1.1 磁场对通电导线的作用力 课后练习（Word版含答案）

1.1、磁场对通电导线的作用力
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（　　）
A．通电导体棒在磁场中某处所受安培力为零，则该处磁感应强度一定为零
B．通电导体棒在磁场中某处所受安培力方向与该处磁感应强度方向相同
C．磁场中穿过线圈的磁通量为零的地方，该处磁感应强度一定为零
D．磁感应强度的单位是特斯拉，
2．下列与磁场有关的说法中正确的是（ ）
A．磁场是假想的，不是客观存在的物质
B．描述磁场的磁场线是客观存在的
C．磁场的强弱与放入其中导线的电流有关
D．通电导线在磁场中受力的大小与放置的方向有关
3．如图所示，把一根通电的硬直导线ab用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是(　　)
A．向上
B．向下
C．垂直纸面向外
D．垂直纸面向里
4．如图所示，一根导线位于磁感应强度大小为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB=BC=CD=DE=L，且∠C=120°、∠B=∠D=150°。现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为（　　）
A．BIL B．（2+）BIL
C．4BIL D．（2+）BIL
5．下列图中磁感应强度B、电流I和安培力F之间的方向关系错误的是(　 　)
A． B．
C． D．
6．在如图所示磁场中，ab 是闭合电路的一段导体，ab 中的电流方向为 由a向b，则 ab 受到的安培力的方向为
A．向上 B．向下 C．向里 D．向外
7．指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时，其N极指向如图中虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极指向北偏东)所示。则以下判断正确的是(　　)
A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通由东向西的电流
B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通由西向东的电流
C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通由北向南的电流
D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通由南向北的电流
8．如图所示，三根等长直导线、和垂直纸面并固定于等边三角形的三个顶点上，导线通有方向垂直纸面向里的电流，而导线、通有方向垂直纸面向外的电流，设每根导线在三角形的中心的磁感应强度大小均为，则（ ）
A．处的磁感应强度的大小为
B．处的磁感应强度的大小为
C．处的磁感应强度的方向与边垂直
D．导线和导线所受安培力之比为
9．如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流，P、Q为MN连线上两点，且MP＝PN＝NQ，则下面说法正确的是（）
A．磁感应强度Bp＞BQ
B．磁感应强度Bp＜BQ
C．将同一电流元分别放置于P、Q两点、所受安培力一定有Fp＞Fq．
D．将同一电流元分别放置于P、Q两点，所受安培力一定有Fp10．一通电直导线用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置（如下正面图）．在通电导线所处位置加上匀强磁场后，导线偏离平衡位置一定角度静止，如下侧面图．如果所加磁场的强弱不同，要使导线偏离竖直方向角，则所加磁场的方向所处的范围是（以下选项中各图，均是在侧面图的平面内画出的，感应强度的大小未按比例画）（ ）
A． B． C． D．
11．如题图所示，纸面内有一半径为R的单匝环形闭合线圈，线圈中通有恒定电流I，整个环形线圈处于垂直纸面的匀强磁场中（图中未画出），磁感应强度大小为B．则该环形线圈所受磁场作用力大小为（　　）
A． B． C． D．0
12．如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈、两边通以图示方向的电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则（ ）
A．该磁场为匀强磁场
B．线圈将逆时针转动
C．线圈平面总与磁场方向垂直
D．线圈转动过程中两边、受安培力大小不变
13．如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线处于同一竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，可以
A．将a、c端接电源正极，b、d端接电源负极
B．将b、d端接电源正极，a、c端接电源负极
C．将a、d端接电源正极，b、c端接电源负极
D．将a端接电源的正极，b接c，d端接电源的负极
14．根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的炮弹发射装置—电磁炮，它的基本原理如图所示，下列结论中正确的是（　　）
A．要使炮弹沿导轨向右发射，必须通以自N向M的电流
B．要想提高炮弹的发射速度，可适当增大电流
C．要想提高炮弹的发射速度，可适当增大磁感应强度
D．使电流和磁感应强度的方向同时反向，炮弹的发射方向亦将随之反向
15．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有两根彼此靠近且平行的长直导线a和b放在纸面内，导线长度均为L。导线中通有如图所示的相反方向电流，a中电流为I，b中电流为2I，a受到的磁场力大小为F1，b受到的磁场力大小为F2.已知通有电流i的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小满足B∝，则（　　）
A．导线a的电流在导线b处产生的磁场方向垂直纸面向里
B．F2=2F1
C．F2 < 2F1
D．导线a的电流在导线b处产生的磁感应强度大小为
二、填空题
16．在磁感应强度为0.3T的匀强磁场中，有一根与磁场方向垂直的长2m的导线，当导线中的电流为0.5A时，导线所受安培力为__________N．
17．在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，放置一根与磁场方向垂直的长度为4m的通电直导线，导线中电流为10A，则该导线所受安培力大小为_____N
18．如图所示，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为________，方向为________，受到的支持力为________．
19．如图，在同一水平面内的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量的金属棒放在宽为的导轨上当金属棒中通以的电流时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到时，金属棒获得的加速度，则磁场的磁感强度为_______T.
