高中物理人教版选修3-1能力提升测试卷 ：第三章+第4节通电导线在磁场中受到的力+Word版含解析

第4节　通电导线在磁场中受到的力
1.大，线圈偏转的角度越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过的电流大小；线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随之改变。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
考点一
安培力的方向
1.
把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内，如图所示，当线圈通以图示方向的电流时，线圈将(　　)
A．发生转动，同时远离磁铁
B．发生转动，同时靠近磁铁
C．不发生转动，只靠近磁铁
D．不发生转动，只远离磁铁
答案　B
解析　由右手螺旋定则可以知道，线圈向外一面为S极，因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁，B正确。
考点二
安培力的大小
2.
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MN所受安培力大小(　　)
A．F＝BId B．F＝BIdsinθ
C．F＝ D．F＝BIdcosθ
答案　C
解析　题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN间夹角，不是电流与磁场的夹角，所以有效长度为MN的长度，C正确。
考点三
安培力作用下的导体棒的平衡
3.
如图所示，长L、质量为m的金属杆ab，被两根竖直的金属丝静止吊起，金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。当金属杆中通有方向a→b的电流I时，每根金属丝的拉力大小为T。当金属杆通有方向b→a的电流I时，每根金属丝的拉力大小为2T。则磁场的磁感应强度B的大小为________。
答案　
解析　导体ab受重力、安培力、金属丝的拉力而平衡。
当ab中的电流方向由a到b时，安培力向上，由平衡条件得
2T＋BIL＝mg
当ab中的电流由b到a时，安培力向下，由平衡条件得
4T＝BIL＋mg
解方程组得B＝。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.
如图所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近。当导线mn中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是(　　)
A．向左运动 B．向右运动
C．以mn为轴转动 D．静止不动
答案　B
解析　线框中通有电流，ad和bc两导线同时受到通电导线mn的作用力，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”可得ad、bc所受安培力都向右，所以合力向右，B正确。
2.
一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘，垂直放置，且两个线圈的圆心重合。当两线圈通以如图所示方向的电流时，从左向右看，则线圈L1将(　　)
A．不动 B．顺时针转动
C．逆时针转动 D．向纸外平动
答案　C
解析　将线圈L1分成前后两个部分(靠近做题人的部分为前)，将每部分分割成无数个电流元，线圈L1处于线圈L2产生的磁场中，根据右手螺旋定则判断L2产生的磁场，线圈L2内部磁场方向垂直于纸面向里，根据安培定则得，线圈L1前半部分受到的安培力竖直向上，线圈后半部分受到的安培力竖直向下，所以从左向右看，线圈L1逆时针转动，C正确。
3．如图所示，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(　　)
答案　B
解析　由左手定则可知，图A磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后，图B磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前，图C、D磁感应强度方向使炮弹受到的安培力为零，只有B正确。
4．(多选)如图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为θ的导轨上，导轨和杆间不光滑，通有电流时，杆静止在导轨上，下图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是(　　)
答案　AB
解析　A图中细杆受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则细杆不受摩擦力，A正确；B图中细杆受重力、竖直向上的安培力，若重力与安培力相等，则二力平衡，细杆不受摩擦力，B正确；C图中细杆受重力、竖直向下的安培力、支持力，要想处于平衡，细杆一定受摩擦力，C错误；D图中细杆受重力、水平向左的安培力、支持力，要想处于平衡，细杆一定受摩擦力，D错误。
5．如图所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2的过程中，通电导线所受安培力是(　　)
A．数值变大，方向不变
B．数值变小，方向不变
C．数值不变，方向改变
D．数值，方向均改变
答案　B
解析　安培力F＝BIL，电流不变，垂直磁场方向的直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直B、I所决定的平面，所以安培力的方向不变，B正确。
6.
如图所示，一根长L＝0.2 m的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I＝5 A的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度B＝0.6 T，方向竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin37°＝0.6)
答案　0.8 N
解析　
从侧面看，对棒受力分析如图所示，安培力的方向由左手定则判断出为水平向右，
F＝BIL＝0.6×5×0.2 N＝0.6 N。
由平衡条件得重力mg＝＝0.8 N。
7.
质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小。
答案　BILcosθ＋mg　BILsinθ
解析　导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，
如图所示。
由平衡条件有：Ff＝Fsinθ，
FN＝Fcosθ＋mg，其中F＝BIL，
解得：FN＝BILcosθ＋mg，
Ff＝BILsinθ。