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课时作业

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．如图所示，一根长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环的平面，导线和环中的电流方向如图所示，那么金属环受到的磁场力为(       )

A．沿圆环的半径向外 B．沿圆环的半径向内

C．水平向左 D．等于零

2．如图是某磁场部分区域的磁感线分布（图线关于水平虚线对称），a、b是其内两点。则（　　）

A．a、b两点的磁感应强度大小不等，且Ba>Bb

B．同一通电导线放在a处所受磁场力一定大于放在b处所受磁场力

C．同一闭合小线圈在a点的磁通量一定大于在b点的磁通量

D．a点的磁感应强度方向即为放在该点的通电直导线所受磁场力的方向

3．小明在课后用铜丝自制了一个“心”形的线圈，他把一节干电池的正极朝上放在一个强磁铁上，强磁铁的朝上，极朝下，然后把制成的线圈如图所示放在电池上，顶端搁在电池的正极，下部分和磁铁接触，忽略各接触面上的摩擦力，从上往下看，则：（       ）

A．线圈不会转 B．线圈做顺时针转动

C．线圈做逆时针转动 D．转动方向无法判断

4．如图所示，两金属导轨平行放置，空间中存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，金属棒MN跨放于导轨上，金属棒与导轨间的夹角为θ。当开关S闭合时，导线框中的电流为I。已知MN接入电路的长度为L，则MN所受安培力的大小为（　　）

A． B． C． D．

5．如图（俯视图），在竖直向下、磁感应强度大小为2T的匀强磁场中，有一根长0.4m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A到C、大小为5A的电流时，该棒所受安培力为

A．方向水平向右，大小为4.0N

B．方向水平向左，大小为4.0N

C．方向水平向右，大小为2.0N

D．方向水平向左，大小为2.0N

6．如图所示是一种转子和定子都有线圈的电动机原理图(转向器未画出)，在图示状态，线圈转动方向如图中箭头方向所示，则电源的正极应是(　　)

A．a端 B．b端 C．a端或b端都可以 D．无法判断

7．下列关于磁场和磁感线的说法中，正确的是：

A．磁场和磁感线是假想的，不是客观存在的

B．磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱

C．磁感线总是从磁体N极出发到磁体S极终止

D．磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该处所受的安培力方向相同

8．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看（　　）

A．液体将顺时针旋转

B．让蹄形磁铁翻转，使磁场方向水平，液体的旋转效果不变

C．若仅调换、极位置，液体旋转方向不变

D．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变

9．将长1m的导线ac从中点b折成如图中所示的形状，放于B=0.08T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入I=25 A的直流电，则整个导线所受安培力的大小为（   ）

A．N B．N C．1 N D．2N

10．如图所示，有一夹角为的V形导线，，置于与其所在平面相垂直的磁感应强度为的匀强磁场中。当导线中通以电流时，该通电导线受到的安培力大小为（　　）

A． B． C． D．

11．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，下列说法中正确的是（　　）

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电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直

C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直

D．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

12．如图所示，某同学在玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体”的实验，若蹄形磁铁两极正对部分的磁场可视为匀强磁场，电源的电动势为E＝6V，内阻r＝0.1Ω，限流电阻R0＝4.9Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝1Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为3.5V，则（　　）

A．由上往下看，液体做顺时针旋转

B．液体旋转是电磁感应现象

C．流过液体中的电流是3.5A

D．液体中产生的热功率是0.25W

13．如图所示，导体棒I和II互相垂直放于光滑的水平面内，导体棒I固定，II可以在水平面内自由运动。给导体棒I、II通以如图所示的恒定电流，仅在两导体棒之间的相互作用下，较短时间后导体棒II出现在虚线位置。下列关于导体棒II位置（俯视图）的描述可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

14．教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是（   ）

A．图甲中，从上往下看，液体沿顺时针方向旋转

B．图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变

C．图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动

D．图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动

15．如图，用两根等长的轻细导线将质量为m，长为L的金属棒ab悬挂在c、d两边，金属棒置于匀强磁场中。当棒中通以由a到b的电流I后，两导线偏离竖直方向θ角处于静止状态。已知重力加速度为g，为了使棒静止在该位置，磁场的磁感应强度的最小值为（　　）

A． B．tanθ C．sinθ D．cosθ

二、填空题（共4题）

16．通电导线和磁场的方向垂直时，通电导线所受的安培力F=0(                 )

17．一个通电导线长10cm，通过1mA的电流后，垂直磁场方向放入磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，该导线所受的安培力的大小为________N

18．如图所示，在竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根间距为L竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，质量为m的金属棒MN与导轨始终垂直且接触良好，它们之间的动摩擦因数为μ。从t=0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，（k为常量），则金属棒由静止下滑过程中加速度和速度的变化情况是 ____________金属棒下落过程中动能最大的时刻t=_____ 。

19．小贾同学在学习安培力后，设计了如图所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。根据实验主要步骤完成填空：

（1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为的矩形线框，将线框的下短边完全置于形磁铁的、极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面___________；

（2）在电路未接通时，记录线框静止时弹簧测力计的读数；

（3）闭合开关，调节滑动变阻器使电流表读数为，记录线框静止时弹簧测力计的读数（），则线框所受安培力大小为___________，方向为___________；

（4）用刻度尺测出矩形线框短边的长度；

（5）利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度___________。

三、综合题（共4题）

20．如图在倾角为30°的斜面上，水平固定一根20cm长的铜棒，将其两端用软导线与电源连接，铜棒中通有5A的电流，方向如图所示，如空间存在竖直向上的、磁感应强度为4T的匀强磁场，则铜棒受到的安培力的大小为多少？方向如何？

21．如图所示，afe、bcd为两条平行的金属导轨，导轨间距l=0.5m．ed间连入一电源E=1V，ab间放置一根长为l=0.5m的金属杆与导轨接触良好，cf水平且abcf为矩形．空间中存在一竖直方向的磁场，当调节斜面abcf的倾角θ时，发现当且仅当θ在30°~90°之间时，金属杆可以在导轨上处于静止平衡．已知金属杆质量为0.1kg，电源内阻r及金属杆的电阻R均为0.5Ω，导轨及导线的电阻可忽略，金属杆和导轨间最大静摩擦力为弹力的μ倍．重力加速度g=10m/s2，试求磁感应强度B及μ．

22．长L＝50cm、质量m＝6.0×10－2kg、粗细均匀的金属棒，两端用完全相同的弹簧挂起，放在磁感应强度B＝1T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，若不计弹簧重力（g取10 m/s2），问：

(1)要使弹簧不伸长，金属棒中电流的大小和方向如何？

(2)若在金属棒中通入方向向右、大小为I＝0.2 A的电流，弹簧伸长了x1＝1cm；若通入金属棒中的电流仍为0.2 A，但方向相反，这时弹簧伸长了多少？

23．画出图中导线棒ab所受的磁场力方向     

参考答案：

1．D

2．A

3．B

4．D

5．D

6．C

7．B

8．A

9．B

10．B

11．C

12．D

13．C

14．D

15．C

16．错误

17．5×105

18．     金属棒由静止下滑过程中加速度是先减后增最后为零，速度是先增后减最后为零    

19．     垂直          竖直向下    

20．铜棒受到的安培力的大小为4N，方向水平向右．

21．(1)      ，

22．(1)1.2A，从左向右；(2)1.4cm

23．ab棒所受的磁场力方向如下图所示．