1.1磁场对通电导线的作用力 同步练习 word版含答案

(
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
(
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
1.1磁场对通电导线的作用力
一、单选题
1.如图所示，“U”型导线框abcd固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab垂直bc，bc垂直cd，已知
，
，导线通入恒定电流I时，导线框abcd受到的安培力大小为F，则（??
）
A.????????????????????????B.????????????????????????C.????????????????????????D.?
2.在如图所示的各图中，表示磁感应强度B方向、电流I方向及电流受力F方向三者关系正确的是（??
）
A.????????????????B.????????????????C.????????????????D.?
3.在光滑水平地面上有a、b、c三根相同的通电长直导线平行自由（未固定）放置，都处于静止状态，横截面如图所示。已知a、b间距和b、c间距相等，直导线中的电流在周围产生磁场的磁感应强度
（k为常量，r是研究点到导线的距离，I是直导线中的电流）。下列说法正确的是（??
）
A.?a、b、c导线中电流方向可能相同???????????????????????B.?a导线中电流方向与b、c导线中电流方向相反
C.?b和c导线中电流大小可以相等????????????????????????????D.?a和c导线中电流大小一定相等
4.如图所示，有一水平向右的匀强磁场，磁感应强度为1T，在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线，其中通有垂直纸面向里的恒定电流以直导线为中心作一个圆，圆周上c处的磁感应强度恰好为零．则下列说法正确的是（??
）
A.?a处磁感应强度也为零???????????????????????????????????????????????????????B.?a处磁感应强度为1T，方向水平向右
C.?b处磁感应强度为
T，方向与匀强磁场方向成45°角?????D.?d处磁感应强度为2T，方向水平向右
5.一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培力方向为（??
）
A.?水平向北???????????????????????????B.?水平向南???????????????????????????C.?竖直向上???????????????????????????D.?竖直向下
6.如图所示，铝盘内、外侧边缘分别与直流电源的两极相连，盘中倒入水银。将盘放在竖直方向的磁场中，当接通电源时，盘中水银转动起来。下列判断正确的是（??
）
A.?若盘的外边缘接负极，当磁场方向向上时水银顺时针旋转
B.?若盘的外边缘接正极，当磁场方向向上时水银顺时针旋转
C.?若盘的外边缘接负极，当磁场方向向下时水银顺时针旋转
D.?若盘的外边缘接正极，当磁场方向向下时水银逆时针旋转
7.如图所示，三根相互平行的固定长直导线a、b、c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I。a中电流方向与c中的相同，与b中的相反。已知b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0
，
则（??
）
A.?b、c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度为0
B.?b、c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度大小为2B0
C.?a导线受到的安培力大小为B0IL
D.?a导线受到的安培力大小为
B0IL
8.如图所示，将三根完全相同长为L的导体棒连接成一闭合的三角形线框abc，大小为B的匀强磁场垂直于线框平面向里（图中未画出）。用导线将a、c两点接入电流恒为I的电路中，则下列说法正确的是（??
）
A.?线框所受安培力的大小等于0??????????????????????????????B.?线框所受安培力的大小等于BIL
C.?ab边与bc边所受安培力相同???????????????????????????????D.?ac边所受安培力的大小等于
BIL
9.如图所示，有四根垂直纸面且互相平行的长直导线，它们与纸面的交点分别为P、Q、M、N，四个交点构成正方形，四根长直导线均固定。四根长直导线所通电流大小均相等，方向均垂直纸面向里。下列说法正确的是（??
）
A.?Q处导线对P处导线的作用力方向由Q指向P
B.?M处导线所受磁场力方向由Q指向M
C.?若在正方形中心放置垂直纸面方向的通电直导线，该导线所受磁场力不为零
D.?正方形中心处磁感应强度等于零
二、填空题
10.两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，与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动。当AB在外力F的作用下水平向右运动时，导体棒CD中感应电流的方向为________,它会向________运动。
11.如图所示，长度L＝0.4m，电阻Rab＝0.1Ω的导体ab沿光滑导线框向右做匀速运动。运动速度v＝5m/s。线框中接有R＝0.4Ω的电阻。整个空间有磁感应强度B＝0.1T的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面。其余电阻不计。电路abcd中相当于电源的部分是________；________相当于电源的正极。导线
所受安培力大小F＝________，电阻R上消耗的功率P＝________。
三、计算题
12.如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为
，间距为d
．
导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B
，
方向与导轨平面垂直．质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s
，
导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g
．
求下滑到底端的过程中，金属棒
（1）末速度的大小v；
（2）通过的电流大小I；
（3）通过的电荷量Q
．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】【解答】因ab边和cd边受安培力等大反向，则导线框abcd受到的安培力大小等于bc边受安培力大小，即F=1.5BIl
故答案为：B。
【分析】利用有效长度结合磁感应强度及电流的大小可以求出安培力的大小。
2.【答案】
A
【解析】【解答】根据左手定则可得
