导体棒静止于水平导轨上,棒的质量为m,长为L,通过的电流大小为I且垂直纸面向里,匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角,则导体棒受到的( )
A.安培力大小为BIL B.安培力大小为BILsin θ
C.摩擦力大小为BILcos θ D.支持力大小为mg+BILcos θ
8.磁电式电流表的构造如图(甲)所示,在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈,转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,如图(乙)所示。当电流通过线圈时,线圈在安培力的作用下转动,螺旋弹簧被扭动,线圈停止转动时满足NBIS=kθ,式中N为线圈的匝数,S为线圈的面积,I为通过线圈的电流,B为磁感应强度,θ为线圈(指针)偏角,k是与螺旋弹簧有关的常量,由题中的信息可知( )
A.该电流表的刻度是均匀的
B.线圈转动过程中受到的安培力的大小变大
C.若线圈中通以如图(乙)所示的电流时,线圈将沿逆时针方向转动
D.更换k值更大的螺旋弹簧,可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即)
9.如图所示,质量为0.12 kg的裸铜棒,长为20 cm,两头与长度均为20 cm的软导线相连,吊在B=0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中。现在通以恒定电流I,铜棒将向纸面里摆起,最大摆角为37°,不计空气阻力,g取10 m/s2,那么铜棒中电流的大小和方向分别为( )
A.I=4 A,方向从a指向b
B.I=4 A,方向从b指向a
C.I=9 A,方向从a指向b
D.I=9 A,方向从b指向a
10. 如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时,在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平又重新平衡。由此可知( )
A.磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为
B.磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为
C.磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为
D.磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为
11. 如图所示,在一个范围足够大、磁感应强度B=0.40 T的水平匀强磁场中,用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态,且金属棒与磁场方向垂直。已知金属棒长l=0.20 m,质量m=0.020 kg,g取 10 m/s2。
(1)若棒中通有I=2.0 A的向左的电流,求此时金属棒受到的安培力的大小;
(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,求此时棒中通有电流的大小。
12. 如图所示,光滑的平行导轨间距为L,倾角为θ,处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源,电路中有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,将质量为m的导体棒由静止释放,求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。
13.如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形金属导轨上,两导轨相互平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中;当开关闭合时,导体棒中的电流为I,开始向纸面外滑动,最终静止在与竖直方向成37°角的位置,重力加速度为g,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)判断磁场的磁感应强度方向;
(2)求磁场的磁感应强度大小;
(3)求每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。
参考答案
1.D 2.C 3.A 4.C 5.BCD 6.D
7.AD 解析: 对导体棒受力分析,建立坐标系如图所示,由于导体棒与磁场垂直,故安培力大小FA=BIL。根据平衡条件得Ff=FAsin θ,mg+
FAcos θ=FN,解得Ff=BILsin θ,FN=mg+BILcos θ。故A、D正确,B、C错误。
8.A
9.B 解析:铜棒上摆的过程,根据动能定理得BIL·Lsin 37°-mgL(1-
cos 37°)=0,代入数据解得I=4 A,根据铜棒将向纸面里摆起可知,安培力方向向里,根据左手定则可知,电流方向从b到a。
10.B 解析:因为电流反向时,右边再加砝码才能重新平衡,所以此时安培力竖直向上,由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里。电流反向前,有m1g=m2g+m3g+NBIL,其中m3为线圈质量;电流反向后,有m1g=m2g+ m3g+mg-NBIL。两式联立可得B=,故选B。
11. 解析:(1)此时金属棒受到的安培力大小F1=IlB=0.16 N。
(2)悬线拉力恰好为零,金属棒沿竖直方向受重力和安培力,
由金属棒静止可知安培力F2=mg
此时金属棒中的电流I′===2.5 A。
答案:(1)0.16 N (2)2.5 A
12. 解析:对导体棒受力分析,如图所示。
由牛顿第二定律得mgsin θ-BILcos θ=ma
由闭合电路欧姆定律得E=I(R+r)
由以上两式解得a=gsin θ-。
答案:gsin θ-
13.解析:(1)导体棒受到的安培力向外,根据左手定则可知磁场方向竖直向下。
(2)从左向右看导体棒受力分析如图所示
由受力平衡得=tan 37°
解得B=
即磁场的磁感应强度大小为。
(3)两个导轨对导体棒的支持力为2FN,满足2FNcos 37°=mg
解得FN=mg
即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg。
答案:(1)竖直向下 (2) (3)mg
1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用。关于安培力的方向,下列说法中正确的是( )
A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同
B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直
C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度方向
垂直
D.安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂直
2.在图中,标出磁场B的方向,通电直导线中电流I的方向,以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是( )
3.在赤道上空,水平放置一根通以由西向东的电流的直导线,则此导线( )
A.受到竖直向上的安培力 B.受到竖直向下的安培力
