高考物理复习特训考点十一磁场安培力与洛伦兹力第84练磁场对通电导线的作用力含解析

第84练　磁场对通电导线的作用力　

（时间　15分钟）

思维方法

判定通电导体运动或运动趋势的思路

选择题

1．如图所示，导体棒Ⅰ固定在光滑的水平面内，导体棒Ⅱ垂直于导体棒Ⅰ放置，且可以在水平面内自由移动(图为俯视图).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位置的描述可能正确的是(　　)

2．如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁的N极正对．在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通一垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，则(　　)

A.导线受到的安培力竖直向上，木板受到地面的摩擦力水平向右

B．导线受到的安培力竖直向下，木板受到地面的摩擦力水平向左

C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右

D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力为零

3.

如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两圆环的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化，下列说法正确的是(　　)

A．P顺时针转动，Q逆时针转动，转动时P与天花板连接的细线张力不变

B．P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变

C．P、Q均不动，P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大

D．P不动，Q逆时针转动，转动时P、Q间细线张力不变

4．

[2022·安徽名校联考]L2是竖直固定的长直导线，L1、L3是水平固定且关于L2对称的长直导线，三根导线均通以大小相等、方向如图所示的恒定电流，则导线L2所受的安培力的情况是(　　)

A．大小为零

B．大小不为零，方向水平向左

C．大小不为零，方向水平向右

D．大小不为零，方向竖直向下

5．

(多选)如图所示，间距为0.3 m的平行导轨所在半面与水平面之间的夹角为θ，匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨向上，大小随时间变化的规律为B＝(2＋2t)T.将一根长为0.3 m、质量为0.2 kg的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通有大小为1 A、方向从a向b的电流．t＝0和t＝2 s时刻，导体棒刚好都能处于静止状态．取g＝10 m/s2.则(　　)

A．平行导轨倾角θ＝30°

B．导体棒对平行导轨的压力为1 N

C．导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力为0.6 N

D．在t＝1 s时，导体棒所受的摩擦力为0

6．

如图所示，在竖直面内，固定一足够长通电导线a，电流水平向右，空间还存在磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场．在通电导线a的正下方，用绝缘细线悬挂一质量为m的导线b，其长度为L，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)

A．若使悬挂导线b的细线不受力，需要在导线b中通入水平向左的电流

B．若导线b中通入方向向右、大小为I的电流，细线恰好不受力，则导线a在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为

C．若导线b中通入方向向右、大小为I的电流，细线恰好不受力，则导线a在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为－B0

D.若导线b中通入方向向右、大小为I的电流，细线恰好不受力，此时若使b中电流反向，大小不变，则每一根细线受到导线b的拉力大小将变成

7．

[2022·山东济宁市一模]如图所示，图中曲线为两段完全相同的六分之一圆弧连接而成的金属线框(金属线框处于纸面内)，每段圆弧的长度均为L，固定于垂直纸面向外、大小为B的匀强磁场中．若给金属线框通以由A到C、大小为I的恒定电流，则金属线框所受安培力的大小和方向为(　　)

A．ILB，垂直于AC向左

B．2ILB，垂直于AC向右

C．，垂直于AC向左

D．，垂直于AC向左

第84练　磁场对通电导线的作用力

1．答案：B

解析：由右手螺旋定则可知，导体棒Ⅰ在导体棒Ⅱ处产生的磁场方向垂直纸面向外，且离导体棒Ⅰ越远，磁场越弱，由左手定则可知，导体棒Ⅱ所受的安培力沿导体棒Ⅰ中电流的方向，且导体棒Ⅱ左端受到的安培力大于右端受到的安培力，所以导体棒Ⅱ沿导体棒Ⅰ中电流的方向运动，且左端较右端运动显著，故B正确．

2．答案：C

解析：条形磁铁的磁场在C处的磁感应强度方向竖直向上，由左手定则可知，长直导线所受的安培力水平向右．把木板和条形磁铁看成整体，由牛顿第三定律可知，木板和条形磁铁所受安培力向左．对木板和条形磁铁，由平衡条件可知，木板受到地面的摩擦力水平向右，选项C正确．

3．答案：A

解析：根据安培定则，P产生的磁场的方向垂直于纸面向外，Q产生的磁场水平向右，根据左手定则，P将顺时针转动，Q逆时针转动；转动后P、Q两环的相邻处电流的方向相同，所以两个圆环相互吸引，P、Q间细线张力减小．由整体法可知，P与天花板连接的细线张力总等于两环的重力之和，大小不变；故A正确，B、C、D错误．故选A.

4．

答案：A

解析：L1和L3在导线L2上产生的磁场方向如图所示，由磁场的叠加原理可知L2上所有点的合磁场方向均与导线L2共线，结合安培力的一般表达式F＝BIL sin θ（θ为B与I的夹角）可知，通电直导线L2所受的安培力大小为零，选项A正确．

5．答案：CD

解析：据题意t＝0和t＝2 s时刻，导体棒恰好能处于静止状态，可知t＝0时，导体棒受到的摩擦力刚好达到最大值，方向沿导轨向上，t＝2 s时，最大静摩擦力沿导轨向下，即t＝0时，mg sin θ＝fm＋B1 IL，t＝2 s时，mg sin θ＋fm＝B2IL，联立得θ＝37°，fm＝0.6 N，选项A错误，C正确；导体棒对导轨的压力为FN＝mg cos 37°＝1.6 N，选项B错误；t＝1 s时，BIL＝mg sin θ，导体棒所受摩擦力为零，选项D正确．

6．答案：C

解析：根据右手螺旋定则，通电导线a在b处产生的磁场方向垂直纸面向里，设磁感应强度大小为B，则导线b所在处磁场的磁感应强度大小为B0＋B，方向垂直于纸面向里．若使悬挂导线b的细线不受力，根据左手定则，需要在导线b中通入水平向右的电流I，且满足mg＝（B＋B0）IL，解得B＝－B0，故A、B错误，C正确；此时若使b中电流反向，大小不变，则导线b受安培力方向向下，设此时每一根细线对导线b的拉力为FT，则有2FT＝（B＋B0）IL＋mg，联立解得FT＝mg，则每一根细线受到导线b的拉力大小将变成mg，故D错误．

7．答案：D

解析：由题意知，圆弧的半径R＝＝，AC线段长度d＝R＝，金属框所受安培力F＝2·B··＝，由左手定则，安培力方向垂直于AC向左，故选D.