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第三章 第4节 通电导线在磁场中受到的力
「基础达标练」
1.关于通电直导线在磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )
A.磁感应强度跟导线所受的安培力成正比
B.安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直
C.磁感应强度的方向跟安培力的方向相同
D.通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零,则该处的磁感应强度一定为零
解析:选B 根据磁感应强度定义式B=eq \f(F,IL),可知:磁感应强度跟导线所受的安培力,及电流与导线长度均没有关系,故A错误;根据左手定则可知,安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直,即与电流和磁场方向都垂直,故B正确,C错误;当电流方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,而此时的磁感应强度不一定为零,故D错误.
2.如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成的.当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度.下列各俯视图中正确表示磁场B的方向的是( )
解析:选B A图由左手定则可知,图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后,不符合实际,故A错误;B图由左手定则可知,图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前,符合实际,故B正确;由C图可知,电流与磁场平行,炮弹不受安培力作用,不能把炮弹发射出去,故C错误;由D图可知,电流与磁场平行,炮弹不受安培力作用,不能把炮弹发射出去,故D错误.故选B.
3.如图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图.三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上,导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来,它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路.认为导体棒所在位置附近为匀强磁场,最初导线1、4接在直流电源上,电源没有在图中画出.关于接通电源时可能出现的实验现象,下列叙述正确的是( )
A.仅拿掉中间的磁铁,导体棒摆动幅度不变
B.改变电流方向同时改变磁场方向,导体棒摆动方向将会改变
C.仅改变电流方向或仅改变磁场方向,导体棒摆动方向一定改变
D.增大电流的同时并改变接入导体棒上的细导线,接通电源时,导体棒摆动幅度一定增大
解析:选C 仅拿掉中间的磁铁,导体棒在磁场中的有效长度减小.所受安培力减小,摆动幅度减小,选项A错误;改变电流方向同时改变磁场方向,导体棒所受安培力方向不变,仅改变一个方向时,安培力方向改变,选项B错误,选项C正确;增大电流的同时,减小导体棒在磁场中的有效长度,所受安培力可能减小,摆动幅度可能减小,选项D错误.
4.在同一平面上有a、b、c三根等间距平行放置的长直导线,依次载有电流强度大小为1 A、2 A和3 A的电流,
A.水平向左 B.水平向右
C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里
解析:选A 根据反向电流的通电导体相互排斥,可知b受到a的排斥力,同时受到c的排斥力;a的电流小于c的电流,则c对b的电场力大于a对b的电场力,所以可知导线b所受的合力方向水平向左,故A正确,B、C、D错误.
5.(多选)图甲是磁电式电流表的结构示意图,蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向分布的,线圈中a、b两条导线的长均为L,通有方向如图乙所示的电流I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则( )
A.该磁场是匀强磁场
B.线圈平面总与磁场方向垂直
C.线圈将沿顺时针方向转动
D.a、b导线受到的安培力的大小总为ILB
解析:选CD 磁场是均匀地辐向分布,越接近转轴,磁场越强.磁感线始终与线圈平面平行,即始终与线圈边垂直,A、B错误;根据安培力公式知a、b导线受到的安培力的大小总为ILB,D正确;图示位置,a、b导线受到的安培力的方向分别向上和向下,故线圈将沿顺时针方向转动,C正确.
6.如图所示为电流天平,可用来测定磁感应强度.天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈,线圈下端在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.当线圈中通有电流I(方向如图)时,发现天平的右端低左端高,下列哪些调节方案可以使天平水平平衡( )
A.仅减小电流大小
B.仅增大线框的宽度l
C.仅减轻左盘砝码的质量
D.仅增加线圈的匝数
解析:选A 天平左端高右端低,说明左端轻右端重,要使天平平衡,可以增加左盘砝码质量,也可以减小右盘砝码质量,选项C错误;根据左手定则判断可知,线圈在磁场中受到竖直向下的安培力F=NBIl,故也可以减小安培力,等效于减小右盘砝码质量,减小安培力可以采取减小电流大小,减小线框的宽度l或者减少线圈的匝数,选项A正确,B、D错误.
7.如图所示,半径为a的eq \f(1,4)圆形金属导线PQ处于匀强磁场中,O是其圆心,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与平面OPQ垂直.当在导线中通以大小为I的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是( )
A.BIa,与直线OQ垂直 B.BIa,与直线OP垂直
C.
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