人教版选修31第三章第4节通电导线在磁场中受到的力练习1.docx
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人教版选修31第三章第4节通电导线在磁场中受到的力练习1.docx
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人教版选修31第三章第4节通电导线在磁场中受到的力练习1
人教版选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力练习1
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.如图,长为的直导线拆成边长相等,夹角为的形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为,当在该导线中通以电流强度为的电流时,该形通电导线受到的安培力大小为
A.0B.0.5C.D.
2.如图所示,四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中,它受到磁场力的合力( )
A.竖直向上
B.方向垂直于ad斜向上
C.方向垂直于bc斜向上
D.为零
3.如图所示,一根金属棒两端用细导线连接后悬挂于a、b两点,棒中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M到N,此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零,可以()
A.适当减小磁感应强度B.使磁场反向C.适当减小电流D.适当增大磁场区域的宽度
4.如图所示,放在台秤上的条形磁铁两极未知,为了探明磁铁的极性,在它中央的正上方固定一根导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直与纸面向外的电流,则
A.如果台秤的示数增大,说明磁铁左端是北极
B.如果台秤的示数增大,说明磁铁右端是北极
C.无论如何台称的示数都不可能变化
D.以上说法都不正确
5.如图所示为两根互相平行的通电直导线a,b的横截面图,a,b中的电流方向已在图中标出,那么导线a中的电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向分别是:
()
A.磁感线顺时针方向,磁场力向左
B.磁感线顺时针方向,磁场力向右
C.磁感线逆时针方向,磁场力向左
D.磁感线逆时针方向,磁场力向右
6.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A,A与螺线管垂直,A导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S闭合,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )
A.水平向左B.水平向右C.竖直向下D.竖直向上
7.如图所示,质量m=0.5kg、长L=1m的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架向下(磁场范围足够大),右侧回路电源电动势E=8V,内电阻r=1Ω,额定功率为8W、额定电压为4V的电动机正常工作,(g=10m/s2)则( )
A.回路总电流为2A
B.电动机的额定电流为4A
C.流经导体棒的电流为4A
D.磁感应强度的大小为1.5T
8.如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是
A.棒中的电流变大,θ角变大
B.两悬线等长变短,θ角变小
C.金属棒质量变大,θ角变大
D.磁感应强度变大,θ角变小
9.如图,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直.给导线通以垂直纸面向里的电流,用FN表示磁铁对桌面的压力,用Ff表示桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前相比较
A.FN减小,Ff=0
B.FN减小,Ff≠0
C.FN增大,Ff=0
D.FN增大,Ff≠0
二、多选题
10.实验室经常使用的电流表是磁电式仪表.这种电流表的构造如图甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.当线圈通以如图乙所示的电流,下列说法正确的是()
A.线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行
B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动阻碍线圈转动
C.当线圈转到图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向上
D.当线圈转到图乙所示的位置时,安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
11.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是( )
A.线框有两条边所受的安培力方向相同
B.线框有两条边所受的安培力大小相同
C.线框所受安培力的合力向左
D.线框将绕MN转动
12.如图所示,一根通电的导体棒放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态.现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )
A.一直增大
B.先减小后增大
C.先增大后减小
D.始终为零
三、填空题
13.如图所示,质量为m,长为L,通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上,匀强磁场磁感应强度为B,其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直,ab处于静止状态,则ab受到的摩擦力大小为________,方向为________,受到的支持力为________.
四、解答题
14.如图所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距L=1m.导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连(绳与棒垂直),物体的质量为M=0.3kg.导体棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5(g取10m/s2),匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在棒中通入多大的电流?
方向如何?
15.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10-2kg的通电直导线,电流大小I=1A,方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T、方向竖直向上的磁场中.设t=0时,B=0,则需要多长时间,斜面对导线的支持力为零?
(g取10m/s2)
16.如图所示,电源电动势E=2V,r=0.5Ω,竖直导轨宽L=0.2m,导轨电阻不计。
另有一金属棒ab,质量m=0.1kg,电阻R=0.5Ω,它与轨道间的动摩擦因数μ=0.4,金属棒靠在导轨的外面。
为使金属棒静止不下滑,施加一个与纸面夹角为30°且方向向里的匀强磁场,g取10m/s2。
求:
(1)磁场的方向;
(2)磁感应强度B的取值范围。
参考答案
1.C
【解析】
试题分析:
导线在磁场内有效长度为,故该V形通电导线受到安培力大小为,选项C正确,选项ABD错误.
