1.1 磁场对通电导线的作用力 同步训练（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.1 磁场对通电导线的作用力 同步训练（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 372.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-02 20:54:05 | ||
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文档简介
1.1 磁场对通电导线的作用力 同步训练 2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．下列情景中，关于通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是（ ）
A．通电导线静止，磁场垂直纸面向里
B．磁场与竖直方向的夹角为，电流方向垂直纸面向里
C．磁场竖直向上，导轨水平放置
D．导体棒静止，磁场竖直向上
2．电磁炮利用电磁力沿导轨将弹头加速到很高的速度发射出去，据悉，国产电磁炮的发射速度达到了7马赫以上，射程达到200公里，其工作原理如图所示。当两平行导轨接入电源时，强电流从一导轨流入，经滑块（炮弹）从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，磁感应强度大小与电流大小成正比，即B = kI。忽略轨道的摩擦，关于电磁炮，下列说法正确的是（ ）
A．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块 （炮弹）受到的电磁力增大为原来的4倍
B．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块（炮弹）受到的电磁力也增大为原来的2倍
C．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块（炮弹）射出的动能也增大为原来的2倍
D．若只将导轨长度增大为原来的2倍，则炮弹射出的速度也增大为原来的2倍
3．如图所示，边长为L的等边三角形线框ABC由相同的导体连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，将线框按如图所示方式接入电路，设导体AC受到的安培力大小为F，下列说法正确的是（ ）
A．导体AB受到的安培力大小为F
B．导体BC受到的安培力大小为F
C．导体AB和导体BC受到的安培力的合力大小为F
D．三角形线框ABC受到的安培力的合力大小为
4．如图所示，将六分之一圆弧导线固定于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，圆弧导线两端点A、C连线竖直。若给导线通以方向由A到C、大小为I的恒定电流，圆弧的半径为R，则导线受到的安培力的大小和方向是（ ）
A．，水平向左 B．，水平向右
C．，水平向左 D．，水平向右
5．如图所示，一小段质量为m的通电直导线（电路的其余部分未画出）放置在粗糙的斜面上恰好处于静止状态，电流方向垂直纸面向外。若将一条形磁铁控制在导线的正上方并与斜面成平行状态，磁铁的中线与导线的连线（虚线）正好与斜面相垂直。下列说法中正确的是 （ ）
A．放上磁铁后，斜面对导线的支持力将减小
B．放上磁铁后，斜面对导线的支持力将不变
C．若把磁铁沿平行斜面方向向上移动一小段距离，直导线仍处于静止状态，斜面对导线的摩擦力将增大
D．若把磁铁沿平行斜面方向向上移动一小段距离，直导线仍处于静止状态，斜面对导线的摩擦力将减小
6．如图所示，边长为l、质量为m的等边三角形导线框abc用绝缘细线悬挂于天花板上，导线框中通一逆时针方向的电流I，图中虚线CD过ab边中点和ac边中点。只在CDFE区域加一垂直于导线框所在平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导线框处于静止状态时，细线中的拉力大小为F；若只在ABDC区域中加与上述相同的磁场，导线框处于静止状态时，细线中的拉力大小为（当地重力加速度为g）（ ）
A． B．mg C． D．
7．如图所示，将一段裸铜导线弯成心形，A端与电池正极接触，P、Q端与负极相连的小磁铁良好接触．下列说法正确的是（ ）
A．仅根据裸铜线的转动方向和电池的正负极就能判断小磁铁的N、S极
B．从上向下看，裸铜导线在安培力作用下一定逆时针转动
C．如果磁铁吸附在电池负极的磁极调换一下，心形线框转动的方向不变
D．电池的输出功率等于线圈转动的机械功率
8．如图所示，宽为L的光滑金属导轨与水平面成α角，质量为m的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止。则（ ）
A．磁感应强度B的最小值为
B．若磁场方向竖直向上，磁感应强度的大小为
C．若磁场方向水平向左，磁感应强度的大小为
D．若磁场方向垂直斜面向上，磁感应强度的大小为
二、多选题
9．如图所示，铜棒长，质量，两端由长为的轻铜线悬挂起来，铜棒保持水平，静止于竖直平面内，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动，铜线与竖直方向的最大偏角为（不计空气阻力，，，），铜棒向上摆动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．铜棒的机械能增大 B．铜棒的机械能减小
C．铜棒中通电电流大小为 D．铜棒中通电电流大小为
10．我军自主研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以5倍音速射向200千米外的目标，射程为常规武器的10倍，且破坏力惊人。电磁炮原理可简化如图所示，若炮弹质量为m，水平轨道长L，宽为d，轨道摩擦不计，假设炮弹在轨道上做匀加速运动，要使炮弹达到5倍音速（设音速为v），则（ ）
A．炮弹在轨道上加速的时间为
B．磁场力做的功为
C．磁场力做功的最大功率为
D．磁场力的大小为
11．如图所示，两平行光滑金属导轨间距为L，上端与电动势为E、内阻为r的电源相连，质量为m、电阻为的导体棒垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为30°，导轨电阻不计，在空间施加与导体棒垂直的匀强磁场，使金属棒保持静止，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．若磁场方向水平向右，则金属棒无法静止在导轨上
B．若磁场方向水平向左，则金属棒无法静止在导轨上
C．若磁场方向垂直导轨平面向上，则磁感应强度为最小值，大小为
D．若磁场方向竖直向上，则磁感应强度大小为
12．如图所示,质量为m、长度为l的金属棒放置在横截面为圆弧的光滑轨道上,轨道处在竖直平面内,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通有垂直纸面向外的电流I时,金属棒静止于曲面某点,该点与圆心连线和水平线的夹角为θ,重力加速度为g。则下列说法正确的是 ( )
A.匀强磁场的方向竖直向上
B.匀强磁场的方向竖直向下
C.磁感应强度大小为
D.磁感应强度大小为
三、实验和填空题
13．某学习小组做“探究通电导体在磁场中受力”的实验，实验装置如图所示。三个相同的蹄形磁铁并列放在水平桌面上，一根质量为的导体棒用1、2、3、4四根轻质、等间距导线悬挂起来，其中任意两根导线均可与导体棒和电源构成回路。现忽略边缘效应把导线1、4接在直流电源上。
（1）关于接通电源时可能出现的实验现象，正确的说法是________。
A． 同时改变电流和磁场方向，导体棒摆动方向将改变
B．若仅改变电流或磁场方向，导体棒摆动方向将改变
C．若去掉中间的蹄形磁铁，导体棒摆动幅度一定减小
D．若把导线1、3接在直流电源上并增大电流，导体棒摆动的幅度一定比导线接1、4时的大
（2） 把导线2、4接在直流电源上，测得导线3、4间的长度为L，通过导体的电流为I，导体棒偏离竖直方向的角度为θ。则蹄形磁铁磁极间的磁感应强度为B=_______。
14．如图，把长L=0.5m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向外，若导体棒的电流I等于2A，方向向右，则导体棒受到的安培力大小F=_______N，安培力的方向为竖直向______（填“上”或“下”）
试卷第1页，共3页
试卷第10页，共1页
四、解答题
15．如图所示，PQ和EF为水平平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，导体棒与导轨垂直，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用与棒垂直的细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度大小为B＝2 T，方向竖直向下，g＝10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为了使物体保持静止，应在棒中通入多大的电流？方向如何？
16．水平导轨间距为L=1m，导体棒ab与导轨接触良好且质量m=2kg，导轨和导体棒ab电阻忽略不计；电源电动势E=10V，内阻r=4Ω，定值电阻R=6Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B=6T，磁场方向与水平方向成30°角，导体棒ab始终处于静止状态。重力加速度g=10m/s2。求：
（1）导体棒ab受到的安培力大小；
（2）导体棒ab受到的摩擦力的大小。
17．电磁轨道炮是一种理想的兵器，它的主要原理图如图，炮弹置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离d=0.10m,，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=10g。导轨上电流的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=50.0T，若炮弹出口速度为v=1.0×103m/s，忽略摩擦力与重力的影响。求：
（1） 炮弹的加速度大小；
（2）炮弹受到的安培力大小；
（3） 通过导轨的电流I。
18．如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨上端连接一直流电源，电源的电动势、内阻；金属杆垂直放在导轨上，其有效长度、质量，与导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。空间存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场。要使杆在导轨上保持静止，求：滑动变阻器R接入电路的阻值范围。（其他电阻均不计，重力加速度g取）
