1.1 磁场对通电导线的作用力 同步作业（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.1 磁场对通电导线的作用力 同步作业（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 289.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-18 23:01:40 | ||
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文档简介
高中物理选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力
第1节 磁场对通电导线的作用力
一、单项选择题
1．在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．通电闭合直角三角形线框abc处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，电流方向如图所示，那么三角形线框受到的磁场力的合力为（ ）
A．方向垂直于ab边斜向上 B．方向垂直于ac边斜向上
C．方向垂直于bc边向下 D．为零
3．如下图所示，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（ ）
A． B．C． D．
4．如图，倾角为θ的粗糙绝缘体斜面固定于水平向左的匀强磁场B中，将通电直导线垂直于斜面水平放置，导线中电流方向垂直于纸面向里如果导线能静置于斜面上，则下列说法正确的是（?? ）
A．导线一定受到斜面弹力，但不一定受斜面摩擦力
B．导线一定受到斜面摩擦力，但不一定受斜面弹力
C．如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力一定垂直向上
D．如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力不一定垂直向上
5．如图所示，电阻忽略不计的两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，一质量为m=1kg的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角a=53°，导轨宽度为L=0.5m，一端与电源连接。连入导轨间的电阻R=4.5Ω，ab与导轨间的动摩擦因数为?=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），拉力F为平行于金属导轨且垂直于金属棒方向，ab处于静止状态。已知E=10V，r=0.5Ω，sin37°=0.6，g=10m/s2，则（ ）
A．通过ab的电流大小为1A
B．ab受到的安培力大小3N
C．ab受到的最大静摩擦力为7.5N
D．F的取值范围为0.5N≤F≤7.5N
6．如图所示，条形磁铁放在桌面上，一条通电的直导线由S极的上端平移到N极的上端，在此过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示，则这个过程中磁铁受力情况为（ ）
A．摩擦力的方向由右向变为向左
B．摩擦力的方向保持不变
C．支持力先大于重力后小于重力
D．支持力始终大于重力
7．如图所示，质量为false、长度为false的金属棒false两端由等长的轻质细线水平悬挂在false、false点，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为false；棒中通以某一方向的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均 为false，重力加速度为false．则（ ）
A．金属棒中的电流方向由false指向false
B．金属棒false所受安培力的方向垂直于false平面向上
C．金属棒中的电流大小为false
D．每条悬线所受拉力大小为false
8．如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点。以O为坐标原点，A、B连线为x轴，O、C连线为y轴，建立坐标系。过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流，则过O点的通电直导线所受安培力的方向为（ ）
A．沿y轴正方向 B．沿y轴负方向
C．沿x轴正方向 D．沿x轴负方向
9．两条长直导线AB和CD相互垂直，彼此相隔一很小距离，通以图示方向的电流，其中CD固定，AB可以其中心为轴自由转动或平动，则AB的运动情况是（ ）
A．顺时针方向转动，同时靠近导线CD
B．顺时针方向转动，同时离开导线CD
C．逆时针方向转动，同时靠近导线CD
D．逆时针方向转动，同时离开导线CD
10．如图，长为false、质量为false的直导线用两绝缘细线悬挂于false，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿false正方向的电流false，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为false．则当该磁场的磁感应强度最小时，其方向为（ ）
A．false正向 B．false正向 C．false负向 D．沿悬线向下
二、多项选择题
11．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（ ）
A．0.4 N B．0.2 N
C．0.1 N D．0 N
12．质量为 m 的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当导体棒通电时，恰能在导轨上静止，如图所示的四个图中标出了四种可能的匀强磁场的磁感应强度 B的方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是( )
A．B．C．D．
13．“电流天平”是根据通电导线在磁场中受磁场力作用原理制成的一种灵敏测量仪器。如图所示，在赤道表面，利用“电流天平”测量磁感应强度B的大小。测量时（ ）
A．导线框中电流的方向为顺时针方向
B．导线框中电流的方向为逆时针方向
C．为减小地磁场的影响，ab边应东西放置
D．为减小地磁场的影响，ab边应南北放置
14．如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则（ ）
A．该磁场是匀强磁场
B．线圈平面总与磁场方向垂直
C．线圈将顺时针转动
D．a、b导线受到的安培力大小总为BIl
15．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流的方向如图所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（ ）
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受安培力的合力朝左
D．线框所受安培力的合力朝右
三、填空题
16．匀强磁场的磁感强度为false，一通电直导线长为false，电流强度是false，求下列情况中通电导体在磁场中受的力。
（1）电流方向与磁场方向相同时，安培力为_________N；
（2）电流方向与磁场方向为45°时，安培力为_______N；
（3）电流方向与磁场方向垂直时，安培力为________。
17．如图所示，已知导体棒质量为m，导轨光滑，倾角为false，间距为L，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨平面向上，导体棒恰静止在导电导轨上，则导体棒中电流方向为_________，大小为__________．
18．如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙，通有大小均为I=5A且方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，其连线与导线垂直，a、b到两导线中点O的连线长度和甲乙间距离均相等，已知直线电流I产生的磁场中磁感应强度的分布规律是false（K为比例系数，r为某点到直导线的距离），现测得O点磁感应强度的大小为B0=3T，则a点的磁感应强度大小为_____T，乙导线单位长度（1米）受到的安培力的大小为__________N．
四、解答题
19．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V，内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。
20．如图所示，将长50cm、质量为10g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹黄悬桂成水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通过0.4A的电流时，弹簧怡好不神长。求：（g取10m/s）
（1）匀强磁场中磁感应强度是多大?
