1、课时作业(十九)通电导线在磁场中受到的力一、单项选择题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示中正确的是()解析：根据左手定则可判断出A图中导线所受安培力为零，B图中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D图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图正确答案：D2如图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电导线，电流方向垂直纸面向里在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是()A向上B向下C向左 D向右解析：由右手螺旋定则，软铁芯在导线处
2、到磁场方向向左，由左手定则，导线D受到的磁场力方向向上，选项A正确答案：A3如图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是()Ad图最大 Bb图最大C一样大 D无法判断解析：安培力公式FBIL，其中L为垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等答案：C4.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解析
3、：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电流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，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确答案：A5(2017石家庄高二检测)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：安培力垂直于导线和磁场决定的平面，A错、B对由FBILsin可知，C错，当直导线与磁场方向平行放置
4、时，安培力大小为零，将直导线从中点折成直角，安培力仍为零，不发生改变；当直导线与磁场方向成一定夹角放置时，将直导线从中点折成直角，可以让有效长度变为原来的倍，由FBILsin可知，安培力变为原来的倍，D选项错答案：B6(2017宜宾高二检测)如图所示，固定在水平地面上的倾角为的粗糙斜面上，有一根水平放在斜面上的导体棒，通有垂直纸面向外的电流，导体棒保持静止现在空间中加上竖直向下的匀强磁场，导体棒仍静止不动，则()A导体棒受到的合力一定增大B导体棒一定受4个力的作用C导体棒对斜面的压力一定增大D导体棒所受的摩擦力一定增大解析：分析导体棒的受力情况：导体棒在匀强磁场中受到重力mg、安培力F和斜面的
5、支持力FN，摩擦力未知，且静止若mgsinBILcos，则导体棒不受摩擦力；若mgsinBILcos，则导体棒受4个力，摩擦力向上，且可能增大；若mgsinBILcos，则摩擦力向下，但无论什么情况，导体棒对斜面的压力一定增大，为FNmgcosBILsin，故A、B、D错误，C正确答案：C二、多项选择题7.在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交，导线中电流方向如图所示该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同该磁场的方向可能是()A沿z轴正方向B沿y轴负方向C沿x轴负方向D沿z轴负方向解析：由左手定则可判断磁场方向与xOy平面平行，可能沿y轴负方向，可能沿x轴负方
6、向，选项B、C正确答案：BC8一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()A0.4 N B0.2 NC0.1 N D0 N解析：据安培力的定义，当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为FBIL0.520.2 N0.2 N当两方向平行时，磁场力有最小值为0 N随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0.2 N与0 N之间取值答案：BCD9.如图所示，纸面内的金属圆环中通有电流I，圆环圆心为O、半径为R，P、Q为圆环上两点，且OP垂直于OQ，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里，则()A整个圆环受到的安培力大小为
7、2BIRB整个圆环受到的安培力大小为0C圆弧PQ受到的安培力大小为BIRD圆弧PQ受到的安培力大小为BIR解析：根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，选项A错，B对；圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小，为BIR，选项C错，D对答案：BD10(2016海南高考)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射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，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
8、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解析：将圆形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错误答案：BC三、非选择题11.如图所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上当回路总电流为I时，金属杆恰好能静止求竖直向上的磁感应强度B的大小解析：磁场方向竖直向上，杆受力如图所示金属杆
9、的安培力FILB由平衡条件可得Fcosmgsin解得B答案：12.(2015高考全国卷)如图，一长为10 cm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；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，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12 V的电池相连，电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；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0.3 cm.重力加速度大小取10 m/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解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL式中，I是回路电流，L是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有EIR式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻联立式，并代入题给数据得m0.01 kg.答案：安培力的方向竖直向下金属棒的质量为0.01 kg
