人教版物理选修1-1练习：第2章 磁场 2.3磁场对通电导线的作用 Word版含解析

三、磁场对通电导线的作用
/课时过关·能力提升
基础巩固
1关于磁感应强度,下列说法中正确的是(　　)
A.若长为L、电流为I的导体在某处受到的磁场力为F,则该处的磁感应强度必为
??
????
B.由B=
??
????
知,??与??成正比,与????成反比
C.由B=
??
????
知,一小段通电导体在某处不受磁场力,说明该处一定无磁场
D.磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
解析:本题考查对磁感应强度的理解。磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的,与是否放通电导体无关。定义磁感应强度是对它的一种测量,在测量中要求一小段通电导体的放置方位,力F应是在放置处受到的最大力,也就是通电导体应垂直于磁场放置才行。故选项A、B、C错误,选项D正确。
答案:D
2如图所示,磁场对直流电的作用示意图,其中不正确的是0(　　)
/
解析:用左手定则判断选项A、B、D受力方向都正确,只有选项C方向不正确。
答案:C
/
3如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.2 T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度L=0.2 m,导线中电流I=1 A。该导线所受安培力F的大小为(　　)
A.0.01 N　　　　　　　B.0.02 N
C.0.03 N D.0.04 N
解析:根据安培力的表达式F=BIL得F=0.2 T×1 A×0.2 m=0.04 N。
答案:D
4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,要使导体棒摆动幅度增大,以下操作中可行的是0(　　)
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A.减少磁铁的数量
B.更换成磁性较弱的磁铁
C.改变导体棒中的电流方向
D.增大导体棒中的电流
解析 使得导体棒摆动的力是安培力,要使棒的摆动幅度增大,只有选项D对。
答案:D
5关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系,下列说法中错误的是(　　)
A.电流方向反向时,导体受力方向改变
B.磁场方向反向时,导体受力方向改变
C.电流方向和磁场方向同时反向,导体的受力方向改变
D.电流方向和磁场方向同时反向,导体的受力方向不变
解析:由左手定则可知,只使其中一个反向,则受力方向一定变化,当两个都反向时,则不变化。
答案:C
6由磁感应强度的定义式B=
??
????
可知,磁场中某处的磁感应强度的大小(　　)
A.随通电导线中的电流I的减小而增大
B.随IL乘积的减小而增大
C.随通电导线所受磁场力F的增大而增大
D.与F、I、L均无关系
解析:B=
??
????
是磁感应强度的定义式,仅仅给出磁感应强度的表达式而已,而事实上,磁感应强度是描述磁场强弱的物理量,只与磁场本身有关,与安培力、电流、导线长度均无关系。
答案:D
/
7如图所示,把长L=0.15 m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2 T 的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,若导体棒中的电流I=2.0 A,方向向左,则导体棒受到的安培力大小F=　　　　　　　　 N,安培力的方向为竖直向　　　(选填“上”或“下”)。?
解析:由安培力的公式得
导体棒所受安培力F=BIL=1.0×10-2×2.0×0.15 N=3.0×10-3 N。
由左手定则可知,安培力的方向竖直向下。
答案:3.0×10-3　下
能力提升
1如图所示,已知磁场与电流的方向,图中又画出了通电导线在磁场中所受安培力的方向,那么正确的是(　　)
/
解析:由于F、B、I三者的方向关系满足左手定则,由左手定则知,选项B正确,选项A、D错误;C图中,B与I平行,导线不受安培力,故选项C错误。
答案:B
2同一段通电直导线,放在同一匀强磁场中的三个不同位置,如图所示,则(　　)
/
A.(b)情况下导线不受安培力
B.(b)(c)两种情况下导线都不受安培力
C.(c)情况下导线受的安培力大于(a)情况下导线受的安培力
D.(a)(b)情况下,导线所受安培力大小相等
解析:导线受安培力的情况与导线放置方向有关,当导线与磁场方向平行时,不受安培力;当导线与磁场方向垂直时受安培力最大。由分析可知题图(b)中导线不受安培力,题图(a)(c)中导线受安培力大小相等,所以只有选项A正确。
答案:A
3
一段通电直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由左向右,如图所示。在导线以其中心点为轴转动90°的过程中,导线受到的安培力(　　)
A.大小不变,方向不变
B.由零增大到最大,方向时刻变化
C.由最大减小到零,方向不变
D.由零增大到最大,方向不变
解析:导线转动前,电流方向与磁场方向平行,导线不受安培力;当导线转过一个小角度后,电流方向与磁场方向不再平行,导线受到安培力的作用;当导线转过90°时,电流方向与磁场方向垂直,此时导线所受安培力最大。根据左手定则判断知,力的方向始终不变,选项D正确。
答案:D
★4某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T,一根长为500 m的电线,电流为10 A。关于导线在磁场中受到作用力的大小,下列数值中可能的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.0 B.0.3 N C.0.4 N D.0.5 N
解析:由F=BIL计算得出该电流与磁场垂直放置时,受到的最大磁场力为0.2 N。
答案:A
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5通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有图中所示的电流时,通电直导线A受到水平向　　　的安培力作用;当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受到的安培力方向将水平向　　　。?
解析:由安培定则知,环形电流在导线A处的磁场方向向里(指向纸内),根据左手定则可确定通电导线A受到水平向右的安培力。当A、B中电流同时改变方向时,导线A仍受水平向右的安培力。
答案:右　右
6如图所示,在倾斜角为θ的光滑斜面上,放置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,在竖直向上的磁场中静止,则磁感应强度B为　　　　　　　　　。?
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解析:导体静止时受力平衡,导体所受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力以及水平向右的安培力,三者合力为零,如图所示。
受力平衡,可知
F安=mgtan θ=BIL
B=
????tan??
????
。
答案:
????tan??
????
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★7如图所示,ab、cd为两根相距2 m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,MN是质量为 3 kg 的金属棒,通以5 A的电流时,棒沿导轨做匀速运动;当棒中电流增加到8 A时,棒能获得2 m/s2 的加速度。求匀强磁场的磁感应强度的大小。
解析:此题要点:①受力分析。
②画出截面图。
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③由匀速运动可知金属棒受滑动摩擦力。
根据上述三点分析,受力如图
得BI1L=Ff
BI2L-Ff=ma
联立得B=1 T。
答案:1 T