人教版(新教材)高中物理选择性必修2课时作业9：1 1 磁场对通电导线的作用力

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE11.1磁场对通电导线的作用力1．一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。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图形中正确的是()2．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力3．如图所示，一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面(纸面)上，铜线所在空间有一匀强磁场，磁场方向竖直向下。当铜线通有顺时针方向电流时，铜线所受安培力的方向()A．向前B．向后C．向左D．向右4．〖多选〗如图所示，长度L＝10cm的一段直导线ab，与磁场方向垂直放置在磁感应强度B＝3×10－2T的匀强磁场中。若在导线中通以I＝10A的电流，方向从b流向a，导线绕固定点O转动(设eq\x\to(Oa)＝3eq\x\to(Ob))，由图中位置在纸面内转动，则()A．图示位置安培力大小为3×10－2NB．由图示位置顺时针转过60°时，安培力大小为1.5×10－2NC．由图示位置顺时针转过90°时，安培力大小为0ND．由图示位置向纸面外转过90°时，安培力大小为0N5．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(垂直于纸面向里)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。则导线abcd所受到的磁场的作用力的合力()A．方向沿纸面向上，大小为(eq\r(2)＋1)ILB B．方向沿纸面向上，大小为(eq\r(2)－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(eq\r(2)＋1)ILB D．方向沿纸面向下，大小为(eq\r(2)－1)ILB6．如图所示，直角三角形闭合线框abc处于匀强磁场中，∠acb＝30°，磁场垂直线框平面向里，线框中通入顺时针方向电流时，下列说法正确的是()A．ab边受到的安培力向右B．ac边受到的安培力与ab边受到的安培力大小相等C．ab边与bc边受到的安培力的合力大于ac边受到的安培力D．整个线框所受的安培力的合力为零7．如图所示，一根质量为m的金属棒AC，用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是()A．不改变电流和磁场方向，适当减小电流B．不改变磁场和电流方向，适当增大磁感应强度C．只改变电流方向，并适当增加电流D．只改变电流方向，并适当减小电流8．如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为外侧圆弧的圆心，N点为水平段与圆弧段的切点。两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为0.5T。质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以2A的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动。已知MN＝OP＝1m，g取10m/s2，则()A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5m/s2B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/sC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小均为0.75N9．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示，当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有()A．两导线环相互吸引 B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力 D．两导线环先吸引后排斥10．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸面内平动11．〖多选〗如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以垂直纸面向里方向的电流时，下列判断正确的是()A．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会减小D．若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会增大12．如图所示,水平导轨间距为L＝0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1kg，电阻R0＝0.9Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10V，内阻r＝0.1Ω，电阻R＝4Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10m/s2，ab处于静止状态。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范围。

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁1．〖答案〗D〖解析〗根据左手定则可判断出A选项中导线所受安培力为零，B选项中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D选项中导线所受安培力向右，由导线受力以后的弯曲方向与受力方向的关系可知，D选项正确。2．〖答案〗A〖解析〗赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，画出此处磁场和电流的方向图如图所示，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确。3．〖答案〗A〖解析〗根据左手定则可知，安培力的方向一定和磁场方向垂直，同时一定和电流方向垂直，当铜线通有顺时针方向电流时，可等效为铜线通有向右的电流，故铜线所受安培力的方向向前，A正确。4．〖答案〗ABC〖解析〗图示位置，F安＝BIL＝3×10－2N，A正确；由图示位置顺时针转过60°时，F安＝BILsin30°＝1.5×10－2N，B正确；由图示位置顺时针转过90°时，B∥I，F安＝0N，C正确；由图示位置向纸面外转过90°时，B⊥I，F安＝BIL＝3×10－2N，D错误。5．〖答案〗A〖解析〗由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上,C、D错误；导线abcd的等效长度为a到d的距离，即为(eq\r(2)＋1)L，由安培力公式可得合力大小为(eq\r(2)＋1)ILB，A正确。6．〖答案〗D〖解析〗根据左手定则可知ab边受到的安培力向左，A错误；ac边受到的安培力Fac＝BILac，ab边受到的安培力Fab＝BILab，因为Lac>Lab，故ac边受到的安培力大于ab边受到的安培力，B错误；根据安培力大小的计算公式可知，线框三边受到的安培力的大小与三边长度成正比，又根据左手定则可知线框三边受到的安培力的方向，易知线框三边受到的安培力构成一个三角形，因此整个线框所受的安培力的合力为零，故ab边与bc边受到的安培力的合力大小等于ac边受到的安培力大小，方向相反，C错误，D正确。7．〖答案〗B〖解析〗不改变电流和磁场方向，适当减小电流，可减小安培力，不能使悬线张力为零，故A错误。不改变磁场和电流方向，金属棒所受的安培力方向仍向上，适当增大磁感应强度，安培力增大，悬线张力可减小到零，所以B正确。只改变电流方向，金属棒所受安培力方向向下，悬线张力一定不为零，故C、D错误。8．〖答案〗D〖解析〗金属细杆开始运动时的加速度大小a＝eq\f(BIl,m)＝10m/s2，故A错误；金属细杆由M点运动至P点的过程，由动能定理得BIl·(MN＋OP)－mg·ON＝eq\f(1,2)mvP2，解得vP＝2eq\r(5)m/s，故B错误；金属细杆运动到P点时向心加速度an＝eq\f(vP2,OP)＝20m/s2，故C错误；在P点，设每一条轨道对金属细杆的作用力大小为FN，由牛顿第二定律得2FN－BIl＝man，解得FN＝0.75N，故D正确。9．〖答案〗A〖解析〗通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导线产生力的作用。由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，根据同向电流相互吸引的规律，知两导线环应相互吸引，故A正确。10．〖答案〗B〖解析〗方法一(电流元法)：把线圈L1分成上、下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中。根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看，线圈L1将顺时针转动。方法二(等效法)：把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向。由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动。方法三(结论法)：环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止。据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动。11．〖答案〗AC〖解析〗根据条形磁铁磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，再根据左手定则判断安培力方向，如图所示，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力指向右下方，再结合平衡条件，可知通电后磁铁对桌面的压力变大，静摩擦力方向向左，A正确，B错误；若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，导线受到的安培力竖直向下，水平方向无作用力，根据牛顿第三定律可知，磁铁受到向上的力，其对桌面的压力减小，C正确，D错误。12．〖解析〗(1)由闭合电路的欧姆定律得I＝eq\f(E,R