C.受到由南向北的安培力 D.受到由西向东的安培力
4.如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则棒MN所受安培力大小( )
A.F=BId B.F=BIdsin θ C.F= D.F=BIdcos θ
5.(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到安培力的大小可能是( )
A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0 N
6.如图所示,直角形导线abc通以恒定电流I,两段导线的长度分别为3L和4L,导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中,则导线受到安培力的合力为( )
A.3BIL,方向b→c
B.4BIL,方向b→a
C.7BIL,方向垂直于ac连线斜向上
D.5BIL,方向垂直于ac连线斜向上
7. (多选)如图所示,通电导体棒静止于水平导轨上,棒的质量为m,长为L,通过的电流大小为I且垂直纸面向里,匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角,则导体棒受到的( )
A.安培力大小为BIL B.安培力大小为BILsin θ
C.摩擦力大小为BILcos θ D.支持力大小为mg+BILcos θ
8.磁电式电流表的构造如图(甲)所示,在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈,转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,如图(乙)所示。当电流通过线圈时,线圈在安培力的作用下转动,螺旋弹簧被扭动,线圈停止转动时满足NBIS=kθ,式中N为线圈的匝数,S为线圈的面积,I为通过线圈的电流,B为磁感应强度,θ为线圈(指针)偏角,k是与螺旋弹簧有关的常量,由题中的信息可知( )
A.该电流表的刻度是均匀的
B.线圈转动过程中受到的安培力的大小变大
C.若线圈中通以如图(乙)所示的电流时,线圈将沿逆时针方向转动
D.更换k值更大的螺旋弹簧,可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即)
9.如图所示,质量为0.12 kg的裸铜棒,长为20 cm,两头与长度均为20 cm的软导线相连,吊在B=0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中。现在通以恒定电流I,铜棒将向纸面里摆起,最大摆角为37°,不计空气阻力,g取10 m/s2,那么铜棒中电流的大小和方向分别为( )
A.I=4 A,方向从a指向b
B.I=4 A,方向从b指向a
C.I=9 A,方向从a指向b
D.I=9 A,方向从b指向a
10. 如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时,在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平又重新平衡。由此可知( )
A.磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为
B.磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为
C.磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为
D.磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为
11. 如图所示,在一个范围足够大、磁感应强度B=0.40 T的水平匀强磁场中,用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态,且金属棒与磁场方向垂直。已知金属棒长l=0.20 m,质量m=0.020 kg,g取 10 m/s2。
(1)若棒中通有I=2.0 A的向左的电流,求此时金属棒受到的安培力的大小;
(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,求此时棒中通有电流的大小。
12. 如图所示,光滑的平行导轨间距为L,倾角为θ,处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源,电路中有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,将质量为m的导体棒由静止释放,求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。
13.如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形金属导轨上,两导轨相互平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中;当开关闭合时,导体棒中的电流为I,开始向纸面外滑动,最终静止在与竖直方向成37°角的位置,重力加速度为g,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)判断磁场的磁感应强度方向;
(2)求磁场的磁感应强度大小;
(3)求每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。
参考答案
1.D 2.C 3.A 4.C 5.BCD 6.D
7.AD 解析: 对导体棒受力分析,建立坐标系如图所示,由于导体棒与磁场垂直,故安培力大小FA=BIL。根据平衡条件得Ff=FAsin θ,mg+
FAcos θ=FN,解得Ff=BILsin θ,FN=mg+BILcos θ。故A、D正确,B、C错误。
8.A
9.B 解析:铜棒上摆的过程,根据动能定理得BIL·Lsin 37°-mgL(1-
cos 37°)=0,代入数据解得I=4 A,根据铜棒将向纸面里摆起可知,安培力方向向里,根据左手定则可知,电流方向从b到a。
10.B 解析:因为电流反向时,右边再加砝码才能重新平衡,所以此时安培力竖直向上,由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里。电流反向前,有m1g=m2g+m3g+NBIL,其中m3为线圈质量;电流反向后,有m1g=m2g+ m3g+mg-NBIL。两式联立可得B=,故选B。
11. 解析:(1)此时金属棒受到的安培力大小F1=IlB=0.16 N。
(2)悬线拉力恰好为零,金属棒沿竖直方向受重力和安培力,
由金属棒静止可知安培力F2=mg
此时金属棒中的电流I′===2.5 A。
答案:(1)0.16 N (2)2.5 A
12. 解析:对导体棒受力分析,如图所示。
由牛顿第二定律得mgsin θ-BILcos θ=ma
由闭合电路欧姆定律得E=I(R+r)
由以上两式解得a=gsin θ-。
答案:gsin θ-
13.解析:(1)导体棒受到的安培力向外,根据左手定则可知磁场方向竖直向下。
(2)从左向右看导体棒受力分析如图所示
由受力平衡得=tan 37°
解得B=
即磁场的磁感应强度大小为。
(3)两个导轨对导体棒的支持力为2FN,满足2FNcos 37°=mg
解得FN=mg
即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg。
答案:(1)竖直向下 (2) (3)mg