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作业课件ppt

第一章　1

一、选择题(本题共5小题，每题7分，共35分)

1．下列图中，电流I的方向、磁场B的方向和磁场对电流作用力F的方向的关系错误的是(　A　)

解析：由左手定则可知，A图中磁场对电流作用力F的方向竖直向上，所以A错误；而B、C、D都符合左手定则。本题选错误的，故选A。

2.如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个(　C　)

解析：根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定导线处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判只有C选项符合要求，故选C。

3．如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，其中c最长，b最短，c为一直径与b等长的半圆，将装置置于向下的匀强磁场中。在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到安培力的大小关系为(　C　)

A．Fa>Fb>Fc B．Fa＝Fb＝Fc

C．Fa>Fb＝Fc D．Fb<Fa<Fc

解析：设a、b两导体棒的长度分别为La和Lb，c的直径为d，由于三根导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b、c三导体棒所受的安培力大小分别为Fa＝ILaB，Fb＝ILbB，Fc＝IdB，其中La>Lb＝d，则有Fa>Fb＝Fc，选项C正确，A、B、D错误。

4. (2020·江西省九江一中高二上学期期末)将圆柱形强磁铁吸在干电池的负极，强磁铁的N极朝上S极朝下，金属导线折成上端有一支点，下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源的正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池旋转起来。下列判断正确的是(　C　)

A．线框能旋转起来，是因为电场力

B．俯视观察，线框沿逆时针方向旋转

C．电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率

D．导线框将上下振动

解析：线框能旋转起来，是因为通电导线在磁场中受到安培力的缘故，选项A错误；磁体的上面为N极，产生斜向上的辐射状的磁感线，由于磁感线是闭合曲线，故磁感会向下到达S极，导线的右半部分有向下的电流回到电池负极，根据左手定则可知受到垂直纸面向外的磁场力，同理左半部分受到垂直纸面向里的磁场力，可知俯视观察，线框沿顺时针方向旋转，选项BD错误；电池输出的电功率一部分要转化成线框的热功率，则电池的输出功率大于线框旋转的机械功率，选项C正确。

5. (多选)(2020·山西省运城高二上学期期中)如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，在加上电流后的一小段时间内，台秤读数为F2，则以下说法正确的是(　AD　)

A．F1>F2 B．F1<F2

C．弹簧长度将变长 D．弹簧长度将变短

解析：磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中心偏左位置，所以此处的磁感线是斜向右上的，电流的方向垂直纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向是斜向右下，长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的；将这个力在水平和竖直分解，因此光滑平板对磁铁支持力减小，由于在水平向左产生分力，所以弹簧产生压缩，弹簧长度将变短。故AD正确，BC错。

二、非选择题

6．(10分)(2021·浙江省绍兴市高级中学高一下学期检测)如图所示，金属杆垂直放置于间距为L的水平平行金属导轨上，并处于竖直向上，磁感线强度为B的匀强磁场中，已知电池电动势为E，内阻为r，金属杆连入电路的电阻为R，其他电阻均不计。则闭合开关瞬间：

(1)细杆所受安培力水平向左还是水平向右？

(2)电路中电流I多大？

(3)细杆所受安培力F多大？

答案：(1)水平向右；(2)；(3)

解析：(1)由左手定则可知，安培力方向：水平向右。

(2)由闭合电路欧姆定律可知，闭合开关瞬间电流I＝。

(3)细杆所受安培力大小F＝BIL＝。

7．(15分)(2020·辽宁省沈阳市东北育才学校高二上学期期中)电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的。如图所示，把两根足够长的互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m的炮弹，炮弹架在长为L、质量为M的金属架上，当有大的电流I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得v1速度时的加速度为a，当有更大的电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，求垂直于轨道平面的磁感应强度多大？(设金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比)。

答案：

解析：设运动中受总阻力Ff＝kv2，炮弹与金属架在磁场力和阻力合力作用下加速，根据牛顿第二定律，获得v1速度时，有：BI1L－kv＝(M＋m)a，当炮弹速度最大时，有：BI2L＝kv，

解得垂直轨道的磁感强度为：B＝。

一、选择题(本题共4小题，每题7分，共28分)

1．(2021·安徽省定远县西片三校高二下学期检测)如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为(　A　)

A．0.1 A　　　　　　 B．0.2 A

C．0.05 A D．0.01 A

解析：设圆环的半径为r，则圆环的质量为：

m环＝2πr×2.5×10－3kg，

磁场的水平分量为Bsin30°，环受到的安培力为：F＝Bsin30°×I×2πr，

由于环所受向上的安培力等于环的重力，则有：

2πr×2.5×10－3×10＝Bsin30°×I×2πr，

解得：I＝0.1 A，故选A。

2.如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO′自由转动，现通以图示方向电流，沿OO′看去会发现(　D　)

A．A环、B环均不转动

B．A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动

C．A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动

D．A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止

解析：利用结论法求解：A、B两环电流相互行平，故相互吸引，二者相互靠拢，直至重合，故D正确。

3．(多选)(2021·安徽省阜阳市高二调研)图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导线垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、 f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是(　BD　)

A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动

B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动

C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动

D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动

解析：若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误。

4．(多选) (2020·浙江省杭州市高二上学期期末)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。关于导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是(　AC　)

A．方向沿纸面垂直bc向上，大小为(＋1)ILB

B．方向沿纸面垂直bc向下，大小为(＋1)ILB

C．若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小不变

D．若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半

解析：由安培力公式F＝BIL，与左手定则，可得ab段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向左。

同理cd段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向右。因此由平行四边形定则对这两个安培力进行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段与cd段导线的安培力的合力为BIL，方向竖直向上； 而bc段安培力的大小为BIL，方向是竖直向上。则导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力大小为(＋1)BIL，方向是竖直向上。若在纸面内将abcd旋转任何角度，力的大小均不变，故A、C正确，B、D错误。

二、非选择题

5．(12分)(2020·广州市荔湾区高二上学期期末)两条相距L＝1.0 m的水平金属导轨上放置一根导体棒AB，处于竖直方向的匀强磁场中，如图甲所示。已知导体棒质量m＝1.0 kg，棒中通以方向从A到B的电流I时，导体棒所受安培力向右，其加速度a跟电流I的关系图像如图乙所示，可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取g＝10 m/s2。求：

(1)磁场的方向；

(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数及磁感应强度的大小。

答案：(1)竖直向上　(2)μ＝0.05　B＝0.25 T

解析：(1)安培力向右，电流向内，根据左手定则可知，磁场的方向竖直向上。

(2)设导体棒所受最大静摩擦力为f，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，有：f＝μmg①

由图乙，当导体棒中的电流I1＝2.0 A时，导体棒所受安培力恰好等于最大静摩擦力，设磁感应强度的大小为B，有：BI1L＝f②

当导体棒中的电流I2＝4.0 A时，加速度a＝0.50 m/s2，根据牛顿第二定律，得：BI2L－f＝ma③

联立①②③式，代入数值，得：μ＝0.05，B＝0.25 T