综合题
20．如图所示，在倾角为θ＝的斜面上，固定一宽L＝0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。金属导轨是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：
(1)金属棒所受到的安培力的大小；
(2)滑动变阻器R接入电路中的阻值。
21．如图所示，间距L=20cm的两条平行光滑金属导轨，下端与一电源和定值电阻相连，导轨平面跟水平面成30°角，电源电动势E=6.0V，内阻r=0.4Ω，定值电阻R=0.8Ω，电路其他部分电阻不计．导轨上水平放置一根金属棒MN．若在导轨所在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场，当磁感应强度B=1.0T时，金属棒MN恰好能静止在导轨上．g取10m/s2．则：
（1）电路中电流强度I是多大？
（2）金属棒MN受到的安培力F是多大？
（3）金属棒MN的质量m是多少？
22．两条金属导轨上水平放置一根导电棒ab，处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，导电棒质量为1.2kg，长1m。当导电棒中通入3A电流时，它可在导轨上匀速滑动，若电流强度增大为5A时，导电棒可获得2m/s2的加速度，求装置所在处的磁感强度的大小。
23．画出下列各图中通电直导线A受到的安培力的方向（或做必要文字说明）_________,_____________.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．当通电导体棒与磁场平行时，所受安培力为零，故导体棒受到安培力为零，该处的磁感应强度不一定为零，A错误；
B．由左手定则可知，通电导体棒在磁场中某处所受安培力方向与该处磁感应强度方向垂直，B错误；
C．磁场中穿过线圈的磁通量为零的地方，该处磁感应强度不一定为零，可能是线圈与磁场平行，C错误；
D．磁感应强度的单位是特斯拉，由
可知，，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．磁场虽然看不见、摸不着，但它是客观存在的物质，A错误；
B．描述磁场的磁场线是虚拟的，现实并不存在，B错误；
C．磁场的强弱由磁场本身决定，与放入其中导线的电流无关，C错误；
D．通电导线在磁场中受力的大小与磁感应强度大小、电流大小、以及导线放置的方向有关，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁场等效为N极在右端的条形磁铁产生的磁场．根据左手定则可知，导线a端所受安培力垂直纸面向里，选项D正确．
4．D
【详解】
据图和几何关系求得AE间的距离为
据安培力公式
故选D。
5．D
【详解】
A．图中根据左手定则知，电流所受的安培力方向竖直向上．故A正确，不符合题意；
B．图中根据左手定则知，电流所受的安培力方向水平向右．故B正确，不符合题意；
C．图中根据左手定则知，电流所受的安培力方向垂直电流方向斜向上，故C正确，不符合题意；
D．图中根据左手定则知，电流所受的安培力方向水平向左．故D错误，符合题意。
故选D。
6．C
【详解】
根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向下穿过手心，则手心朝上．四指指向电流方向，则指向纸外，拇指指向右侧，故导线受到的安培力向里，故ABD错误，C正确．故选C．
7．C
【详解】
A．导线东西放置，通有向西的电流，根据安培定则可知，小磁针N极将向南偏转，故A错误；
B．导线东西放置，通有向东的电流，根据安培定则可知，小磁针N极不偏转，故B错误；
C．导线南北放置，通有向南的电流时，根据安培定则可知，小磁针N极将向东偏转，故可能转向图中实线所示位置，故C正确；
D．导线南北放置，通有向北的电流，根据安培定则可知，小磁针N极将向西偏转，与图中实线所示位置相反，故D错误；
故选C。
8．B
【详解】
ABC．根据安培定则可知，三根导线在O处产生的磁场如图
每根导线在三角形的中心的磁感应强度大小均为，根据磁场的叠加原理，利用几何关系，解得处的磁感应强度的大小为，方向与的方向相同，则与AB边不垂直，故AC错误B正确；
D．因三根等长直导线、和垂直纸面并固定于等边三角形的三个顶点上，则每根导线在另外两点产生的磁场的磁感应强度大小相等，设为B，根据安培定则可知，导线分别在A、B两点产生的磁场如图（1）（2）
根据磁场的叠加原理，利用几何关系可知，A点的磁感应强度为B，B点磁感应强度为，
则导线所受安培力
导线所受安培力
则导线和导线所受安培力之比为，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
