2024-2025学年试题物理（选择性人教版2019）第一章1-磁场对通电导线的作用力

1.磁场对通电导线的作用力课后训练巩固提升一、基础巩固1.(多选)关于磁场对通有恒定电流的直导线的作用力大小,下列说法正确的是()A.通电直导线跟磁场方向平行时作用力最大B.通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C.作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角无关D.通电直导线跟磁场方向斜交时肯定有作用力答案:BD解析:安培力方向既垂直于通电导线方向,又垂直于磁场方向。当通电直导线与磁场方向垂直时,安培力最大,当通电直导线与磁场方向平行时,安培力为零,选项A、C错误,B正确。通电直导线跟磁场方向斜交时,可将磁场沿平行于导线方向和垂直于导线方向进行分解,垂直于导线方向的磁场为有效磁场,安培力不为零,选项D正确。2.在如图所示的匀强磁场中,已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向,其中错误的是()答案:C解析:根据左手定则可知A、B、D正确;C图中电流方向和磁场方向平行,不受安培力,故C错误。本题考查左手定则的应用,意在培养学生的科学思维。3.一根容易发生形变的弹性导线两端固定,导线中通有电流,方向竖直向上。当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右和垂直于纸面向外的匀强磁场时,如图所示,描述导线状态的四个图正确的是()答案:D解析:用左手定则可判断出,A中导线所受安培力为零,B中导线所受安培力垂直于纸面向里,C、D中导线所受安培力向右,导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致,故D正确,A、B、C错误。4.电磁弹射是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动,电磁炮就是利用电磁弹射工作的。电磁炮的原理如图所示,则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是()A.竖直向上 B.竖直向下C.水平向左 D.水平向右答案:C解析:由左手定则可知,炮弹导体滑块受到的安培力的方向是水平向左,故选C。5.如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁场的磁感应强度为B,ef与gh相距为d,则MN所受安培力大小为()A.F=BId B.F=BIdsinθC.F=BIdsinθ D.F=BId答案:C解析:MN与磁场方向垂直,并且MN的长度为dsinθ,所以F=IlB=IBdsinθ。本题考查安培力的大小6.如图所示,放在马蹄形磁体两极之间的导体棒ab处于水平状态,当通有自b到a的电流时,导体棒受到方向向右、大小F=1N的磁场力的作用,已知导体棒在马蹄形磁体内部的长度l=5cm,通过导体棒的电流大小I=10A。求:(1)导体棒中的电流在其右侧同一水平高度处所形成的磁场的方向;(2)马蹄形磁体中导体棒所在位置的磁感应强度B的大小。答案:(1)竖直向上(2)2T解析:(1)由安培定则可知,导体棒中的电流在其右侧同一水平高度所形成的磁场方向竖直向上。(2)由公式F=IlB,可知B=F解得B=2T。二、能力提升1.(多选)如图所示,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反。下列说法正确的是()A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶3D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3答案:BC解析:因三根导线中电流相等、两两等距,则由对称性可知两两之间的作用力大小均相等。因平行电流间同向吸引、反向排斥,各导线受力如图所示。由图中几何关系可知,L1所受磁场作用力F1的方向与L2、L3所在平面平行,L3所受磁场作用力F3的方向与L1、L2所在平面垂直,A错误,B正确。设单位长度的导线两两之间作用力的大小为F,由几何关系可得L1、L2单位长度所受的磁场作用力大小为2Fcos60°=F,L3单位长度所受的磁场作用力大小为2Fcos30°=3F,故C正确,D错误。此题考查了电流间的作用力及叠加原理,意在提高学生的综合分析能力,培养学生的科学思维。2.(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的恒定电流(b端电流方向垂直于纸面向内)时,下列说法正确的是()A.当线圈在如图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向上B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动C.线圈通过的电流越大,指针偏转角度越小D.电流表表盘刻度均匀答案:BD解析:由左手定则可判定,当线圈在如题图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向下,故A错误;当通电后,处于磁场中的线圈受到安培力作用,使其转动,螺旋弹簧被扭动,则线圈受到弹簧的阻力,从而阻碍线圈转动,故B正确;线圈中通过的电流越大,线圈受到的安培力越大,指针偏转的角度越大,C错误;在线圈转动的范围内,线圈平面始终与磁感线平行,且线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小相等,故表盘刻度均匀,D正确。此题考查磁电式电流表的原理及特点,意在提高学生的理论联系实际的能力,培养学生的科学思维。3.(多选)如图甲所示,扬声器中有一线圈处于磁场中,当音频电流信号通过线圈时,线圈带动纸盆振动,发出声音。俯视图乙表示处于辐向磁场中的线圈(线圈平面平行于纸面),磁场方向如图乙中箭头所示,在图乙中()A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外答案:BC解析:将线圈看作由无数小段直导线组成,由左手定则可以判断,当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外,选项B正确,A错误;当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里,选项C正确,D错误。4.一重力不计的直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如图所示,如果直导线可以自由地运动且通以方向由a到b的电流,则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为()A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管答案:D解析:先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极,找出导线左、右两端磁场的方向,并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向,如图甲所示。可以判断导线受到安培力作用后从上向下看按逆时针方向转动;再分析导线转过90°时导线位置的磁场方向,再次用左手定则判断导线所受磁场力的方向,如图乙所示,可知导线还要靠近螺线管,所以D正确,A、B、C错误。本题考查安培力作用下导体的运动,意在提高学生的综合分析应用能力,提高学生的科学思维。5.如图所示,一长为10cm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,已知B的大小为0.1N/(A·m),磁场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12V的电池相连,电路总电阻为2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm;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0.3cm,重力加速度大小取10m/s2。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。答案:竖直向下0.01kg解析:金属棒通电后,闭合回路中的电流I=ER=12V2金属棒受到的安培力大小为F=BIl=0.06N由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下。该弹簧的劲度系数为k,由平衡条件知,开关闭合前,2kx=mg开关闭合后,2k(x+Δx)=mg+F代入数值解得m=0.01kg。6.如图所示,在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E=50V,内阻r=1Ω的电源和滑动变阻器R,导轨的宽度d=0.2m,倾角θ=37°。质量m=0.11kg的导体棒ab垂直置于导轨上,与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,整个装置处在竖直向下的磁感应强度B=2.2T的匀强磁场中,导轨与导体棒的电阻不计。现调节R使杆ab静止不动。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)ab棒受到的最小安培力F1和最大安培力F2;(2)滑动变阻器R有效电阻的取值范围。答案:(1)0.2N2.2N(2)9Ω≤R≤109Ω解析:本题考查了安培力作用下导体的状态分析,意在提高学生的综合分析能力,提高学生的科学思维。(1)由题意知,当ab棒刚要向下运动时所受安培力最小,当ab棒刚要向上运动时所受安培力