2019-2020版高中物理 第三章 4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1

4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力1.下列各圖中,表示通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力的情況,其中磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I、磁場(chǎng)力F三者之間的方向關(guān)系錯(cuò)誤的是(A)解析:根據(jù)左手定則可知A圖通電導(dǎo)線受力向左,故A錯(cuò)誤;B圖通電導(dǎo)線受力向右,故B正確;C圖通電導(dǎo)線受力向上,故C正確;D圖通電導(dǎo)線受力垂直于電流向上,故D正確.2.(2019·浙江嘉興模擬)如圖(甲)所示為海影號(hào)電磁推進(jìn)試驗(yàn)艦艇,船體下部的大洞使海水前后貫通.艦艇沿海平面截面圖如圖(乙)所示,其與海水接觸的兩側(cè)壁M和N分別連接艦艇內(nèi)電源的正極和負(fù)極,艦艇內(nèi)超導(dǎo)體在M,N間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),使M,N間海水受到磁場(chǎng)力作用被推出,船因此前進(jìn).要使圖(乙)中的艦艇向左前進(jìn),則所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為(D)A.水平向左B.水平向右C.豎直向上D.豎直向下解析:海水中電流方向從M流向N,且船向左運(yùn)動(dòng),船受到海水對(duì)船的作用力向左,根據(jù)牛頓第三定律可知,海水所受的安培力方向向右,再根據(jù)左手定則,可知,磁場(chǎng)方向豎直向下.故D正確,A,B,C錯(cuò)誤.3.如圖所示,長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等,夾角為60°的V形,并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流為I的電流時(shí),該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小和方向?yàn)?B)A.BIl豎直向下B.BIl豎直向上C.2BIl豎直向下D.2BIl豎直向上解析:導(dǎo)線在磁場(chǎng)內(nèi)有效長(zhǎng)度為l=2lsin 30°=l,故該V形通電導(dǎo)線受到安培力大小為F=BIl=BIl,由左手定則可得方向豎直向上,則選項(xiàng)B正確.4.(2019·湖北孝感期末)如圖所示,直角三角形閉合線框abc處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,acb=30°,磁場(chǎng)垂直線框平面向里,線框中通入順時(shí)針方向電流時(shí),下列說法正確的是(D)A.ab邊受到的安培力向右B.ac邊受到的安培力與ab邊受到的安培力大小相等C.ab邊與bc邊受到的安培力的合力大于ac邊受到的安培力D.整個(gè)線框所受的安培力的合力為零解析:根據(jù)左手定則可知ab邊受到的安培力向左,故A錯(cuò)誤;ac邊受到的安培力Fac=BILac,ab邊受到的安培力Fab=BILab,因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B和電流I大小相同,且 Lac>Lab,故ac邊受到的安培力大于ab邊受到的安培力,故B錯(cuò)誤;對(duì)三角形閉合線框,其中任何兩邊在磁場(chǎng)中的“有效長(zhǎng)度”與第三邊長(zhǎng)度相等,且電流方向相反,則線框所受安培力的合力為零,故C錯(cuò)誤,D正確.5.關(guān)于磁電式電流表,以下說法錯(cuò)誤的是(C)A.指針穩(wěn)定后,游絲形變產(chǎn)生的阻礙效果與線圈受到的安培力的轉(zhuǎn)動(dòng)效果是相反的B.通電線圈中的電流越大,電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大C.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),線圈所受安培力大小與電流大小有關(guān),而與所處位置無關(guān)解析:游絲形變產(chǎn)生的彈力反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),彈力與線圈受到的安培力的轉(zhuǎn)動(dòng)效果相反,線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng),電流表內(nèi)極靴與圓柱間磁場(chǎng)是均勻輻射磁場(chǎng),在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度,它的平面都跟磁感線平行,線圈所在各處的磁場(chǎng)大小相等方向不同,所以安培力與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān),電流越大,安培力越大,指針轉(zhuǎn)過的角度越大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.6.如圖所示,在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a,b和c,各導(dǎo)線中的電流大小相同,其中a,c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外,b導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向內(nèi),每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對(duì)它的安培力作用,則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力,以下說法正確的是(D)A.導(dǎo)線a所受合力方向水平向右B.導(dǎo)線c所受合力方向豎直向上C.導(dǎo)線c所受合力方向水平向左D.導(dǎo)線b所受合力為零解析:由安培定則和磁場(chǎng)疊加關(guān)系可知,a導(dǎo)線處磁場(chǎng)方向向上,b導(dǎo)線處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,c導(dǎo)線處磁場(chǎng)方向向下,根據(jù)左手定則可得出導(dǎo)線a受合力方向向左,導(dǎo)線c受合力方向向右,導(dǎo)線b受安培力的合力為零,故選D.7.