新人教版2019选择性必修第二册 第1章 安培力与洛伦兹力 第1节 磁场对通电导体的作用

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第1章 安培力与洛伦兹力 第1节 磁场对通电导体的作用
1．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是(　　)

答案　C
2．(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，当通过它的电流为I时，所受安培力为F.以下关于磁感应强度B的说法正确的是(　　)
A．磁感应强度B一定等于
B．磁感应强度B可能大于或等于
C．磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大
D．在磁场中通电直导线也可以不受力
答案　BD
3．在一足够大的匀强磁场中，设想沿某一方向放一长度为L、通有电流I的导线，发现导线受到一定的磁场力，则：（ ）
A、若导线受到的磁场力为F，则该匀强磁场的磁感应强度有可能为
B、若导线受到的磁场力为F，则该匀强磁场的磁感应强度一定为
C、若导线中电流增大到原来的2倍，其它条件不变，则导线所受的磁场力一定增大到原来的2倍
D、若导线的长度增大到原来的2倍，其它条件不变，则导线所受的磁场力可能不变
答案　AC
4．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(　　)

答案　A
5．一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近．当导线mn中通以方向向上的电流，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



6．(多选)通有电流的导线L1、L2、L3、L4处在同一平面(纸面)内，放置方式及电流方向如图甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可绕垂直纸面的中心轴O转动，则下列判定正确的是(　　)
A．L2绕轴O按顺时针转动 B．L2绕轴O按逆时针转动
C．L4绕轴O按顺时针转动 D．L4绕轴O按逆时针转动
答案　BC
7．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(　　)
A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升
答案　A
8．(多选)把一根不计重力的、通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示．导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b，关于导线的受力和运动情况，下述说法正确的是(　　)
A．硬直导线先转动，然后边转动边下移
B．硬直导线只能转动，不会向下移动
C．硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直
D．在图示位置，a端受力垂直纸面向内，b端受力垂直纸面向外
答案　AC
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的夹角均为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．两悬线等长变短，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角变小
答案　A
10．如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N，通有同向等值电流，沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab，则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是（ ）
A、a端转向纸里，b端转向纸处
B、a端转向纸外，b端转向纸里
C、沿纸面逆时针转动
D、沿纸面顺时针转动
答案　A
11．（多选）光滑的平行导轨（图中粗线）与电源连接后，倾斜放置，导轨上放一个质量为m的金属导体棒。通电后，导体棒电流垂直纸面向外，在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，下面四个图中分别加了不同方向的磁场，其中一定能平衡的是（ ）

答案　ABD



12．（多选）质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为L，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上．如下列选项所示(截面图)，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是 ( )

答案　CD
13．如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接．一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为(　　)
A．37° B．30° C．45° D．60°
答案　B
【解析】由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成θ角，则有BILcos θ＝μ(mg－BILsin θ)，整理得BIL＝.电流有最小值，就相当于安培力有最小值，最后由数学知识解得：θ＝30°，则A、C、D错，B对．
14．如图所示，一长为10 cm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 0.1 T，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12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；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0.3 cm，重力加速度大小取10 m/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．
答案　方向竖直向下　0.01 kg
【解析】 金属棒通电后，闭合回路电流I＝＝＝6 A
导体棒受到的安培力大小为：F＝BIL＝0.06 N
由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向下
由平衡条件知：开关闭合前：2kx＝mg
开关闭合后：2k(x＋Δx)＝mg＋F
代入数值解得m＝0.01 kg.



15．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m，质量为6×10-2kg的通电直导线，电流I=1A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T，方向竖直向上的磁场中，设t=0，B=0，则需要多次时间斜面对导线的支持力为零，此时轻绳的拉力为多大？（g取10 m/s2）
【答案】5s；1N
【解析】由题意知，当斜面对导线支持力为零时导线受力如图所示．

由图知①，②
由①②解得：导线所受安培力的为，

又根据得：此时导线所处磁场的磁感应强度为，
因为磁感应强度每秒增加0.4T，所以有，得．

16．在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框，宽l＝0.25 m，接入电动势E＝12 V、内阻不计的电池．垂直框面放置一根质量m＝0.2 kg的金属棒ab，它与框架间的动摩擦因数μ＝，整个装置放在磁感应强度B＝0.8 T、垂直框面向上的匀强磁场中，如图所示．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(框架与金属棒的电阻不计，g取10 m/s2)
【答案】1.4 Ω--8.0 Ω
【解析】金属棒受到四个力作用：重力mg、垂直框面向上的支持力FN、沿框面向上的安培力F安及沿框面的静摩擦力Ff.金属棒静止在框架上时，静摩擦力Ff的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下，需分两种情况考虑：
(1)当滑动变阻器R取值较大时，I较小，安培力F安较小，在金属棒重力分量mgsin θ作用下金属棒有沿框面下滑的趋势，金属棒所受静摩擦力Ff沿框面向上，受力情况如图所示．此时金属棒刚好不下滑，满足平衡条件：

解得：
(2)当滑动变阻器R取值较小时，I较大，安培力F安较大，会使金属 棒产生上滑的趋势，因此金属棒所受静摩擦力Ff沿框面向下，如图所示．此时金属棒刚好不上滑，满足平衡条件：

解得：