1.1磁场对通电导线的作用力 同步训练题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.1磁场对通电导线的作用力 同步训练题（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 482.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-26 21:12:40 | ||
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文档简介
1.1磁场对通电导线的作用力 精选训练题
一、单项选择题
1．下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度 B和电流所受安培力 F的方向，用“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里；“”表示电流垂直于纸面向里，“ ”表示电流垂直于纸面向外 ，则下列四个答案中正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．关于磁场对通电直导线的作用力，下列说法错误的是（ ）
A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直
C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直
D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面
3．一根长为0.4m，电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的安培力大小不可能是（ ）
A．0.6N B．0.4N C．0.2N D．0
4．如下图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是（ ）
B．
C． D．
5．如图所示，磁场方向竖直向下，电流方向一定的通电直导线ab由图示位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，这个过程中通电直导线所受的安培力（ ）
A．数值变大，方向不变 B．数值变小，方向改变
C．数值不变，方向改变 D．数值不变，方向不变
6．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将（ ）
A．不动 B．转动 C．向左摆动 D．向右摆动
7．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题
8．如图所示，在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中，要使导体棒摆动的幅度增大，以下操作中可行的是（ ）
A．增加磁铁的数量
B．增大导体棒中的电流强度
C．改变导体棒中的电流方向
D．将磁铁更换成磁性较强的
9．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是（ ）
A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线长度变短，θ角变小
C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变大
10．如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面），磁场方向如图中箭头所示．在图（b）中
A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
11．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（ ）
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力向左
D．线框将绕MN转动
12．根据对磁电式电流表的学习，判断以下说法正确的是（ ）
A．指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的
B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大
C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场
D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流有关，而与所处位置无关
13．如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒，金属棒通方向如图甲所示的恒定电流。从t＝0时刻起，使导轨间的磁场随时间按如图乙的规律变化，图甲中B的方向为磁感应强度的正方向，则金属棒（ ）
图甲 图乙
A．一直向右匀加速运动
B．速度在一个周期内先增大后减小
C．受到的安培力随时间周期性变化
D．受到的安培力在一个周期内做功为零
三、解答题
14．如图所示，在与水平面成角的光滑金属导轨间连一电源，在相距为的光滑且平行的金属导轨上放一质量为的金属棒，通以的由b向a的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止。（取）求：
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小；
(2)棒对导轨的压力的大小；
(3)若要取最小值，请求出该磁感应强度的方向和大小。
15．音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机，如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.
(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；
(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．
16．如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2．判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量．
17．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问：
（1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
18．如图所示，电源电动势为3 V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m，两环分别与电源正负极相连。现将一质量为0.06g、电阻为1.5Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触。两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T的匀强磁场。当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求(1)在此位置上棒对每一个环的压力为多少？(2)若已知环半径为0.5m，此位置与环底的高度差是多少？
参考答案
1．A 2．A 3．A 4．B 5．A 6．C 7．A
8．ABD 9．AD 10．BC 11．BC 12．ABD 13．BCD
14．(1)(2)6N(3)当B垂直于斜面向上时，有最小值为
【解析】
(1)金属棒ab受到重力mg、导轨的支持力FN和安培力F作用，力图如图所示
根据平衡条件得
解得
(2)ab棒对导轨的压力与FN大小相等，则有
(3)若要使B取值最小，即安培力F最小．显然当F平行斜面向上时，F有最小值，此时B应垂直于斜面向上，且有
所以
解得
故当B垂直于斜面向上时，有最小值。
15．(1) nBIL ，水平向右 (2) nBILv
【解析】
（1）线圈的右边受到磁场的安培力，共有条边，
故
由左手定则，电流向外，磁场向下，安培力水平向右
（2）安培力的瞬时功率为
16．
【解析】
金属棒通电后，闭合回路电流
导体棒受到安培力
根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下
开关闭合前
开关闭合后
17．（1），；（2），方向水平向右
【解析】
从b向a看侧视图如图所示
(1)水平方向Ff＝F安sin θ
竖直方向FN＋F安cos θ＝mg
又F安＝
联立①②③得FN＝mg－，Ff＝
(2)要使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有
F安′＝mg
