人教版高二物理选修3-1 3.4通电导线在磁场中受到的力 同步课时作业（24）（带解析）

2020-2021学年高二物理人教版选修3-1同步课时作业（24）
通电导线在磁场中受到的力
1.图中B表示磁感应强度,表示通电长直导线中的电流,F表示磁场对导线的作用力.它们三者的方向间的关系,正确的是(
)
A.
B.
C.
D.
2.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒和可以自由滑动.当导体棒在外力F的作用下向右运动时,下列说法中正确的是(??
)
A.导体棒内有电流通过,方向是
B.导体棒内有电流通过,方向是
C.磁场对导体棒的作用力向左
D.磁场对导体棒的作用力向右
3.如图所示,厚度均匀的木板放在水平地面上,木板上放置两个相同的条形磁铁,两磁铁的N极正对。在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线,并通以垂直纸面向里的恒定电流,木板和磁铁始终处于静止状态,则(??
)
A.导线受到的安培力竖直向上,木板受到地面的摩擦力水平向右
B.导线受到的安培力竖直向下,木板受到地面的摩擦力水平向左
C.导线受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力水平向右
D.导线受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力为零
4.在某频道播出的节目中,海军电力工程专家马伟明院士表示,正在研制设计中的国产003型航母采用电磁弹射已成定局.电磁弹射就是采用电磁场的能量来推动被弹射的物体向外运动,电磁炮也是利用电磁弹射工作的.电磁炮的原理如图所示,则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是(
)
A.竖直向上
B.竖直向下
C.水平向左
D.水平向右
5.如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时(
)
悬线上的拉力将变大
B．悬线上的拉力将不变
磁铁对水平桌面的压力将变大
D．磁铁对水平桌面的压力将不变
6.条形磁铁固定在水平面上,其正上方有一根通电导线,电流方向向左.不考虑导线的重力,在条形磁铁磁场的作用下,关于导线运动的说法正确的是(
)
A.从上向下看逆时针转90°,同时向上运动
B.从上向下看逆时针转90°,同时向下运动
C.从上向下看顺时针转90°,同时向下运动
D.从上向下看顺时针转90°,同时向上运动
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时,导线的运动情况是(从上向下看)(
)
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
8.如图，水平导体棒PQ用一根劲度系数均为k＝80N/m的竖直绝缘轻弹簧悬挂起来，置于水平向里的匀强磁场中，PQ长度为L＝0.5m，质量为m＝0.1kg。当导体棒中通以大小为I＝2A的电流，并处于静止时，弹簧恰好恢复到原长状态。欲使导体棒下移2cm后能重新处于静止状态，（重力加速度g取）则（　　）
A．通入的电流方向为P→Q，大小为1.2A
B．通入的电流方向为P→Q，大小为2.4A
C．通入的电流方向为Q→P，大小为1.2A
D．通入的电流方向为Q→P，大小为2.4A
9.如图所示,三根通电长直导线都垂直于纸面放置,彼此之间的距离都相等,
中电流等大反向,
中电流方向相同,a中电流大小为c中电流大小的一半.已知a受到c所产生磁场的安培力为F,若直线电流在某点所产生磁感应强度大小与电流成正比,与该点到直线电流的距离成反比,则下列说法正确的是(
)
A.
对a作用力的合力大小等于F
B.
对a作用力的合力方向垂直于
C.
对b作用力的合力方向垂直于
D.
对b作用力的合力大小等于
10.把轻质的导线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心且在同一平面内,如图所示,当线圈通过图示电流时,线圈将(
)
A.发生转动同时离开磁铁
B.发生转动同时靠近磁铁
C.静止不动
D.从上往下看顺时针转动
11.质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨宽度为d,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流时,恰好在导轨上静止,如图所示,它的四个侧视图中标示出了四种可能的匀强磁场方向,其中杆与导轨之间的摩擦力可能为零的是(
)
A.
B.
C.
D.
参考答案
1.答案：A
解析：由左手定则可知,A中导线所受安培力向上,B中导线所受安培力向左,C中导线所受安培力向下,D中导线所受安培力向左,故A正确.
2.答案：B
解析：两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，当向右运动时，由右手定则判定导体棒中感应电流的方向是，则导体棒中的电流方向为，选项A错误、选项B正确；再根据左手定则，判定导体棒受到的磁场力向右、导体棒受到的磁场力向左，选项C、D错误。
3.答案：C
解析：作出两磁铁的磁场经过C点的磁感线,并标出两磁场在C点的磁场方向,由矢量合成可知,合磁场的方向竖直向上,根据左手定则可知,导线受到的安培力水平向右,A、B错误;根据牛顿第三定律可知,木板和磁铁组成的整体受到通电导线对它们水平向左的作用力,因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右,C正确,D错误。
4.答案：C
解析：由左手定则可知,炮弹导体滑块受到的安培力的方向水平向左,故选C.
5.答案：C
解析：如图所示，画出一条通过导线所在处的磁感线，磁场方向水平向左.
由左手定则知，导线受安培力方向竖直向上，所以悬线的拉力将变小，A、B均错；根据牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，C对D错．故选C.
6.答案：C
解析：根据条形磁铁的磁场分布,并由左手定则,可知通电导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向里,右半部分安培力方向垂直向纸面向外,因此通电导线从上向下看顺时针转90°,且随着转动会受到向下的安培力,故C正确.
7.答案：A
解析：在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90度时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为，顺时针转动，同时下降。故A正确，B.
C.?D错误。
故选：A.
8.答案：C
解析：水平导体棒PQ用一根劲度系数均为k＝80N/m的竖直绝缘轻弹簧悬挂起来，没有通电时弹簧伸长；
当导体棒中通以大小为I＝2A的电流，并处于静止时，弹簧恰好恢复到原长状态，此时有：BIL＝mg解得B＝1T；
欲使导体棒下移，棒能重新处于静止状态，则安培力方向向下，根据左手定则可知电流方向由Q→P根据平衡条件可得：，
解得I′＝1.2A，故C正确，ABD错误。故选：C。
9.答案：AD
解析：设c在a处产生的磁感应强度大小为B,根据安培定则可知,在a点产生的磁场方向如图所示,根据平行四边形定则可知,受到c所产生磁场的安培力为F,即,所以对a作用力的合力大小等于F,A正确;根据A中分析可知,合磁感应强度方向如图所示,再根据左手定则可知,对a作用力的合力方向不垂直于,B错误;根据安培定则,在b产生的磁场的磁感应强度合成后如图所示,由左手定则可知,安培力不垂直于方向,C错误;a受c的安培力为F,c在a处产生磁感应强度大小为B,则a在b处产生的磁感应强度大小为,c在b处产生的磁感应强度大小为B,根据几何知识可得,所以对a作用力的合力大小,D正确.
10.答案：BD
解析：由右手螺旋定则可知,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,线圈沿顺时针方向转动,同时靠近磁铁,故B、D选项正确.
11.答案：AB
解析：根据左手定则可知,A中安培力方向水平向右,摩擦力可能为零,B中安培力竖直向上,摩擦力可能为零,A、B正确;C中安培力竖直向下,一定受到摩擦力才能平衡,D中安培力水平向左,一定受摩擦力作用,故C、D错误.