（2）当金属棒通过0.2A由a到b的电流时，弹簧伸长为1cm，如果电流方向由b到a，而电流大小不变，弹簧伸长又是多少?
21．如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离 L=0.5m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m=1kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G=3N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2，电源的电动势E=10V、内阻R=0.1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？（g取10m/s2）
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
D
B
C
D
D
C
A
A
D
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BCD
AC
AD
CD
BC
三、填空题
16．0 false 7
17．b到a false
18．1 3.75
四、解答题
19．(1) 1.5?A (2) 0.30?N (3) 0.06?N，沿导轨向下
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律，有：I=false=false=1.5?A；
(2)导体棒受到的安培力：F安=BIL=0.5×1.5×0.4=0.30?N；
(3)导体棒受力如图，将重力正交分解，如图：
F1=mgsin?37°=0.24?N
F1＜F安，根据平衡条件： mgsin?37°+f=F安
代入数据得：f=0.06?N
20．（1）false（2）false
【解析】
(1）由题可知?false
false
解之得false
（2）当电流由false即
false
false
解之得false
当电流由false 即false
解得 false
21．false
【解析】
依据物体的平衡条件可得
ab棒恰不右滑时：G－μmg－BI1L＝0
ab棒恰不左滑时：BI2L－G－μmg＝0
依据闭合电路欧姆定律可得：
E＝I1（R1＋r）
E＝I2（R2＋r）
由以上各式代入数据可解得：
R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω
所以R的取值范围为：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω
第1节 磁场对通电导线的作用力
一、单项选择题
1．在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．通电闭合直角三角形线框abc处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，电流方向如图所示，那么三角形线框受到的磁场力的合力为（ ）
A．方向垂直于ab边斜向上 B．方向垂直于ac边斜向上
C．方向垂直于bc边向下 D．为零
3．如下图所示，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（ ）
A． B．C． D．
4．如图，倾角为θ的粗糙绝缘体斜面固定于水平向左的匀强磁场B中，将通电直导线垂直于斜面水平放置，导线中电流方向垂直于纸面向里如果导线能静置于斜面上，则下列说法正确的是（?? ）
A．导线一定受到斜面弹力，但不一定受斜面摩擦力
B．导线一定受到斜面摩擦力，但不一定受斜面弹力
C．如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力一定垂直向上
D．如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力不一定垂直向上
5．如图所示，电阻忽略不计的两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，一质量为m=1kg的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角a=53°，导轨宽度为L=0.5m，一端与电源连接。连入导轨间的电阻R=4.5Ω，ab与导轨间的动摩擦因数为?=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），拉力F为平行于金属导轨且垂直于金属棒方向，ab处于静止状态。已知E=10V，r=0.5Ω，sin37°=0.6，g=10m/s2，则（ ）
A．通过ab的电流大小为1A
B．ab受到的安培力大小3N
C．ab受到的最大静摩擦力为7.5N
D．F的取值范围为0.5N≤F≤7.5N
6．如图所示，条形磁铁放在桌面上，一条通电的直导线由S极的上端平移到N极的上端，在此过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示，则这个过程中磁铁受力情况为（ ）
A．摩擦力的方向由右向变为向左
B．摩擦力的方向保持不变
C．支持力先大于重力后小于重力
D．支持力始终大于重力
7．如图所示，质量为false、长度为false的金属棒false两端由等长的轻质细线水平悬挂在false、false点，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为false；棒中通以某一方向的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均 为false，重力加速度为false．则（ ）
A．金属棒中的电流方向由false指向false
B．金属棒false所受安培力的方向垂直于false平面向上
C．金属棒中的电流大小为false
D．每条悬线所受拉力大小为false
8．如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点。以O为坐标原点，A、B连线为x轴，O、C连线为y轴，建立坐标系。过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流，则过O点的通电直导线所受安培力的方向为（ ）
A．沿y轴正方向 B．沿y轴负方向
C．沿x轴正方向 D．沿x轴负方向
9．两条长直导线AB和CD相互垂直，彼此相隔一很小距离，通以图示方向的电流，其中CD固定，AB可以其中心为轴自由转动或平动，则AB的运动情况是（ ）
A．顺时针方向转动，同时靠近导线CD
B．顺时针方向转动，同时离开导线CD
C．逆时针方向转动，同时靠近导线CD
D．逆时针方向转动，同时离开导线CD
