2024年新教材高中物理1.1磁吃通电导线的作用力提升练新人教版选择性必修第二册

PAGE1.1磁场对通电导线的作用力一、选择题(本题共4小题，每题7分，共28分)1．如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细匀称、单位长度的质量为2.5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为(A)A．0.1A B．0.2AC．0.05A D．0.01A解析：设圆环的半径为r，则圆环的质量为：m环＝2πr×2.5×10－3kg，磁场的水平重量为Bsin30°，环受到的安培力为：F＝Bsin30°×I×2πr，由于环所受向上的安培力等于环的重力，则有：2πr×2.5×10－3×10＝Bsin30°×I×2πr，解得：I＝0.1A，故选A。2．如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO′自由转动，现通以图示方向电流，沿OO′看去会发觉(D)A．A环、B环均不转动B．A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动C．A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动D．A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止解析：利用结论法求解：A、B两环电流相互行平，故相互吸引，二者相互靠拢，直至重合，故D正确。3．(多选)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(BD)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。4．(多选)如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面对里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。关于导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是(AC)A．方向沿纸面垂直bc向上，大小为(eq\r(2)＋1)ILBB．方向沿纸面垂直bc向下，大小为(eq\r(2)＋1)ILBC．若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小不变D．若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半解析：由安培力公式F＝BIL，与左手定则，可得ab段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向左。同理cd段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向右。因此由平行四边形定则对这两个安培力进行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段与cd段导线的安培力的合力为eq\r(2)BIL，方向竖直向上；而bc段安培力的大小为BIL，方向是竖直向上。则导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力大小为(eq\r(2)＋1)BIL，方向是竖直向上。若在纸面内将abcd旋转任何角度，力的大小均不变，故A、C正确，B、D错误。二、非选择题5．(12分)两条相距L＝1.0m的水平金属导轨上放置一根导体棒AB，处于竖直方向的匀强磁场中，如图甲所示。已知导体棒质量m＝1.0kg，棒中通以方向从A到B的电流I时，导体棒所受安培力向右，其加速度a跟电流I的关系图像如图乙所示，可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取g＝10m/s2。求：(1)磁场的方向；(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数及磁感应强度的大小。答案：(1)竖直向上(2)μ＝0.05B＝0.25T解析：(1)安培力向右，电流向内，依据左手定则可知，磁场的方向竖直向上。(2)设导体棒所受最大静摩擦力为f，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，有：f＝μmg①由图乙，当导体棒中的电流I1＝2.0A时，导体棒所受安培力恰好等于最大静摩擦力，设磁感应强度的大小