物理同步人教版选修3-1课时跟踪检测：(二十二)通电导线在磁场中受到的力Word版含解析

1、课时跟踪检测（二十二）通电导线在磁场中受到的力高中物理、基础题窗熟1.一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时,弹簧将A .保持原长B .收缩C .伸长D .不能确定解析：选B弹簧通电时，同向电流相吸，使得弹簧缩短，故B正确。2关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是A 安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D 将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 解析：选B根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流I场B确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I, A错误,正确；当

2、电流I的方向平行于磁场 B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场 B的方向时，直导线受到的安培力最大,XJXXXXXXXJXXx/Xx xXXXxXXXXXXXXXXXX/X x xXXXXX X X和磁BI和磁可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关,C错误；如图所示，电流场B垂直，直导线受到的安培力F = BIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流I和磁场B垂直，根据平行四边形定则可得，导线受到的安培力的合力为F= 22BIL , D 错误。3.如图所示四种情况中，匀强磁场磁感应强度大小相等，载流导体长度相同，通过的 电流也相同，导体受到的

3、磁场力最大，且方向沿着纸面的情况是A .甲、乙C .乙、丁甲X X X XxXxI Bx x X x内甲、丙乙、丙解析：选C 对于甲图，磁场力 F = BIL cos 30；方向垂直纸面向里；对于乙图，磁场力F = BIL，方向沿纸面向下；对于丙图，磁场力F = 0;对于丁图，磁场力F = BIL，方向垂直导体沿纸面斜向上，所以，答案为4.如图所示，长为21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和方向（平XX XXX、/ X 60Q/XXX X X X行于纸面）为（）

4、A. BII竖直向下B . BII 竖直向上C. 2BII竖直向下D. 2BII 竖直向上解析：选B导线在磁场内有效长度为2lsin 30 = I,故该V形通电导线受到安培力大小为F = BI2Isin 30 = BII，由左手定则可得方向竖直向上，则选项 B正确。5.长为L的通电直导线放在倾角为0的光滑斜面上，并处在磁感应强度为 B的匀强磁场中，如图所示，当 B方向竖直向上，电流为 I1时导体处于平衡状态；若 B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡状态，电流比值丨1 : I2应为（）A. cos 0C. sin 0cos 01D.sin 0解析：选B若磁场方向竖直向上，则安培力沿

5、水平方向，由平衡条件可得:mgtan 0=BIiL ;若磁场方向垂直于斜面向上，则安培力沿斜面向上。由平衡条件可得:BI2L，则 I1 : I2= 1 : cos 0,故 B 正确。mgsin 0=电沦点的构造甲乙a、bB,则6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. 线圈将逆时针转动D. 线圈将顺时针转动解析：选D 该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；由题图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故

6、B错误；由左手定则可知，a导线受到的安培力向上， b导线受到的安培力向下，故线圈顺时针旋转，故 C错误D正 确。二、易错题窗B月7如图所示，在倾角为a的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为 L、 质量为m的直导体棒。当导体棒中的电流 I垂直纸面向里时，欲使导体 棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化,说法正确的是（）A 逐渐增大B 逐渐减小C .先减小后增大D.先增大后减小解析：选C 导体棒受三个力的作用，安培力 F的大小变化从图中 即可看出是先减小后增大，由F = BIL知，B的大小应是先减小后

7、增大，只有C项正确。8如图所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场内，磁感应强度大小为B,方向与线圈平面垂直。当线圈中通过方向如图所示的电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时为使天平两臂再达到新的平衡，则需（）A 在天平右盘中增加质量 m= nBL的砝码g2nBILB在天平右盘中增加质量 m=凹旦丄的砝码gC .在天平左盘中增加质量 m= nBL的砝码 g2nBILD .在天平左盘中增加质量 m=L的砝码g解析：选D 开始时底边所受的安培力方向竖直向上，电流反向后，安培力的方向变1为竖直向下，相当于右边多了两个安培力的重量，即：

8、mg= 2Fa，解得Fa=?mg,由于:Fa = nBIL ,解得：吩讐，要重新平衡，需要在天平左盘中增加质量为吩的砝码，D正确。三、能力题通9多选如图所示，质量为 m的通电细杆ab置于倾角为B的导轨上， 导轨的宽度为d,杆ab与导轨间的动摩擦因数为卩，有电流时ab恰好在导轨上静止，下面各图是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨间摩擦力可能为零的是（）ABCD解析：选AB 通过左手定则判断杆所受的安培力。若A图中杆受到的重力、 垂直斜面向上的支持力、水平向右的安培力的合力可以为零，可以不受摩擦力，故A正确；若B图中杆受到的重力与竖直向上的安培力相等时，不

9、受摩擦力，故B正确；C图中杆受重力、竖直向下的安培力，要想处于平衡状态，一定受垂直斜面向上的支持力及沿导轨向上的摩 擦力作用，故 C错误；D图中杆受重力、水平向左的安培力，要想处于平衡状态，一定受到垂直斜面向上的支持力及沿导轨向上的摩擦力，故D错误。10. 如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角0= 30金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态。要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是（）A. 增大磁感应强度 BB. 调节滑动变阻器使电流减小C .增

10、大导轨平面与水平面间的夹角0D .将电源的正负极对调，使金属杆中的电流方向改变解析：选A 对金属杆进行受力分析，沿导轨方向，有 Bid mgsin 0= 0,要使金属杆 向上运动，则应增大Bld,选项A正确，B错误；若增大0,则mgsin 0增大，选项C错误; 若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，选项D错误。0.3 cm。重力加11. 如图，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 Qo已知开关断开时两弹簧的伸长量

11、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 速度大小取10 m/s2o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。解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Al1= 0.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得2k A1= mg 式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F = IBL 式中，I是回路电流，L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了Al2= 0.3 cm,由胡克定律和力的平衡条件得2k( A + A2)= mg+ F由欧姆定律有E = IR 式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻。联立式，并代入题给数据得m= 0.01 kg。答案：安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg12.如图所示，在倾角为37。的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6X 102 kg的通电直导线，电流1 = 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t= 0, B = 0，则需要多长时置放在磁感应强度每秒增加0.4 T,方向竖直向上的磁场中，设间斜面对导线的支