参考答案
1．B
2．A
3．D
4．A
5．C
6．A
7．A
8．A
9．AD
10．ABD
11．BC
12．BC
BC
1.0×10-2 下
1 A≤I≤2 A 方向由a指向b
16．（1）6N；（2）3N
17．（1）1.0×105m/s2；（2）1.0×103N；（3）200A
18．
一、单选题
1．下列情景中，关于通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是（ ）
A．通电导线静止，磁场垂直纸面向里
B．磁场与竖直方向的夹角为，电流方向垂直纸面向里
C．磁场竖直向上，导轨水平放置
D．导体棒静止，磁场竖直向上
2．电磁炮利用电磁力沿导轨将弹头加速到很高的速度发射出去，据悉，国产电磁炮的发射速度达到了7马赫以上，射程达到200公里，其工作原理如图所示。当两平行导轨接入电源时，强电流从一导轨流入，经滑块（炮弹）从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，磁感应强度大小与电流大小成正比，即B = kI。忽略轨道的摩擦，关于电磁炮，下列说法正确的是（ ）
A．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块 （炮弹）受到的电磁力增大为原来的4倍
B．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块（炮弹）受到的电磁力也增大为原来的2倍
C．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块（炮弹）射出的动能也增大为原来的2倍
D．若只将导轨长度增大为原来的2倍，则炮弹射出的速度也增大为原来的2倍
3．如图所示，边长为L的等边三角形线框ABC由相同的导体连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，将线框按如图所示方式接入电路，设导体AC受到的安培力大小为F，下列说法正确的是（ ）
A．导体AB受到的安培力大小为F
B．导体BC受到的安培力大小为F
C．导体AB和导体BC受到的安培力的合力大小为F
D．三角形线框ABC受到的安培力的合力大小为
4．如图所示，将六分之一圆弧导线固定于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，圆弧导线两端点A、C连线竖直。若给导线通以方向由A到C、大小为I的恒定电流，圆弧的半径为R，则导线受到的安培力的大小和方向是（ ）
A．，水平向左 B．，水平向右
C．，水平向左 D．，水平向右
5．如图所示，一小段质量为m的通电直导线（电路的其余部分未画出）放置在粗糙的斜面上恰好处于静止状态，电流方向垂直纸面向外。若将一条形磁铁控制在导线的正上方并与斜面成平行状态，磁铁的中线与导线的连线（虚线）正好与斜面相垂直。下列说法中正确的是 （ ）
A．放上磁铁后，斜面对导线的支持力将减小
B．放上磁铁后，斜面对导线的支持力将不变
C．若把磁铁沿平行斜面方向向上移动一小段距离，直导线仍处于静止状态，斜面对导线的摩擦力将增大
D．若把磁铁沿平行斜面方向向上移动一小段距离，直导线仍处于静止状态，斜面对导线的摩擦力将减小
6．如图所示，边长为l、质量为m的等边三角形导线框abc用绝缘细线悬挂于天花板上，导线框中通一逆时针方向的电流I，图中虚线CD过ab边中点和ac边中点。只在CDFE区域加一垂直于导线框所在平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导线框处于静止状态时，细线中的拉力大小为F；若只在ABDC区域中加与上述相同的磁场，导线框处于静止状态时，细线中的拉力大小为（当地重力加速度为g）（ ）
A． B．mg C． D．
7．如图所示，将一段裸铜导线弯成心形，A端与电池正极接触，P、Q端与负极相连的小磁铁良好接触．下列说法正确的是（ ）
A．仅根据裸铜线的转动方向和电池的正负极就能判断小磁铁的N、S极
B．从上向下看，裸铜导线在安培力作用下一定逆时针转动
C．如果磁铁吸附在电池负极的磁极调换一下，心形线框转动的方向不变
D．电池的输出功率等于线圈转动的机械功率
8．如图所示，宽为L的光滑金属导轨与水平面成α角，质量为m的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止。则（ ）
A．磁感应强度B的最小值为
B．若磁场方向竖直向上，磁感应强度的大小为
C．若磁场方向水平向左，磁感应强度的大小为
D．若磁场方向垂直斜面向上，磁感应强度的大小为
二、多选题
9．如图所示，铜棒长，质量，两端由长为的轻铜线悬挂起来，铜棒保持水平，静止于竖直平面内，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动，铜线与竖直方向的最大偏角为（不计空气阻力，，，），铜棒向上摆动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．铜棒的机械能增大 B．铜棒的机械能减小
C．铜棒中通电电流大小为 D．铜棒中通电电流大小为
10．我军自主研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以5倍音速射向200千米外的目标，射程为常规武器的10倍，且破坏力惊人。电磁炮原理可简化如图所示，若炮弹质量为m，水平轨道长L，宽为d，轨道摩擦不计，假设炮弹在轨道上做匀加速运动，要使炮弹达到5倍音速（设音速为v），则（ ）
