1.1 磁场对通电导线的作用力（分层作业）【含答案解析】.docx

第1节磁场对通电导线的作用力

安培力的方向

1.在如图所示的匀强磁场中,已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向,其中错误的是()

【答案】C

【详解】根据左手定则可知A、B、D正确;C图中电流方向和磁场方向平行,不受安培力,故C错误。

2.一根容易发生形变的弹性导线两端固定,导线中通有电流,方向竖直向上。当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右和垂直于纸面向外的匀强磁场时,如图所示,描述导线状态的四个图正确的是()

【答案】D

【详解】用左手定则可判断出,A中导线所受安培力为零,B中导线所受安培力垂直于纸面向里,C、D中导线所受安培力向右,导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致,故D正确,A、B、C错误。

3.(多选)如图所示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轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b和导轨两端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()

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

【答案】BD

【详解】选BD若a接正极，b接负极，由右手螺旋定则知电磁铁上下两磁极间磁场方向向上，若e接正极，f接负极，由左手定则知L受到的安培力方向向左；若e接负极，f接正极，L受到的安培力方向向右，选项A错误，选项B正确。同理，若a接负极，b接正极，磁场方向向下，e接负极，f接正极，L所受的安培力方向向左；e接正极，f接负极，L所受的安培力方向向右，选项C错误，选项D正确。

4.(2021·广东高考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1?I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是()

【答案】C

【详解】因I1?I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线I2要受到I1排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如选项C所示。

安培力的大小

5.长度为l、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示。已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()

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【答案】A

【详解】A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝IlBcosθ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝IlB，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F＝IlB，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F＝IlB，D错误。

6.如图所示，足够长的导体棒MN固定在相互平行且间距l＝0.4m的金属导轨上，导体棒MN与水平导轨的夹角为30°，且处于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小B＝0.5T的匀强磁场中。已知电源的电动势E＝6V，回路中的总电阻R＝3Ω，导体棒与导轨接触良好，则导体棒MN所受的安培力大小为()

A．0.1N B．0.2NC．0.4N D．0.8N

【答案】D

【详解】根据闭合电路的欧姆定律可知，通过导体棒的电流为I＝eq\f(E,R)＝2A，根据几何关系可知，导体棒中有电流通过的长度为L＝2l＝0.8m，则导体棒受到的安培力大小为F＝ILB＝0.8N。

7.如图所示,一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,已知B的大小为0.1N/(A·m),磁场方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连,电路总电阻为2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm,重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。

【答案】竖直向下0.01kg

【详解】金属棒通电后,闭合回路中的电流

I=ER=

金属棒受到的安培力大小为F=BIl=0.06N

由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下。

该弹簧的劲度系数为k,由平衡条件知,开关闭合前,2kx=mg

开关闭合后,2k(x+Δx)=mg+F

代入