2024-2025学年高中物理第三章磁场3.4通电导线在磁场中受到的力课后强化演练含解析新人教版选修3-1

PAGE3-通电导线在磁场中受到的力课后强化演练一、选择题1．(多选)(2024·临沂市月考)直导线ab长为L，水平放置在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面对里，磁感应强度为B.导线中通有恒定电流，电流强度为I，则()A．导线所受安培力大小为BILB．若电流方向由b向a，则安培力方向竖直向上C．若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BILsinαD．若使导线在纸面内转过α角，则安培力也同方向转过α角解析：依据安培力的定义可知，导线与磁场相互垂直，F＝BIL，A选项正确；电流方向由b向a，依据左手定则可知，安培力方向竖直向下，B选项错误；若使导线在纸面内转过α角，导线仍旧与磁场垂直，安培力大小仍为BIL，C选项错误；依据左手定则可知，若使导线在纸面内转过α角，则安培力也同方向转过α角，D选项正确．答案：AD2．(多选)(2024·宁夏育才中学模拟)一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的状况是()A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向右的摩擦力D．磁铁受到向左的摩擦力解析：分析导线的受力状况，依据左手定则可知，导线所受安培力方向斜向左下方，由牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向右上方，磁铁有向右运动的趋势，受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小，A、D选项正确，B、C选项错误．答案：AD3．如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀称地辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则()A．该磁场是匀强磁场B．线圈平面总与磁场方向垂直C．线圈将逆时针方向转动D．a、b导线受到的安培力大小总为IlB解析：该磁场是辐向匀称分布的，不是匀强磁场，A选项错误；线圈平面总与磁场方向平行，B选项错误；依据左手定则可知，线圈a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈顺时针方向转动，C选项错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到安培力大小总为BIl，D选项正确．答案：D4．如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当再加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为()A．F2 B．F1－F2C．F1＋F2 D．2F1－F2解析：长直导线a和b电流等大反向，设加入的匀强磁场对导线a的磁场力为F，则a受到的磁场力大小F2＝F1＋F或F2＝F1－F，此时导线b受到的磁场力大小为F1＋F或F1－F，大小等于F2，A选项正确．答案：A5．如图所示，一位于xOy平面内的矩形通电线圈只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图所示．欲使线圈转动起来空间应加上的磁场是()A．方向沿x轴的恒定磁场B．方向沿y轴的恒定磁场C．方向沿z轴的恒定磁场D．方向沿z轴的变更磁场解析：磁场方向沿x轴时，线圈左右边框不受安培力，前后边框分别受到向下和向上的安培力，线圈不能转动，A选项错误；磁场方向沿y轴时，线圈前后边框不受安培力，左右边框分别受到向上和向下的安培力，线圈可以绕Ox轴转动，B选项正确；磁场沿z轴时，线圈受到的安培力的合力为零，C、D选项错误．答案：B6．(多选)位于同一水平面上的两根平行导电导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60°角足够大的匀强磁场中，现给出这一装置的侧视图．一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动，在匀强磁场方向沿顺时针缓慢转过30°的过程中，金属棒始终保持匀速运动，则磁感应强度B的大小变更可能是()A．始终变大 B．始终变小C．先变大后变小 D．先变小后变大解析：探讨金属棒的受力，如图所示：G＝N＋BILsinθ，f＝BILcosθ，其中f＝μN，联立解得B＝eq\f(μG,ILcosθ＋μsinθ)，当B转过30°的过程中，安培力沿顺时针转动，θ从30°减小到0，依据数学学问可知，磁感应强度可能始终变大，也可能先变小后变大，A、D选项正确．答案：AD7．(多选)(2024·宾县模拟)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是()A．B1＝B2＝B3B．B1＝B2＜B3C．a和b处磁场方向垂直于纸面对外，c处磁场方向垂直于纸面对里D．a处磁场方向垂直于纸面对外，b和c处磁场方向垂直于纸面对里解析：各处的磁感应强度等于三条通电导线叠加的结果，a、b两点相邻导线产生的磁场抵消，由第三根导线供应磁场，c点三根导线产生磁场方向相同，磁场最强，故B1＝B2<B3，A选项错误，B选项正确；依据安培定则，a和b处磁场方向垂直于纸面对外，c处磁场方向垂直于纸面对里，C选项正确，D选项错误．答案：BC8．(2024·济宁市期末)如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面对里．电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是()A.eq\f(\r(3),2)B0IL水平向左B.eq\f(\r(3),2)B0IL水平向右C.eq\r(3)B0IL水平向左D.eq\r(3)B0IL水平向右解析：依据同向电流相互吸引的规律可知，A、B电流对C电流的作用力水平向左，大小为eq\r(3)B0IL，依据力的平衡学问可知，静摩擦力大小为eq\r(3)B0IL，方向向右，D选项正确．答案：D二、非选择题9．(2024·洛阳市模拟)水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为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且指向右上方，如图所示，求：(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能变更，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看侧视图如图所示．水平方向：Ff＝F安sinθ①竖直方向：FN＋F安cosθ＝mg②又F安＝BIL＝Beq\f(E,R)L③联立①②③得：FN＝mg－eq\f(BLEcosθ,R)，Ff＝eq\f(BLEsinθ