A．炮弹在轨道上加速的时间为
B．磁场力做的功为
C．磁场力做功的最大功率为
D．磁场力的大小为
11．如图所示，两平行光滑金属导轨间距为L，上端与电动势为E、内阻为r的电源相连，质量为m、电阻为的导体棒垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为30°，导轨电阻不计，在空间施加与导体棒垂直的匀强磁场，使金属棒保持静止，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．若磁场方向水平向右，则金属棒无法静止在导轨上
B．若磁场方向水平向左，则金属棒无法静止在导轨上
C．若磁场方向垂直导轨平面向上，则磁感应强度为最小值，大小为
D．若磁场方向竖直向上，则磁感应强度大小为
12．如图所示,质量为m、长度为l的金属棒放置在横截面为圆弧的光滑轨道上,轨道处在竖直平面内,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通有垂直纸面向外的电流I时,金属棒静止于曲面某点,该点与圆心连线和水平线的夹角为θ,重力加速度为g。则下列说法正确的是 ( )
A.匀强磁场的方向竖直向上
B.匀强磁场的方向竖直向下
C.磁感应强度大小为
D.磁感应强度大小为
三、实验和填空题
13．某学习小组做“探究通电导体在磁场中受力”的实验，实验装置如图所示。三个相同的蹄形磁铁并列放在水平桌面上，一根质量为的导体棒用1、2、3、4四根轻质、等间距导线悬挂起来，其中任意两根导线均可与导体棒和电源构成回路。现忽略边缘效应把导线1、4接在直流电源上。
（1）关于接通电源时可能出现的实验现象，正确的说法是________。
A． 同时改变电流和磁场方向，导体棒摆动方向将改变
B．若仅改变电流或磁场方向，导体棒摆动方向将改变
C．若去掉中间的蹄形磁铁，导体棒摆动幅度一定减小
D．若把导线1、3接在直流电源上并增大电流，导体棒摆动的幅度一定比导线接1、4时的大
（2） 把导线2、4接在直流电源上，测得导线3、4间的长度为L，通过导体的电流为I，导体棒偏离竖直方向的角度为θ。则蹄形磁铁磁极间的磁感应强度为B=_______。
14．如图，把长L=0.5m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向外，若导体棒的电流I等于2A，方向向右，则导体棒受到的安培力大小F=_______N，安培力的方向为竖直向______（填“上”或“下”）
试卷第1页，共3页
试卷第10页，共1页
四、解答题
15．如图所示，PQ和EF为水平平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，导体棒与导轨垂直，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用与棒垂直的细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度大小为B＝2 T，方向竖直向下，g＝10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为了使物体保持静止，应在棒中通入多大的电流？方向如何？
16．水平导轨间距为L=1m，导体棒ab与导轨接触良好且质量m=2kg，导轨和导体棒ab电阻忽略不计；电源电动势E=10V，内阻r=4Ω，定值电阻R=6Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B=6T，磁场方向与水平方向成30°角，导体棒ab始终处于静止状态。重力加速度g=10m/s2。求：
（1）导体棒ab受到的安培力大小；
（2）导体棒ab受到的摩擦力的大小。
17．电磁轨道炮是一种理想的兵器，它的主要原理图如图，炮弹置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离d=0.10m,，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=10g。导轨上电流的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=50.0T，若炮弹出口速度为v=1.0×103m/s，忽略摩擦力与重力的影响。求：
（1） 炮弹的加速度大小；
（2）炮弹受到的安培力大小；
（3） 通过导轨的电流I。
18．如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨上端连接一直流电源，电源的电动势、内阻；金属杆垂直放在导轨上，其有效长度、质量，与导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。空间存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场。要使杆在导轨上保持静止，求：滑动变阻器R接入电路的阻值范围。（其他电阻均不计，重力加速度g取）
参考答案
1．B
2．A
3．D
4．A
5．C
6．A
7．A
8．A
9．AD
10．ABD
11．BC
12．BC
BC
1.0×10-2 下
1 A≤I≤2 A 方向由a指向b
16．（1）6N；（2）3N
17．（1）1.0×105m/s2；（2）1.0×103N；（3）200A
18．