AB．根据右手定则可知，M在P的磁场方向向上，N在P点的磁场也向上，则叠加后P点合磁场向上；M在Q的磁场方向向上，N在Q点的磁场向下，则叠加后Q点的合磁场向下，且小于P点的磁场大小，选项A正确，B错误；
CD．电流元所受的安培力的大小与电流元的放置方向有关，则无法比较同一电流元分别放置于P、Q两点所受安培力的大小，选项CD错误．
10．A
【详解】
对导体棒受力分析可知导体棒受到的安培力与重力和绳子的拉力的合力大小相等，方向相反，故由左手定则可以判断出磁场的方向范围；A正确BCD错误
11．D
【详解】
将线圈电流分成若干段，每段都有与其对称的一段，依据左手定则，可知关于每段与对称一段的安培力方向相反，结合矢量的合成法则，可知，环形线圈所受的磁力的合力为零。
故选D。
12．D
【详解】
A．该磁场不是匀强磁场而是均匀辐向磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线方向相同，故A错误；
B．由左手定则可知，a受到的安培力向上，b受到的安培力向下，故线圈顺时针旋转，故B错误；
C．由图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故C错误；
D．a、b导线始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小总为IlB，故D正确。
故选D。
13．ABD
【详解】
将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极，或者将a端接电源的正极，b接c，d端接电源的负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场方向向上，再根据左手定则可知MN受到的安培力向外，则M N垂直纸面向外运动，符合题意．故AD正确．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场方向向下，再根据左手定则可知MN受到的安培力向外，则M N垂直纸面向外运动，符合题意．故B正确．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场方向向下，再根据左手定则可知MN受到的安培力向里，则M N垂直纸面向里运动，不符合题意．故C错误．故选ABD．
14．BC
【详解】
A．电磁炮是靠安培力加速，要使炮弹沿导轨向右发射，则安培力向右，由左手定则可判断MN中的电流方向为MN，A错误；
BC．要想提高炮弹的发射速度，应增大安培力，由可得，BC正确；
D．使电流和磁感应强度方向同时反向，安培力方向不变，D错误。
故选BC。
15．AC
【详解】
A．由安培定则可知，导线a的电流在导线b处产生的磁场方向垂直纸面向里，A项正确；
BCD．设匀强磁场的磁感应强度为B0，由B∝可得a在b处产生的磁场的磁感应强度B1与b在a处产生的磁场的磁感应强度B2的关系为
B2=2B1
则安培力
F1=（B0+B2）IL
F2=2（B0+B1）IL
可见
F2 < 2F1
联立解得
B1=
BD两项错误；C项正确；
故选AC。
16．0.3
【详解】
由安培力公式可得。
17．20
【详解】
电流的方向与磁场方向垂直，根据安培力的公式可得，则导线所受的安培力为
18． BILsinα　 水平向右 mg－BILcosα
【详解】
ab棒受力如图所示：
因为棒ab处于静止状态，由水平方向受力平衡可得：，方向水平向右；设支持力为FN，根据竖直方向上受力平衡得：，则．
19．4.8
【详解】
金属棒匀速运动的时候满足：
BI1L=f …①
加速运动的时候满足：
BI2L-f=ma …②
联立①②代入数据得：
B=4.8T
20．(1)；(2)
【详解】
(1)金属棒静止在金属导轨上受到重力、支持力和沿斜面向上的安培力，由受力平衡
代入数据得
(2) 由
F安=BIL
解得：
设滑动变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路欧姆定律得
代入数据得
21．（1）5A（2）1N（3）
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律可知：；
（2）根据安培力公式可知安培力大小为：，平行斜面向上；
（3）由于金属棒处于静止状态，则根据平衡条件得到：
则整理可以得到：．
22．B=1.2T
【详解】
匀速运动有：摩擦力等于安培力
加速运动时，安培力和摩擦力的合力提供加速度
联立解得
B=1.2T
23． 安培力方向垂直于导线斜向左下方, 安培力平行于斜面向上，
【详解】
让磁场垂直穿过手心，四指指向电流方向，则拇指指向为安培力方向，如图所示
　
答案第1页，共2页