1、第一章安培力与洛伦兹力1.磁场对通电导线的作用力课后篇素养形成必备知识基础练1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法正确的是()A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直解析安培力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于电流的方向,即垂直于磁场与电流所决定的平面,但电流方向与磁场方向不一定垂直。答案D2.(多选)把通有电流I、长度为l的直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,
2、下列关于安培力大小的说法正确的是()A.可能为0B.一定为IlBC.可能小于IlBD.可能大于IlB解析导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为0,A正确;当导线与磁场方向垂直时,导线受到的安培力最大,为IlB,C正确,B、D错误。答案AC3.如图所示,MN中电流为I,与CD夹角为,导轨垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小()A.F=IdBB.F=IdBsin C.F=D.F=IdBcos 解析题中磁场和电流垂直,角仅是导轨与金属杆MN间的夹角,不是电流与磁场的夹角。答案C4.(多选)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
3、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2IRBB.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IRBD.圆弧PQ受到的安培力大小为IRB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错误,B正确;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IRB,选项C错误,D正确。答案BD5.一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
4、图示中正确的是()解析A选项中电流方向与磁场平行,导线不受安培力,A错误;B选项中,安培力垂直于纸面向里,看不到导线弯曲,B错误;C、D选项中安培力方向向右,导线向右弯曲,C错误,D正确。答案D6.如图所示,D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里。在开关S闭合后,导线D所受安培力的方向是()A.向上B.向下C.向左D.向右解析由右手螺旋定则,软铁芯在导线处的磁场方向向左,由左手定则,导线D受到的安培力方向向上,选项A正确。答案A7.(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电直导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到安培力的大小可能是()A.0.4 NB.0.
5、2 NC.0.1 ND.0解析据安培力的定义,当磁感应强度与通电直导线方向垂直时,安培力有最大值,为F=IlB=20.20.5 N=0.2 N。当磁感应强度与通电直导线方向平行时,安培力有最小值,为0。随着二者方向夹角的变化,安培力大小在0与0.2 N之间取值。答案BCD8.将长为1 m的导线ac,从中点b折成如图所示形状,放入B=0.08 T的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直,若在导线abc中通入25 A的直流电,则整根导线所受安培力大小为多少?解析通电导线受安培力的有效长度为首尾相接的直线段lac=2lcos 30= m,故导线所受安培力的大小为F=IlacB=250.08 N= N。答案
6、 N关键能力提升练9.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。导线段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(+1)IlBB.方向沿纸面向上,大小为(-1)IlBC.方向沿纸面向下,大小为(+1)IlBD.方向沿纸面向下,大小为(-1)IlB解析将导线分为三段直导线,根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向,根据F=IlB计算出安培力的大小,再求合力。导线所受合力F合=IlB+2BIlsin 45=(+1)IlB
7、,方向沿纸面向上。答案A10.(多选)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轴负方向,选项B、C正确。答案BC11.如图所示,三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点,三条导线中通入的电流大小相等,方向垂直纸面向里;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=,I为通电导线的电流大小,r为距通电导线的垂直距离,k为常量;则通电导线R
8、受到的安培力的方向是()A.垂直R,指向y轴负方向B.垂直R,指向y轴正方向C.垂直R,指向x轴正方向D.垂直R,指向x轴负方向解析由磁场的叠加可知,R处的磁场水平向右,由安培定则知,安培力垂直于R指向y轴负方向。答案A12.(2020海南卷)如图所示,在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线,当导线中通有垂直于纸面向里的电流I时,导线所受安培力的方向为()A.向上B.向下C.向左D.向右解析根据安培定则,可知蹄形电磁铁的磁场分布情况如图所示,根据左手定则,可以判断导线所受安培力的方向向下,故选B。答案B13.如图所示,在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为610-2
9、kg的通电直导线,电流I=1 A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中,t=0时,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)解析导线所受斜面的支持力恰为零时的受力情况如图所示。由平衡条件,得F=而F=BIlB=0.4t(T)代入数据解即得t=5 s答案5 s14.如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd,bc边长为l,线框的下半部处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直于纸面向里,线框中通以电流I,方向如图所示,开始时线框处于平衡状态,弹簧处于拉伸状态。现令磁场反向,磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡,在此过程中线框位移的大小x为多少?方向如何?解析两种情况下安培力方向相反,大小均为F=nBIl,则弹簧弹力的改变量为F=kx=2nBIl,所以x=。开始时安培力向上,后来安培力向下,所以线框位移方向向下。答案方向向下