A．A中安培力的方向是竖直向上的，A符合题意；
B．B中安培力的方向水平向左，B不符合题意；
C．C中安培力的方向是水平向左的，C不符合题意；
D．D中电流方向与磁场平行，导线不受磁场力，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用左手定则可以判别正确的安培力方向。
3.【答案】
D
【解析】【解答】AB．根据同向电流相吸、反向电流相斥，结合平衡条件，可知a和c导线中电流同向，b导线中电流反向与之相反。AB不符合题意；
C．a导线静止，说明b和c导线在a导线处产生的磁场大小一样，因为c导线较远，所以c导线中电流较大，C不符合题意；
D．b导线静止，说明a和c导线在b导线处产生的磁场大小一样，而两导线到b导线的距离相等，所以a和c导线中电流大小一定相等。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥可以判别导线的电流方向；利用对称性可以判别ac导线的电流大小相等。
4.【答案】
C
【解析】【解答】由题，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，大小也是1T；由安培定则可知，该电流在a点产生的磁场方向向右，在b点产生的磁场的方向向上，在d点产生的磁场的方向向下，该电流在abd各点产生的磁场的磁感应强度都是1T；
AB.通电导线在a处的磁感应强度方向向右，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，a点磁感应强度为2T，方向水平向右，AB不符合题意．
C.通电导线在b处的磁感应强度方向向上，则b点磁感应强度为
T，方向与匀强磁场方向成45°角斜向上，C符合题意．
D.通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，则d点感应强度为
T，方向与匀强磁场方向成45°斜向下，D不符合题意．
故答案为：C
【分析】
根据题意，有两个磁场，原磁场（匀强磁场）和通电导线产生的磁场，由于Bc=0，说明两个磁场的磁感应强度大小相等、方向相反。由圆的对称性可知，通电导线在abcd四点处产生的磁感应强度大小相等，因为磁感应强度是矢量，应用矢量叠加（平行四边形法则或三角形法则）进行求解即可。
5.【答案】
C
【解析】【解答】赤道处的地磁场方向从南向北，电流方向自西向东，根据左手定则，安培力的方向竖直向上。
故答案为：C。
【分析】熟悉并运用左手定则，通过磁场方向、电流方向判断安培力的方向。
6.【答案】
A
【解析】【解答】A．当接通电源，盘的外边缘接负极时水银中有由内向外的辐向电流，当磁场方向向上时盘中水银有辐向电流，据左手定则可判断水银受到顺时针方向的安培力，故水银顺时针旋转，A符合题意；
BCD．同理可知，BC中水银应逆时针方向旋转，D中的水银应顺时针方向旋转，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用电流方向结合左手定则可以判别安培力的方向进而判别水银的旋转方向。
7.【答案】
C
【解析】【解答】导线a、b、c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I，b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0
，
导线a、c在其他导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小也为B0
，
b、c中电流在a导线处产生的磁场如图所示
根据几何关系其夹角为120°，合磁场的磁感应强度与一根导线在该处产生的磁场的磁感应强度大小相等，等于
B0
，
则a导线受到的安培力大小为
故答案为：C。
【分析】利用安培定则可以判别导线周围磁感应强度的方向，利用平行四边形定则可以求出磁感应强度的大小，结合安培力的表达式可以求出安培力的大小。
8.【答案】
B
【解析】【解答】A．根据题意可判断abc与ac为并联关系，电流方向相同，所以根据左手定则安培力不为0，A不符合题意。
B．根据并联电路电流之比等于电阻的反比，所以abc与ac中流过的电流为1：2，将abc可等效成ac的直导线，故线框受到的安培力为
B符合题意。
C．ab与bc边长度相等，电流大小相等，但根据左手定则可知，安培力的方向不同，大小相同，C不符合题意。
D．根据安培力公式可知
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用左手定则结合安培力的表达式可以求出安培力的大小；利用左手定则可以判别安培力的方向。
9.【答案】
D
【解析】【解答】A．由安培定则可知，四根通电直导线产生的磁场均为顺时针方向。Q导线在P导线周围的磁场磁感线方向向上，由左手定则可知Q处导线对P处导线的作用力方向由P指向Q，A不符合题意；
B．同理，由左手定则可以判定出M点所受其它三根导线的作用力分别由M指向P、Q、N，其中，由于四根长直导线所通电流均相等，故由M指向P和N的作用力大小相等，故合力方向由M指向Q。B不符合题意；
D．由安培定则，结合矢量的叠加法则可知正方形中心处的磁感应强度等于零。D符合题意；
C.磁感应强度为0，通点直导线不受磁场力。C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用安培定则可以判别磁场的方向，结合左手定则可以判别安培力的方向。
二、填空题
10.【答案】
C→D；右
【解析】【解答】导体棒AB向右运动，根据右手定则可知，产生了由B到A的感应电流，则导体棒CD中感应电流的方向为C→D；由左手定则可知，CD受安培力向右，它会向右运动。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向，结合左手定则可以判别CD受到的安培力的方向。
11.【答案】
ab；a端；0.016N；0.064W
【解析】【解答】导体ab切割磁感线，在电路中充当电源。根据法拉第右手定则，电流方向由b向a。电源内部电流由负极流向正极，A端相当于电源的正极。安培力
?=???=2?2??+???=2×0.42×50.4+0.1=0.016N
电阻R上消耗的功率
?=?2?=2(?+???)2??=0.064W
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小，结合功率公式求解功率；利用左手定则和公式求解安培力的方向，再结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小。
三、计算题
12.【答案】
（1）解:匀加速直线运动v2=2as?
解得
（2）解:安培力F安=IdB?
金属棒所受合力
牛顿运动定律F=ma
解得
（3）解:运动时间
?
电荷量Q=It
解得
【解析】【分析】（1）根据题意由匀变速运动的公式可求出下滑到底端时的速度。
（2）以金属棒为研究对象，进行受力分析由牛顿第二定律通过金属棒的电流大小。
（3）根据速度时间公式求出下滑过程的时间，由电流的定义式求出通过的电荷量。