10．如图，长为false、质量为false的直导线用两绝缘细线悬挂于false，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿false正方向的电流false，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为false．则当该磁场的磁感应强度最小时，其方向为（ ）
A．false正向 B．false正向 C．false负向 D．沿悬线向下
二、多项选择题
11．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（ ）
A．0.4 N B．0.2 N
C．0.1 N D．0 N
12．质量为 m 的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当导体棒通电时，恰能在导轨上静止，如图所示的四个图中标出了四种可能的匀强磁场的磁感应强度 B的方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是( )
A．B．C．D．
13．“电流天平”是根据通电导线在磁场中受磁场力作用原理制成的一种灵敏测量仪器。如图所示，在赤道表面，利用“电流天平”测量磁感应强度B的大小。测量时（ ）
A．导线框中电流的方向为顺时针方向
B．导线框中电流的方向为逆时针方向
C．为减小地磁场的影响，ab边应东西放置
D．为减小地磁场的影响，ab边应南北放置
14．如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则（ ）
A．该磁场是匀强磁场
B．线圈平面总与磁场方向垂直
C．线圈将顺时针转动
D．a、b导线受到的安培力大小总为BIl
15．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流的方向如图所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（ ）
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受安培力的合力朝左
D．线框所受安培力的合力朝右
三、填空题
16．匀强磁场的磁感强度为false，一通电直导线长为false，电流强度是false，求下列情况中通电导体在磁场中受的力。
（1）电流方向与磁场方向相同时，安培力为_________N；
（2）电流方向与磁场方向为45°时，安培力为_______N；
（3）电流方向与磁场方向垂直时，安培力为________。
17．如图所示，已知导体棒质量为m，导轨光滑，倾角为false，间距为L，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨平面向上，导体棒恰静止在导电导轨上，则导体棒中电流方向为_________，大小为__________．
18．如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙，通有大小均为I=5A且方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，其连线与导线垂直，a、b到两导线中点O的连线长度和甲乙间距离均相等，已知直线电流I产生的磁场中磁感应强度的分布规律是false（K为比例系数，r为某点到直导线的距离），现测得O点磁感应强度的大小为B0=3T，则a点的磁感应强度大小为_____T，乙导线单位长度（1米）受到的安培力的大小为__________N．
四、解答题
19．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V，内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。
20．如图所示，将长50cm、质量为10g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹黄悬桂成水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通过0.4A的电流时，弹簧怡好不神长。求：（g取10m/s）
（1）匀强磁场中磁感应强度是多大?
（2）当金属棒通过0.2A由a到b的电流时，弹簧伸长为1cm，如果电流方向由b到a，而电流大小不变，弹簧伸长又是多少?
21．如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离 L=0.5m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m=1kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G=3N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2，电源的电动势E=10V、内阻R=0.1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？（g取10m/s2）
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
D
B
C
D
D
C
A
A
D
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BCD
AC
AD
CD
BC
三、填空题
16．0 false 7
17．b到a false
18．1 3.75
四、解答题
19．(1) 1.5?A (2) 0.30?N (3) 0.06?N，沿导轨向下
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律，有：I=false=false=1.5?A；
(2)导体棒受到的安培力：F安=BIL=0.5×1.5×0.4=0.30?N；
(3)导体棒受力如图，将重力正交分解，如图：
F1=mgsin?37°=0.24?N
F1＜F安，根据平衡条件： mgsin?37°+f=F安
代入数据得：f=0.06?N
20．（1）false（2）false
【解析】
(1）由题可知?false
false
解之得false
（2）当电流由false即
false
false
解之得false
当电流由false 即false
解得 false
21．false
【解析】
依据物体的平衡条件可得
ab棒恰不右滑时：G－μmg－BI1L＝0
ab棒恰不左滑时：BI2L－G－μmg＝0
依据闭合电路欧姆定律可得：
E＝I1（R1＋r）
E＝I2（R2＋r）
由以上各式代入数据可解得：
R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω
所以R的取值范围为：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω