物理人教版 (2019)1 磁场对通电导线的作用力巩固练习

1.1磁场对通电导线的作用力专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和所受磁场力F的方向，其中图示正确的是(　　)

A． B． C． D．

2．一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培力方向为（　　）

A．水平向北 B．水平向南 C．竖直向上 D．竖直向下

3．下列说法正确的是（　　）

A．若物体运动速率不变，则物体加速度一定为零

B．若物体所受合外力为零，则物体加速度一定为零

C．若检验电荷在某处电势能为零，则此处场强一定为零

D．若一小段通电导体在某处受磁场力大小为零，则此处磁感应强度一定为零

4．下列说法中正确的是

A．磁感线始于N极终于S极，电场线始于正电荷终于负电荷

B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

C．某点电场强度的大小等于试探电荷放在该点时受到的电场力与试探电荷电量大小的比值

D．某点磁感应强度的大小等于一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值

5．质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上。当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上保持静止。如图所示的侧视图中已标出匀强磁场的方向，其中棒与导轨间的摩擦力不可能为零的是（　　）

A． B．

C． D．

6．如图所示，O为圆心，和是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时（电源未在图中画出），此时回路（ ）

A．将向左平动

B．将向右平动

C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动

D．KL边将垂直纸面向里运动，MN边垂直纸面向外运动

7．一段长0.2m，通过2.5A电流的直导线，置于磁感应强度为B=4T的匀强磁场中，关于它所受的安培力F，下列说法正确的是

A．F一定是2N

B．F不可能为0

C．不论F多大，F、电流和磁场三者方向总是两两垂直

D．只要F不为零，F总是垂直于电流和磁场方向

8．如图所示四幅图中，匀强磁场磁感应强度大小都为B，导体中的电流大小都为I，导体的长度都为L，A、B、C三个图中的导体都与纸面平行，则四幅图中导体所受安培力大小不等于BIL的是

A． B． C． D．

9．把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面内．当线圈通以图示方向的电流时线圈将 ( )

A．发生转动,同时靠近磁铁 B．发生转动,同时远离磁铁

C．不发生转动,只靠近磁铁 D．不发生转动,只远离磁铁

10．一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以如图所示的电流后，该直导线所受安培力的方向是(       )

A．向上 B．向下

C．向左 D．向右

11．如图所示是一位同学制作的实验装置：柔软弹簧竖直悬挂，下端恰与铜片接触．当开关闭合后，弹簧时伸时缩，灯泡时明时暗．关于这个实验现象，下列说法中正确的是(     )

A．弹簧收缩与铜片分离时，通过灯泡的电流较小，灯泡暗淡

B．弹簧伸长与铜片接触时，通过灯泡的电流较大，灯泡明亮

C．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩

D．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长

12．如图，把导线放在蹄形磁铁的两极之间，当导线中通有如图所示的电流时，此时通电导线所受安培力的方向是（　　）

A．向上 B．向下

C．向右 D．向左

13．下列有关磁场中磁感线的叙述正确的是

A．磁场中的磁感线有的不能相交，有的能相交

B．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致

C．电流在磁场中所受的安培力的方向总是与磁感线的方向平行

D．匀强磁场中沿磁感线方向，磁感应强度越来越小

14．如图所示，空间内固定有、、三根足够长直导线，直导线间距均相等，电流相同，若在空间中加一匀强磁场，使所受安培力为零，则该匀强磁场的方向（　　）

A．垂直于纸面向里

B．水平向右

C．水平向左

D．竖直向上

15．如图所示，abcd是一个用粗细均匀、同种材料的导线弯折成的长方形线框，线框竖直放置，ab长度为L，bc长度为．匀强磁场的方向垂直于金属框平面向里，磁感应强度大小为B．若金属框a、b两端与恒压电源相连，电流方向如图所示，若通过ab边的电流大小为，则金属框受到的安培力大小和方向分别为

A．，方向竖直向上 B．2BIL，方向竖直向上

C．，方向竖直向下 D．3BIL，方向竖直向下

二、填空题（共4题）

16．______于磁场B的方向放置的长为l的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝______

17．如图所示，在光滑斜面上的一段通电导线处于静止状态，匀强磁场垂直 斜面向上，通电导线除了受重力、支持力外还受到磁场对通电导线的__________力(选填“安培”或“洛伦兹”)．当导线中电流增大时，通电导线将沿斜面 向___________运动(选填“上”或“下”)．

18．匀强磁场里，有一根长1.2 m的通电导线，导线中的电流为5 A，这根导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为1.8 N，则磁感应强度的大小为________．

19．利用通电导线在磁场中受到的安培力与磁感应强度的关系就可以测定磁感应强度的大小。实验装置如图所示，弹簧测力计下端挂一矩形导线框，导线框接在图示电路中，线框的短边置于蹄型磁体的N、S极间磁场中的待测位置。

在接通电路前，待线框静止后，先观察并记录下弹簧测力计的读数F0；

接通电路后，调节滑动变阻器使电流表读数为I，待线框静止后，观察并记录下弹簧测力计的读数。

(1)由以上测量数据可知：导线框所受重力大小等于__________，磁场对矩形线框位于磁场中的一条边的作用力大小为__________；

(2)若已知导线框在磁场中的这条边的长度为L、线圈匝数为N，则利用上述数据计算待测磁场的磁感应强度的表达示为B=__________。

三、综合题（共4题）

20．在赤道上，地磁场可以看成沿南北方向的均匀磁场．如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10﹣4T，在赤道上有一根东西方向的直导线，长25米，通有从西向东的电流20A，问地磁场对这根直导线的作用力有多大？方向如何？

21．如图所示，两根足够长的光滑平行导轨与水平面成θ=60°角，导轨间距为L．将直流电源、电阻箱和开关串联接在两根导轨之间．整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中．质量为m的导体棒MN垂直导轨水平放置在导轨上，导体棒与两根导轨都接触良好．重力加速度为g．

（1）若磁场方向垂直导轨平面向上，当电阻箱接入电路的电阻为R1时，闭合开关后，导体棒MN恰能静止在导轨上．请确定MN中电流I1的大小和方向；

（2）若磁场方向竖直向上，当电阻箱接入电路的电阻为R2时，闭合开关后，导体棒MN也恰能静止在导轨上，请确定MN中的电流I2的大小；

（3）导轨的电阻可忽略，而电源内阻、导体棒MN的电阻均不能忽略，求电源的电动势．

22．为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨．潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，其原理示意图如图所示．在直线通道内充满电阻率ρ＝0.2Ωm的海水，通道中a×b×c＝0.3m×0.4m×0.3m的空间内，存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B＝6.4T、方向垂直通道侧面向外．磁场区域上、下方各有a×b＝0.3m×0.4m的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中产生了从N到M、大小恒为I＝1.0×103 A的电流，设该电流只存在于磁场区域．不计电源内阻及导线电阻，海水密度ρm≈1.0×103kg/m3．

(1)求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向；

(2)当潜艇以恒定速度v0＝30 m/s前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v＝34 m/s，专用直流电源所提供的电功率可分为三部分：12个推进器的牵引功率P1、12个推进器中海水的电热功率P2、12个推进器单位时间内海水动能的增加值P3【提示：Δt时间内每个推进器喷出海水的质量可表示为m＝ρmbc（v-v0）Δt，计算海水动能时对应的速率要用相对于地面的速率】．求出这三个相应功率的大小．

23．（1）在一个圆纸盒里有一个条形磁体，圆纸盒外放着一些小磁针，各磁针静止时N极的指向如图甲所示，请在圆纸盒里画出磁体并标明它的N、S极_______；

（2）请标出图乙中通电螺线管的N、S极和导线中的电流方向_______；

（3）画出丙图中安培力方向_______。

参考答案：

1．C

2．C

3．B

4．C

5．B

6．D

7．D

8．C

9．A

10．D

11．C

12．D

13．B

14．C

15．A

16．     垂直     IlB

17．     安培     上

18．0.3 T

19．              

20．地磁场对这根直导线的作用力大小为2.5×10﹣2N，方向如何垂直地面向上

21．

22．(1) 1.92×103 N, 磁场对海水作用力方向向右 (2) P1＝6.9×105 W；P2＝6.0×106 W；P3＝4.6×104 W

23．