新教材2024高中物理第一章安培力与洛伦兹力1.1磁吃通电导线的作用力同步测试新人教版选择性必修第二.docVIP

第一章安培力与洛伦兹力

1磁场对通电导线的作用力

【基础巩固】

1.如图所示,通电导线在纸面内由Ⅰ位置绕垂直于纸面的固定轴转到Ⅱ位置,其他条件不变,该导线所受的安培力大小 ()

A.变大 B.变小C.不变 D.不能确定

解析:通电导线由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置,导线仍旧与磁场垂直,故安培力F=IlB大小不变,故选项C正确.

答案:C

2.下图中分别标明白通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和导线所受安培力F的方向,其中正确的是 ()

ABCD

解析:A中,电流方向与磁感线方向平行,导线不受安培力作用,故选项A错误.依据左手定则,四指指向电流方向,磁场垂直穿过手心,拇指所指的方向即为通电导线受力的方向,可以推断选项B中安培力方向是竖直向下的,选项C中安培力方向竖直向上,选项D中安培力方向垂直于纸面对外,故选项C正确,选项B、D错误.

答案:C

3.垂直于纸面对外的匀强磁场中有一通电直导线,电流I的方向如图所示,则该导线所受安培力的方向()

A.向上

B.向下

C.垂直于纸面对里

D.垂直于纸面对外

解析:由左手定则可知,电流水平向右,而磁场垂直于纸面对外,故安培力方向向下,选项B正确.

答案:B

4.(2024·浙江卷)利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素,导线垂直于匀强磁场方向放置.先保持导线通电部分的长度l不变,变更电流I的大小,然后保持电流I不变,变更导线通电部分的长度l,得到导线受到的力F分别与I和l的关系图像,下列选项正确的是 ()

ABC D

解析:由F=BIl可知,先保持导线通电部分的长度l不变,变更电流I的大小,则F-I图像是过原点的直线.同理,保持电流I不变,变更通过电流部分的长度l,则F-l图像是过原点的直线.故选项B正确.

答案:B

5.在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向放入一根长为1m的通电直导线.若导线受到的安培力为2N,则导线中通过的电流为 ()

A.1A B.2AC.3A D.4A

解析:由题意得F=BIl,代入数据有I=FBl=2

答案:D

6.(多选)如图所示,在探讨安培力的方向与哪些因素有关的试验中,要使导体棒的摇摆方向变更,下列操作可行的是 ()

A.增大导体棒中的电流

B.减小磁感应强度

C.颠倒磁体磁极的上下位置

D.变更导体棒中电流的方向

解析:安培力的方向与磁场方向和电流的方向都有关.颠倒磁体磁极的上下位置,导体棒的偏转方向变更,选项C正确.变更导体棒中的电流方向,会变更安培力的方向,故选项D正确.

答案:CD

7.一通电直导线垂直于磁场方向置于匀强磁场中,其所受安培力的大小为F.若仅将该磁场的磁感应强度增大为原来的2倍,则导线所受安培力将变为

()

A.12F B.14FC.2F D.

解析:通电直导线垂直于磁场方向时,其所受安培力的大小为F=BIl,现磁感应强度变为原来的2倍,依据公式可知,安培力变为2F,故选项C正确.

答案:C

8.下列关于磁电式电流表的说法不正确的是 ()

A.指针稳定后,螺旋弹簧形变产生的阻力大小与线圈中的电流大小成正比

B.通电线圈中的电流越大,电流表指针的偏转角度越大

C.在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场

D.在线圈转动的范围内,线圈所受安培力大小与电流大小有关,与所处位置无关

解析:螺旋弹簧形变产生的阻力大小与线圈中的电流大小成正比.电流表内磁场是匀称辐向磁场,在线圈转动的范围内,不管线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,线圈所在各处的磁感应强度大小相等,方向不同,所以安培力与电流大小有关,而与所处位置无关,电流越大,安培力越大,指针转过的角度越大.综上可知,选项A、B、D说法正确,选项C说法错误.

答案:C

9.如图所示,长l=60cm、质量m=6.0×10-2kg、粗细匀称的金属棒,两端用完全相同的绝缘弹簧挂起,放在磁感应强度B=0.4T、方向垂直于纸面对里的匀强磁场中,若不计弹簧重力,g取10m/s2.

(1)要使弹簧不伸长,金属棒中电流的大小和方向如何?

(2)若在金属棒中通入自左向右、大小为I=0.2A的电流,金属棒下降x1=

1cm;若通入金属棒中的电流仍为0.2A,但方向相反,这时金属棒下降了多

少?

解析:(1)要使弹簧不伸长,重力应与安培力平衡,所以安培力应竖直向上.据左手定则可知电流方向应向右.因为mg=BlI,所以I=mgBl=2.5A

(2)在金属棒中通入自左向右、大小为I=0.2A的电流,金属棒下降x1=1cm,受力如图所示.由平衡条件得mg=BlI+2kx1.当电流反向时,由平衡条件得mg=-BlI+2kx2.解