【推荐】专题3-4+通电导线在磁场中受到的力-试题君之课时同步君2017-2018学年高二物理人教版（选修3-1） 10页

第三章 磁场 第4节 通电导线在磁场中受到的力 ‎1．关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，说法正确的是 A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直 B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直 C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直 D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直 ‎【答案】D ‎2．某地的地磁场大约是4.0×10–5 T，一根长为‎500 m的电线，通入电流的强度为‎10 A的电流，该导线可能受到的安培力为 A．0 B．0.1 N C．0.3 N D．0.4 N ‎【答案】AB ‎【解析】电线与地磁场垂直放置时，受到的安培力最大Fm=BIL=0.2 N，当I∥B时，Fmin=0，所以AB正确。‎ ‎3．如图所示，一通电直线导线与匀强磁场方向垂直，导线所受安培力的方向 A．向上 B．向下 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 ‎【答案】D ‎【解析】根据左手定则，让磁感线穿过手心，即手心向上，四指指向电流方向，即指向右侧，大拇指垂直于纸面指向里，故安培力方向垂直纸面向里，故ABC错误，D正确。‎ ‎4．如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到的磁场力的合力 A．竖直向上 B．方向垂直于ad斜向上 C．方向垂直于bc斜向上 D．为零 ‎【答案】D ‎【解析】由题意可知，线框abcd是一个封闭回路，其有效长度为零，所以线框abcd所受安培力的合力为零，选项D正确。‎ ‎5．如图，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。当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为 A．0 B．0.5BIL C．BIL D．2BIL ‎【答案】C ‎6．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放置在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以移动，当导线通过图示方向的电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）‎ A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升 ‎【答案】C ‎【解析】在导线两侧取两小段，由左手定则可知，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向外，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向里，从上往下看，导线逆时针转动；当转动90°时，同时下降。故C正确。‎ ‎7．光滑的平行导轨（图中粗线所示）与电源连接后，倾斜放置，导轨上放一个质量为m的金属导体棒。通电后，导体棒中的电流垂直纸面向外，在棒所在的区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，下面四个图中分别加了不同方向的磁场，其中一定不能平衡的是 ‎【答案】C ‎8．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根长直导线，导线与条形磁铁垂直。当导线中通以垂直纸面向里的电流时，用FN表示磁铁对桌面的压力，F静表示桌面对磁铁的静摩擦力，则导线通电后与通电前受力相比 A．FN减小，F静=0‎ B．FN减小，F静≠0‎ C．FN增大，F静=0‎ D．FN增大，F静≠0‎ ‎【答案】C ‎9．如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中不通电流时，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡，当线圈中通有电流I时方向如图所示，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知 A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1–m2)g/NIl B．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/NIl C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1–m2)g/NIl D．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2Nil ‎【答案】B ‎【解析】未通电时，根据平衡可知m‎1g=m‎2g+m′g，则m′=m1–m2；当B的方向垂直纸面向里，线圈所受安培力的方向向下，所以需要在右边加砝码m。则有mg=NBIL，所以 ‎，故选B。‎ ‎【名师点睛】此题考查了物体的平衡、安培力以及左手定则的问题；解题的关键是能根据左手定则来判断安培力的方向，并且知道安培力的计算公式F=BIL，然后根据平衡条件列出方程进行解答；此题难度不大，是基础题。‎ ‎10．如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。整个装置处于匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨放置，当杆中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止。则 A．磁场方向一定是竖直向上 B．磁场方向竖直向上时，磁场的磁感应确定最小 C．ab受安培力的最小值为 D．ab受安培力的最小值为 ‎【答案】D ‎【名师点睛】本题考查了力的平衡问题及平行四边形法则的应用问题；主要是借助磁场中安培力考查矢量三角形合成法则求最小值问题，判断出安培力何时最小是解题的关键步骤；解题时要灵活运用三角形或者平行四边形，熟练掌握右手定则。‎ ‎11．如图，通电线圈abcd平面和磁场垂直（不考虑电流间相互作用），则 A．ab边受到向左的安培力 B．bc边受到向下的安培力 C．线圈面积有缩小的趋势 D．线圈有转动的趋势 ‎【答案】C ‎【名师点睛】考查由左手定则可判定安培力方向，注意对于左手定则的应用，要搞清两点：一是什么时候用；二是怎样用。‎ ‎12．一通电直导线与匀强磁场方向垂直，电流方向如图所示，设磁场磁感应强度为B，导线长度为L，导线通电电流为I，则导线所受安培力 A．方向垂直纸面向外 B．方向竖直向上 C．通电电流越强，导线所受安培力越大 D．若将导线平行于磁场方向放入，导线所受安培力不变 ‎【答案】C ‎【解析】由左手定则可知，安培力方向为垂直纸面向里，故AB错误；根据F=BIL可知，电流越强，则导线所受安培力越大，故C正确；若将导线平行磁场放入，则导线所受安培力为零，故D错误。‎ ‎13．如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受 到的磁场力为F，以该磁场力方向为正方向。a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为‎2F，则此时b受到的磁场力的大小为 ‎ A．0 B．F C．‎4F D．‎‎7F ‎【答案】BD ‎【解析】由于ab间的磁场力是两长直导线的相互作用，故b受到a的磁场力大小为F，方向相反，故为–F，中间再加一通电长直导线时，由于c处于中间，其在ab两位置产生的磁场强度相同，故b受到的磁场力为a受磁场力的2倍，a受力变成‎2F，可能是受c的磁场力为F，方向向左，此时b受力为‎2F，方向向左，故b受力为F，方向向左，故合磁场力为F；a变成‎2F，也可能是受向右的‎3F的力，则此时b受力为‎6F，方向向右，故b受到的磁场力为–‎6F–F=–‎7F，故选BD。‎ ‎14．如图所示，在匀强磁场区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为L、质量为m的导线，当通以如图方向的电流后，导线恰好能保持静止，则磁感应强度B满足 A．，方向水平向左 B．，方向垂直纸面向外 C．，方向沿斜面向上 D．，方向竖直向下 ‎【答案】AD ‎15．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=‎0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=‎0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计， g取‎10 m/s2。已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求：‎ ‎（1）通过导体棒的电流；‎ ‎（2）导体棒受到的安培力和导体棒受到的摩擦力；‎ ‎（3）若仅将磁场方向改为竖直向上，求摩擦力。‎ ‎【答案】（1）‎1.5 A （2）0.30 N 0.06 N（3）0‎