高中物理学习细节（人教版）之磁场（一） 通电导线在磁场中受到的力巩固训练

1．(多选)下列叙述正确的是()A．放在匀强磁场中的通电导线受到恒定的磁场力B．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C．磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向D．安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面2．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直3．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()[来源:学科网][来源:学科网ZXXK]4．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上5．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()6．一根长为0.2m、电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()A．0.4NB．0.2NC．0.1ND．0N7．在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40m，载有20A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是()A．4×10－2NB．2.5×10－2NC．9×10－2ND．4×10－3N8．如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl9.图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导线垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是()A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动10．如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流D．使电流反向11.如图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图.三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上,导体棒用图中1,2,3,4轻而柔软的细导线悬挂起来,它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路.认为导体棒所在位置附近为匀强磁场,最初导线1,4接在直流电源上,电源没有在图中画出.关于接通电源时可能出现的实验现象,下列叙述正确的是()A.仅拿掉中间的磁铁,导体棒摆动幅度不变B.改变电流方向同时改变磁场方向,导体棒摆动方向将会改变C.仅改变电流方向或仅改变磁场方向,导体棒摆动方向一定改变[来源:学#科#网Z#X#X#K]D.增大电流的同时并改变接入导体棒上的细导线,接通电源时,导体棒摆动幅度一定增大12.(多选)如图所示,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O,O′之间,导线水平并处于匀强磁场中,当导线中通以沿x轴正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ,则磁感应强度方向和大小可能为()A.沿y轴正向,B.沿z轴负向,C.沿z轴正向,D.沿悬线向上,13．如图所示，一根长度为L、质量为m的导线AB，用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B的匀强磁场中，现要使悬线张力为零，则AB导线通电方向怎样？电流大小是多少？14．如图所示，PQ和CD为水平、平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3kg，棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g取10m/s2)15．在地球赤道附近某建筑上有一竖立的避雷针，当一团带正电的乌云经过其正上方时，避雷针发生放电，则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是()A．向东B．向南C．向西D．向北16．在下图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小为fa、fb，可判断这两段导线()A．相互吸引，fafbB．相互排斥，fafbC．相互吸引，fafbD．相互排斥，fafb17．如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1T的匀强磁场中，CO间距离为10cm，当磁场力为0.2N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()A．电流方向C→OB．电流方向O→CC．电流大小为1AD．电流大小为0.5A18．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19.固定导线c垂直纸面，可动导线ab通以如图方向的电流，用测力计悬挂在导线c的上方，导线c中通电时，以下判断正确的是()A．导线a端转向纸外，同时测力计读数减小B．导线a端转向纸外，同时测力计读数增大C．导线b端转向纸外，同时测力计读数减小D．导线b端转向纸外，同时测力计读数增大20．如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为m1－m2gNILB．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为mg2NILC．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为m1－m2gNILD．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg2NIL21．质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小。22.如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源，电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m，长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。23．如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5m，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度B＝2T。垂直于导轨放置的ab棒中点系水平细线，线跨过光滑定滑轮挂上G＝3N的物块，已知ab棒与导轨间的最大静摩擦力为2N，电源的电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计，细线质量不计，ab棒始终静止在导轨上，求：(1)判定磁感应强度B的方向并说明依据。(2)求滑动变阻器R的可能值。24．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，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10m/s2)答案与解析1.【答案】AD【解析】由F＝BILsinθ知A正确。F方向一定与B和I所决定的平面垂直，所以D项正确。2.【答案】D【解析】安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流决定的平面。但电流方向与磁场方向不一定垂直。3.【答案】D4.【答案】D【解析】先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D。5.【答案】CD【解析】根据左手定则判断出各图中安培力的方向，对通电杆进行受力分析，由物体的受力平衡条件可判选项C、D正确。6.【答案】BCD【解析】据安培力的定义，当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为F＝BIL＝0.5×2×0.2N＝0.2N。当两方向平行时，磁场力有最小值为0N．随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0.2N与0N之间取值。7.【答案】A【解析】根据安培力公式得F＝BIL，代入数据解得F＝4×10－2N，A选项正确。8.【答案】C【解析】安培力公式F＝BIL，其中L为垂直放于磁场中导线的有效长度，图中的有效长度为虚线所示，其长度为l，所以通电导线受到的安培力F＝IBl，选项C正确。9.【答案】BD【解析】若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误。10.【答案】C【解析】为使悬线拉力为零，安培力的方向必须向上且增大才能与重力平衡，即合力为零，由左手定则可知，A、B、D错误，C正确。11.【答案】C12.【答案】AB【解析】当磁感应强度方向沿y轴正向并且细线拉力为零时,BIL=mg,B=,选项A正确;当磁感应强度方向沿z轴负向时,由共点力的平衡条件可知,BIL=mgtanθ,B=,选项B正确;当磁感应强度方向沿z正向或沿悬线向上时,导线不可能平衡,选项C,D错误。13.【答案】电流方向是由A到BI＝mg/LB【解析】要使悬线张力为零，AB导线受到的磁场力必须是向上，由左手定则可判断出电流方向是由A到B，设悬线张力刚好为零，由二力平衡得ILB＝mg，所以I＝mg/LB。14.【答案】见解析【解析】导体棒的最大静摩擦力大小为fmax＝0.5mg＝1N，M的重力为G＝Mg＝3N，则fmaxG，要保持导体棒匀速上升，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b.根据受力分析，由共点力平衡，则有F安－T－f＝0，F安＝BIL，联立得：I＝2A。15.【答案】A【解析】电子沿避雷针向上运动，避雷针中电流向下，在赤道上的磁场由南向北，应用左手定则可知避雷针受到的安培力向东，选项A对。16.【答案】D[来源:Zxxk.Com]【解析】无论开关置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误。开关置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故D正确。17.【答案】B【解析】由左手定则，电流的方向O→C，由B＝FIL得I＝FBL＝2A。18.【答案】A[来源:学科网]【解析】作出侧视图，并对导体棒进行受力分析，如图所示，据图可得tanθ＝BILmg，若棒中的电流I变大，则θ变大，选项A正确；若两悬线等长变短，则θ不变，选项B错误；若金属棒的质量m变大，则θ变小，选项C错误；若磁感应强度B变大，则θ变大，选项D错误。19.【答案】B20.【答案】B【解析】由题目所给条件，先判断出磁场的方向再根据天平的工作原理列出对应关系式。因为电流反向时，右边需再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直纸面向里。电流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL