高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力综合训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力综合训练题，共7页。

1.1磁场对通电导线的作用力 同步课时作业（含解析）
1.在赤道附近沿东西方向水平放置一根导体棒，若通以由西向东的电流，则此导体棒所受安培力的方向为( )
A.向上B.向下C.向南D.向北
2.关于磁感应强度、电流、导线长和导线所受磁场力的关系，下列说法中正确的是（ ）
A.在的地方，一定等于零
B.在的地方，一定等于零
C.若，，，则一定等于
D.若，，，则一定等于
3.如图表示一条放在磁场里的通电直导线，导线与磁场方向垂直，图中已经分别标明电流、磁感应强度和安培力三者方向的关系，其中正确的是（ ）
A. B. C.D.
4.把长为的导线弯成一个圆心角为60°的圆弧，将其平放在纸面内，使两端点连线在竖直方向。现有一个垂直纸面向外、大小为的匀强磁场，如图所示。若给导线通以由到、大小为的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是（ ）
A.，水平向左B.，水平向右
C.，水平向右D.，水平向左
5.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I，要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的值不可能为( )
A.B.C.D.
6.如图所示，轻质弹簧下面挂有边长为L、质量为m的正方形金属框，各边电阻相同，金属框放置在磁感应强度大小为B、方向垂直金属框平面向里的匀强磁场中.若两端与电源相连，通以如图所示方向的电流时，弹簧恰好处于原长状态，则通入正方形金属框边的电流大小为( )
A.B.C.D.
7.如图所示，间距为d的水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒，导体棒的横截面积均为S，其中b最短，c弯成了直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计.现将装置置于竖直向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们所受安培力的大小关系为( )
A.B.C.D.
8.光滑的水平桌面上有两根弯成60°角的金属棒，正好拼成一个等边三角形，边长为L.它们的两端分别在O点和c点相互接触，O点接触但是相互绝缘，c处不绝缘.匀强磁场的方向垂直桌面向下，磁感应强度大小为B.当通以如图所示的电流时，两金属棒仍处于静止状态，在O处的相互作用力为，在c处的相互作用力为，则金属棒中的电流为( )
A.B.C.D.
9.把轻质的导线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心且与线圈在同一平面内，如图所示.当线圈通以图示电流时，线圈将( )
A.发生转动同时远离磁铁B.发生转动同时靠近磁铁
C.静止不动D.从上往下看顺时针转动
10.赤道上的地磁场可看成沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度约为，该地一根长500 m的导线中的电流为10 A，则该导线受到的安培力可能是( )
A.0B.0.1 NC.0.3 ND.0.4 N
11.如图，U形铁芯放置在粗糙水平桌面上，一导体棒静止在U形铁芯的两板之间，开关闭合后，棒仍在原位置保持静止状态，此时棒受到的安培力为.若滑动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变为原来的一半，此时棒受到的安培力为，则下列说法正确的是( )
A.铁芯两板之间的磁场方向向下
B.的大小大于大小的2倍
C.棒对铁芯下板有垂直于棒向左的静摩擦力
D.若滑片向左滑动后棒仍然静止，则桌面对铁芯的力不变
12.水平面上有电阻不计的U形金属导轨，它们之间的宽度为和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨放一根质量为m、接入电阻为R的金属棒，并加一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向斜向右上方与水平面夹角为，如图所示.重力加速度为g，求:
(1)当棒静止时，棒受到的摩擦力和支持力各为多少；
(2)若B的大小和方向均能改变，则要使棒所受支持力为零，B的最小值及其方向.
答案以及解析
1.答案：A
解析：赤道处的地磁场方向由南向北，电流方向由西向东，由左手定则可知，安培力的方向竖直向上，选项A正确.
2.答案：A
解析：当时，一定为零，但是用判断时，磁场方向一定要和通电直导线垂直，没有垂直这个条件，无法判断，只有A正确。
3.答案：C
解析：A.磁场方向向上，电流方向向里，根据左手定则，安培力的方向向右，故A错误；
B.磁场方向向右，电流方向向外，根据左手定则，安培力的方向向上，故B错误；
C.磁场方向向里，电流方向向右，根据左手定则，安培力的方向向上，故C正确；
D.磁场方向向外，电流方向向左，根据左手定则，安培力的方向向上，故D错误；
4.答案：D
解析：弧长为，圆心角为60°，则弦长
导线受到的安培力
由左手定则可知，导线受到的安培力方向为水平向左故选D。
5.答案：D
解析：当磁场方向垂直于斜面向下时所需磁感应强度最小，由共点力平衡有，解得，方向垂直于斜面向下，故A、B、C项的值均可能，D项的值不可能.
6.答案：B
解析：根据电流方向可知，边、边、边串联，再与边并联，设每边电阻为R，根据平衡条件可知，根据并联电路的特点可知，联立两式解得，故B正确.
7.答案：B
解析：设两导体棒的长度分别为和导体棒弯成半圆的直径为d；由于导体棒都与匀强磁场垂直，则两导体棒所受的安培力大小分别为，因，则；因，则；因，则，则，故B正确.
8.答案：C
解析：对于两金属棒，所受安培力方向相反，安培力大小为，由题意可知，在O处的相互作用力为，在c处的相互作用力为，对于任意金属棒都是处于静止状态，即所受合力为零，则由力的平衡可知，联立解得金属棒中的电流为，C正确，A、B、D错误.
9.答案：BD
解析：由安培定则可知，线圈向外的一面为S极，因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈沿顺时针方向转动，同时靠近磁铁，故B、D选项正确.
10.答案：AB
解析：当B与I垂直时，安培力最大，；当B与I平行时，安培力为零，为最小值，可知安培力的大小范围是，故A、B正确，C、D错误.
11.答案：BD
解析：根据右手螺旋定则可以判断铁芯的下板为N极，铁芯两板之间的磁场方向向上，A错误；若滑动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变为原来的一半，磁场也变弱，则棒受到的安培力将小于原来的一半，B正确；开关闭合后导体棒将受到垂直于棒向右的安培力及铁芯对其向左的摩擦力而处于平衡状态，根据牛顿第三定律，可知棒对铁芯下板有垂直棒向右的静摩擦力，C错误；分析整个装置可知桌面对铁芯的力始终不变，D正确.
12.答案：(1)；
(2)，方向水平向右
解析：(1)从b向a看，金属棒受力如图所示，竖直方向有，水平方向有，而，联立可得.
(2)若棒受到的支持力为零，则，所以，当时，B有最小值，，此时，方向竖直向上，依据左手定则，可知此时磁感应强度方向水平向右.