2018-2019高中新课标高中物理人教版选修3-1练习第三章磁场3.4

4.通电导线在磁场中受到的力(本栏目内容，在学生用书中分册装订！)1．如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力方向向右的是()解析：由左手定则可知，A项中导线受向左的安培力，A项错；B项中导线受向右的安培力，B项对；C项中导线不受安培力作用，C项错；D项中导线所受安培力垂直纸面向里，D项错．答案：B2．如图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则有关各图中导线所受安培力的大小的判断正确的是()A．d图最大 B．b图最大C．一样大 D．无法判断解析：安培力公式F＝BIL⊥，其中L⊥为垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等．答案：C3．一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．没有磁场时，导线呈直线状态；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()解析：通电导线在磁场中受安培力时，可用左手定则判断安培力的方向．答案：D4.如图所示，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.当在该导线中通以大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl解析：V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力F＝BIl，答案为C.答案：C5.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是()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．线框所受的安培力的合力方向向左D．线框所受的安培力的合力方向向右解析：由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反．ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd.因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故Fab>Fcd，线框所受合力方向向右．答案：BD6.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线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直，“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里．开关S闭合后，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．竖直向上解析：开关闭合后根据安培定则可判定导线所在位置处磁感线的方向为水平向右，再由左手定则判定导线受到安培力的方向为竖直向下，C项正确．答案：C7.如图所示，光滑的平行导轨与电源连接后，与水平方向成θ角倾斜放置，导轨上放一个质量为m的金属导体棒．当S闭合后，在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，如图所示的四个图分别加了不同方向的磁场，其中有可能平衡的是()解析：四种情况的受力分别如图所示，A、C有可能平衡，D中如果重力与安培力刚好大小相等，则导体棒与导轨间没有压力，可以平衡，B中合外力不可能为零．答案：ACD8.如图所示，长度为10cm的一段直导线AB，与磁场方向垂直地放置在磁感应强度B＝3×10－2T的匀强磁场中．今在导线中通以10A的电流，方向自B向A，导线以固定点O为转动轴(设OA＝3OB)，由图中位置按顺时针方向转过60°角时，求：(1)导线受到的磁场力的大小和方向；(2)如果在AB的竖直面上，OA从图中位置以O点为转动轴，由纸面向外转30°角时，情况又如何？解析：(1)F＝BILsinθ＝3×10－2×10×0.1×sin30°N＝3×10－2×10×0.1×0.5N＝1.5×10－2N，它作用在导线上，方向垂直于纸面向外．(2)F＝BILsinθ＝3×10－2×10×0.1×sin90°N＝3×10－2N，力的方向与导线垂直，且与原OA方向成120°角指向纸外．答案：见解析9.(2014·云南昆明调研)将闭合通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，则在通电圆环从刚进入到完全进入磁场的过程中，所受的安培力的大小()A．逐渐增大 B．逐渐变小C．先增大后减小 D．先减小后增大解析：通电圆环受到的安培力大小F＝ILB，其中I、B分别为所通电流大小、磁感应强度大小，L指有效长度，它等于圆环所截边界线的长度．由于L先增大后减小，安培力先增大后减小，C正确．答案：C10.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)解析：导线恰要离开斜面时受力情况如图所示．由平衡条件，得F＝mg/tan30°①而F＝BIl②B＝0.4t③代入数据并联解①②③即得t＝5s答案：5s11．(2014·湖南重点中学联考)水平面上有一电阻不计的U形导轨NMPQ，宽度为L，M和P之间接有电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示，问：(1)当ab棒静止时，其受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？解析：(1)从b向a看的侧视图如图所示．水平方向：Ff＝FAsinθ竖直方向：FN＋FAcosθ＝mg又FN＝BIL＝Beq\f(E,R)L解得FN＝mg－eq\f(BLEcosθ,R)，Ff＝eq\f(BLEsinθ,R)(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有FA＝mg，Bmin＝eq\f(mgR,EL)，根据左手定则判定磁场方向水平向右．答案：(1)mg－eq\f(BLEcosθ,R)eq\f(BLEsinθ,R)(2)eq\f(mgR,EL)方向水平向右12.如图所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止．求：(1)当B的方向垂直于导轨平面向上时B的大小；(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？解析：(1)杆受力如图甲所示．由平衡条件可得F＝mgsinθ即BI1L＝mgsinθ得B＝eq\f(mgsi