Bmin＝
根据左手定则判定磁场方向水平向右．
18．(1)0.5 N；(2)0.2 m
【解析】
(1)从右向左看受力分析如图所示
棒受的安培力为
根据欧姆定律得
根据平衡条件得
解得
根据牛顿第三定律，棒对每一个环的压力为
(2)由图中几何关系有
解得
此位置与圆环底的高度差是答案第1页，共2页
一、单项选择题
1．下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度 B和电流所受安培力 F的方向，用“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里；“”表示电流垂直于纸面向里，“ ”表示电流垂直于纸面向外 ，则下列四个答案中正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．关于磁场对通电直导线的作用力，下列说法错误的是（ ）
A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直
C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直
D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面
3．一根长为0.4m，电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的安培力大小不可能是（ ）
A．0.6N B．0.4N C．0.2N D．0
4．如下图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是（ ）
B．
C． D．
5．如图所示，磁场方向竖直向下，电流方向一定的通电直导线ab由图示位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，这个过程中通电直导线所受的安培力（ ）
A．数值变大，方向不变 B．数值变小，方向改变
C．数值不变，方向改变 D．数值不变，方向不变
6．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将（ ）
A．不动 B．转动 C．向左摆动 D．向右摆动
7．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题
8．如图所示，在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中，要使导体棒摆动的幅度增大，以下操作中可行的是（ ）
A．增加磁铁的数量
B．增大导体棒中的电流强度
C．改变导体棒中的电流方向
D．将磁铁更换成磁性较强的
9．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是（ ）
A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线长度变短，θ角变小
C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变大
10．如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面），磁场方向如图中箭头所示．在图（b）中
A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
11．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（ ）
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力向左
D．线框将绕MN转动
12．根据对磁电式电流表的学习，判断以下说法正确的是（ ）
A．指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的
B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大
C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场
D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流有关，而与所处位置无关
13．如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒，金属棒通方向如图甲所示的恒定电流。从t＝0时刻起，使导轨间的磁场随时间按如图乙的规律变化，图甲中B的方向为磁感应强度的正方向，则金属棒（ ）
图甲 图乙
A．一直向右匀加速运动
B．速度在一个周期内先增大后减小
C．受到的安培力随时间周期性变化
D．受到的安培力在一个周期内做功为零
三、解答题
14．如图所示，在与水平面成角的光滑金属导轨间连一电源，在相距为的光滑且平行的金属导轨上放一质量为的金属棒，通以的由b向a的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止。（取）求：
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小；
(2)棒对导轨的压力的大小；
(3)若要取最小值，请求出该磁感应强度的方向和大小。
15．音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机，如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.
(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；
(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．
16．如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2．判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量．
17．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问：
（1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
18．如图所示，电源电动势为3 V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m，两环分别与电源正负极相连。现将一质量为0.06g、电阻为1.5Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触。两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T的匀强磁场。当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求(1)在此位置上棒对每一个环的压力为多少？(2)若已知环半径为0.5m，此位置与环底的高度差是多少？
参考答案
1．A 2．A 3．A 4．B 5．A 6．C 7．A
8．ABD 9．AD 10．BC 11．BC 12．ABD 13．BCD
14．(1)(2)6N(3)当B垂直于斜面向上时，有最小值为
【解析】
(1)金属棒ab受到重力mg、导轨的支持力FN和安培力F作用，力图如图所示
根据平衡条件得
解得
(2)ab棒对导轨的压力与FN大小相等，则有
(3)若要使B取值最小，即安培力F最小．显然当F平行斜面向上时，F有最小值，此时B应垂直于斜面向上，且有
所以
解得
故当B垂直于斜面向上时，有最小值。
15．(1) nBIL ，水平向右 (2) nBILv
【解析】
（1）线圈的右边受到磁场的安培力，共有条边，
故
由左手定则，电流向外，磁场向下，安培力水平向右
（2）安培力的瞬时功率为
16．
【解析】
金属棒通电后，闭合回路电流
导体棒受到安培力
根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下
开关闭合前
开关闭合后
17．（1），；（2），方向水平向右
【解析】
从b向a看侧视图如图所示
(1)水平方向Ff＝F安sin θ
竖直方向FN＋F安cos θ＝mg
又F安＝
联立①②③得FN＝mg－，Ff＝
(2)要使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有
F安′＝mg
Bmin＝
根据左手定则判定磁场方向水平向右．
18．(1)0.5 N；(2)0.2 m
【解析】
(1)从右向左看受力分析如图所示
棒受的安培力为
根据欧姆定律得
根据平衡条件得
解得
根据牛顿第三定律，棒对每一个环的压力为
(2)由图中几何关系有
解得
此位置与圆环底的高度差是答案第1页，共2页