如圖所示,放在臺(tái)秤上的條形磁鐵兩極未知,為了探明磁鐵的極性,在它中央的正上方固定一導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁鐵垂直,給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流,則(A)A.如果臺(tái)秤的示數(shù)增大,說明磁鐵左端是北極B.如果臺(tái)秤的示數(shù)增大,說明磁鐵右端是北極C.無論如何臺(tái)秤的示數(shù)都不可能變化D.以上說法都不正確解析:如果臺(tái)秤的示數(shù)增大,說明導(dǎo)線對(duì)磁鐵的作用力豎直向下,由牛頓第三定律知,磁鐵對(duì)導(dǎo)線的作用力豎直向上,根據(jù)左手定則可判斷,導(dǎo)線所在處磁場(chǎng)方向水平向右,由磁鐵周圍磁場(chǎng)分布規(guī)律可知,磁鐵的左端為北極,A正確,B,C,D錯(cuò)誤.8.(2019·山東濟(jì)寧模擬)如圖所示,輕質(zhì)彈簧下面掛有邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的正方形金屬框ABCD,各邊電阻相同,金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直金屬框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.若A,B兩端與電源相連,通以如圖所示方向的電流時(shí),彈簧恰好處于原長(zhǎng)狀態(tài),則通入正方形金屬框AB邊的電流大小為(B)A. B. C. D.解析:設(shè)AB邊的電流為I,根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn),邊ADCB的電流為,AD邊和BC邊受到的安培力相互抵消,由于彈簧處于原長(zhǎng),AB邊受到的安培力方向向上大小為F1=BIL,DC邊受到的安培力方向向上,大小為 F2=BL·,根據(jù)平衡關(guān)系可知mg=F1+F2,解得I=,故B正確,A,C,D錯(cuò)誤.9.(2019·甘肅武威期末)如圖所示,兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌M,N電阻不計(jì),相距0.2 m,上邊沿導(dǎo)軌垂直方向放一個(gè)質(zhì)量為m=5×10-2 kg的金屬棒ab,ab的電阻為0.5 .兩金屬導(dǎo)軌一端通過電阻R和電源相連,電阻R=2 ,電源電動(dòng)勢(shì)E=6 V,電源內(nèi)阻r=0.5 .如果在裝置所在的區(qū)域加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),使ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力恰好是零,并使ab處于靜止?fàn)顟B(tài),(g取 10 m/s2),求所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向.解析:因ab對(duì)導(dǎo)軌壓力恰好是零且處于靜止?fàn)顟B(tài),ab所受安培力方向一定豎直向上且大小等于重力,由左手定則可以判定B的方向水平向右.ab中的電流I= A=2 A由平衡條件得ILB=mg則B= T=1.25 T.答案:1.25 T水平向右(教師備用)(2019·山東平度校級(jí)模擬)教師在課堂上做了兩個(gè)小實(shí)驗(yàn),讓小明同學(xué)印象深刻.第一個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做“旋轉(zhuǎn)的液體”,在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極,沿內(nèi)壁邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極,把它們分別與電池的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體,例如鹽水.如果把玻璃皿放在磁場(chǎng)中,液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來,如圖(甲)所示.第二個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做“振動(dòng)的彈簧”,把一根柔軟的彈簧懸掛起來,使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸,通電后,發(fā)現(xiàn)彈簧不斷地上下振動(dòng),如圖(乙)所示.關(guān)于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的說法正確的是(D)A.圖(甲)中,如果只改變N,S極位置,液體的旋轉(zhuǎn)方向不變B.圖(甲)中,如果只改變電源的正負(fù)極,液體的旋轉(zhuǎn)方向不變C.圖(乙)中,如果將水銀換成純酒精,依然可以觀察到彈簧不斷地上下振動(dòng)D.圖(乙)中,如果改變電源的正負(fù)極,依然可以觀察到彈簧不斷地上下振動(dòng)解析:圖(甲)中,由于在圓柱形電極和邊緣間形成電流,電流在磁場(chǎng)中受安培力而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),若改變磁場(chǎng)的方向,安培力方向發(fā)生改變,則液體的旋轉(zhuǎn)方向改變,如果改變電源的正負(fù)極,電流方向改變,液體所受的安培力方向改變,則液體的旋轉(zhuǎn)方向改變,故A,B錯(cuò)誤;圖(乙)中若水銀換為純酒精,純酒精不導(dǎo)電,彈簧在與酒精接觸時(shí)沒有電流流過,從而不會(huì)出現(xiàn)上下振動(dòng)的現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;圖(乙)中,當(dāng)有電流通過彈簧時(shí),構(gòu)成彈簧的相鄰導(dǎo)線電流方向相同,即各圈導(dǎo)線之間都產(chǎn)生相互的吸引作用而使彈簧縮短,當(dāng)彈簧的下端離開水銀后,電路斷開,彈簧中沒有了電流,彈簧又恢復(fù)原長(zhǎng),使得彈簧下端又與水銀接觸,彈簧中又有了電流而重復(fù)上述過程.改變電源的正負(fù)極,相鄰導(dǎo)線電流方向相同,仍然發(fā)生上下振動(dòng),故D正確.5