人教版高中物理选修3-1作业：3-4 通电导线在磁场中受到的力

1、 课后作业45分钟一、选择题(85，共40分)1关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是()A磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D磁场方向不一定与电流方向垂直， 但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直解析：通电导线放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力一定垂直磁场和电流所确定的平面，即安培力总是既垂直磁场方向，又垂直电流方向答案：D图162在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通

2、有大小相等的恒定电流，方向如图16.过c点的导线所受安培力的方向()A与ab边平行，竖直向上B与ab边平行，竖直向下C与ab边垂直，指向左边D与ab边垂直，指向右边解析：本题考查的知识点是右手定则、磁感应强度的叠加、左手定则因a、b处的导线中的电流方向垂直纸面向内，根据右手定则可以判断a处导线中的电流在c处产生的磁场方向为与ac边垂直且指向左下方；b处导线中的电流在c处产生的磁场方向为与bc边垂直且指向右下方由几何知识可得两个磁场方向的夹角为60，又由于c点距a、b两点的距离相等，a、b处导线中的电流相等，所以产生的两个磁感应强度大小也相等，由平行四边形定则合成后的磁场方向竖直向下由左手定则可

3、以判断c处导线受到的安培力与ab边垂直，指向左边，故选项C正确答案：C3两条导线相互垂直且彼此绝缘，如图17所示，其中AB固定，CD能自由移动，当通以如图方向的电流时，导线CD将(从纸外向纸里看)()图17A顺时针转动，同时靠近ABB逆时针转动，同时靠近ABC顺时针转动，同时远离ABD逆时针转动，同时远离AB解析：将CD看成是放入AB导线激发的磁场中的通电导体，再用左手定则判断受力方向答案：B图184(2010年上海卷)如图18，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

4、大小为()A0B0.5BILCBIL D2BIL图19解析：安培力公式FBIL，其中L为垂直放于磁场中导线的有效长度，图19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FIBL，选项C正确答案：C5某地的地磁场大约是4.0105 T，一根长为500 m的电线，通入电流强度为10 A的电流，该导线可能受到的安培力为()A0 B0.1 NC0.3 N D0.4 N解析：该电线与地磁场恰好垂直放置时，受到的安培力最大，FmBIL4.010510500 N0.2 N，当IB时，Fmin0，所以选项A、B正确答案：AB6如图20所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线

5、圈，宽为L，共N匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流I时，方向如图，在天平左、右两边各加质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向时(大小不变)，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知()图20A磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为B磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为C磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为D磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为解析：如果磁感应强度方向垂直纸面向里，则线圈底边所受安培力方向竖直向下，此时天平平衡，由力矩平衡知：m1gL(m2gNBIL)L，式中L为天平力臂，如果将电流改变方向，在右侧再加上m的砝码后又平衡了，则：m1g

6、L(m2gmgNBIL)L，解得B，故B正确如果磁场方向垂直纸面向外，第一次平衡：m1gL(m2gNBIL)L，第二次平衡：m1gL(m2gmgNBIL)L.这两方程联立无解，所以正确答案为B.答案：B7在北半球地面上，有一条东西方向水平放置的长直导线，通有从东向西流动的电流，则此通电导线所受地磁场的作用力的方向应是()A向上偏北 B向下偏南C向南 D向北解析：在北半球，地磁场的磁场方向应向下偏北，由左手定则，东西方向的导线受到的安培力方向应向下偏南答案：B图218在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流的方向垂直纸面向外如图21所示，a、b、c、d是以直导

7、线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()Ab、d两点的磁感应强度大小相等Ba、b两点的磁感应强度大小相等Ca点的磁感应强度最小Dc点的磁感应强度最大解析：a、b、c、d四点处在匀强磁场B0和通电直导线形成的磁场的叠加场中，各点的磁感应强度为B0和通电直导线在该处产生磁场B的矢量和依题意，通电导线在a、b、c、d四点产生的磁感应强度B大小相等，方向为逆时针，其合场强为BaB0B，BcB0B，Bb，Bd.答案：ACD二、非选择题(9、10题各10分，11、12题各20分，共60分)图229如图22所示，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导

8、轨平面成角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，则棒ab受到的摩擦力大小为_，方向为_，图23受到的支持力为_解析：画出ab棒的横截面图，并受力分析如答图23所示，因为棒ab处于静止状态，由棒ab水平方向受力平衡可得FfF安sinBILsin，方向水平向右棒ab竖直方向上受力平衡，得F安cosFNmg，则FNmgBILcos.答案：BILsin；水平向右；mgBILcos图2410通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图24所示的电流时，通电直导线A受到水平向_的安培力作用当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向_解析：由题图可

9、知，直导线A位于导线环B产生的垂直纸面向里的磁场中，根据左手定则，可判断导线A受到的安培力方向向右当A、B中的电流方向改变时，A导线处于导线B产生垂直纸面向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A受到的安培力仍水平向右答案：右；右图2511如图25所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6102 kg的通电直导线，电流强度I1 A，方向垂直于纸面向外，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0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t0时，B0，则需要几秒，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)图26解：当斜面对导线的支持力为零时，导线受力如答图26所示，设经t s时B0.4 t(T), 通电导线受的安培力为FABIL，根据平衡条件有：FAmgcot37，所以BILmgcot37，所以B2 T，所以t5 s.图2712在磁感应强度B0.08 T，方向竖直向下的匀强磁场中，一根长度L120 cm，质量m24 g的金属横杆水平地悬挂在两根长度均为L212 cm的轻细导线上，导线中通有如图27所示方向的电流，电流强度保持为I2.5 A不变，横杆在悬线偏离竖直