考点:
安培力
【名师点睛】由安培力公式进行计算,注意式中的应为等效长度,本题考查安培力的计算,熟记公式,但要理解等效长度的意义.
2.D
【详解】
由题意可知abcd中电流组成一个封闭的电流,其有效长度为零,所以线框abcd所受安培力的合力为零,选项D正确。
故选D。
【点睛】
考查安培力的大小与通电导线的长度关系,及力的合成法则.当然本题还可以采用等效法进行求解.
3.D
【详解】
棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加,由安培力公式可知,所以适当增加电流强度,或增大磁场,或增大棒在磁场中的长度,故D正确。
故选D。
4.A
【解析】
A、B、如果台秤的示数增大,说明电流对磁铁的作用力向下,根据牛顿第三定律得到磁体对电流的安培力向上,根据左手定则,电流所在位置磁场向右,故磁体左侧为N极,右侧为S极,故B错误,A正确;由AB分析可得CD均错误;故选A.
5.B
【详解】
根据安培定则判断a导线磁感线的方向为顺时针方向,在b导线处的磁感线竖直向下,如图所示,根据左手定则判断b导线受到的安培力水平向右,故B正确,ACD错误。
故选B.
6.D
【详解】
首先根据安培定则判断通电螺线管的磁场,右端等效为磁铁的N极,左端为S极,则A处产生的磁场方向为水平向左。
再根据左手定则判断可知:
A受到通电螺线管磁场的作用力的方向为竖直向上,故ABC错误,D正确。
故选D。
7.D
【详解】
A.电动机的正常工作时,有
代入数据解得,通过电源的电流为
故AB错误;
C.导体棒静止在导轨上,由共点力的平衡可知,安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力,即
流过导体棒的电流为
故C错误;
D.由安培力的公式
解得,故D正确。
故选D。
8.A
【详解】
导体棒受力如图所示,
导体棒平衡,可得:
;
A.棒中电流I变大,θ角变大,故A正确;
B.两悬线等长变短,θ角不变,故B错误;
C.金属棒质量变大,θ角变小,故C错误;
D.磁感应强度变大,θ角变大,故D错误.
故选A.
【点睛】
此题考查了安培力及物体的平衡问题;解题时对金属棒进行受力分析、应用平衡条件,根据安培力公式分析即可正确解题.
9.C
【详解】
条形磁铁在其正中央的上方处的磁场方向水平向左,则电流所受安培力竖直向上;据牛顿第三定律知,电流对磁铁的作用力竖直向下,则导线通电后与通电前相比较,磁铁对桌面的压力增大,桌面对磁铁的摩擦力仍为零,故C项正确,ABD三项错误。
10.ABD
【解析】
试题分析:
A、均匀辐向磁场的特点是大小相等,方向指向圆心或方向延长线过圆心,线圈到任意位置,其平面与磁感线平行;正确
B、线圈转动时,螺旋弹簧被扭动产生弹力,弹力方向与扭动方向相反,阻碍线圈转动;正确
CD、由左手定则可知a端受安培力向上,b端受安培力向下所以,C错误,D正确
故选ABD
考点:
电流表的工作原理
点评:
容易题。
掌握均匀辐向磁场的分布特点及电流表的工作原理是解决本题的关键.
11.BC
【解析】
【详解】
A、直导线中的电流方向由M到N,根据安培定则,导线右侧区域磁感应强度方向向内,根据左手定则,ab边受向左的安培力,cd边受到向右的安培力,ad边受到向下的安培力,bc受到向上的安培力,方向全不同,故A错误;
B、离MN越远的位置,磁感应强度越小,故根据安培力公式,ab边受到的安培力大于cd边,bc边受到的安培力等于ad受到受到的安培力,故B正确;
C、ab边受向左的安培力,cd边受到向右的安培力,ad边受到向下的安培力,bc受到向上的安培力,ab边受到的安培力大于cd边,ad边受到的安培力等于bc受到受到的安培力,故合力向左,线框向左平动,故C正确,D错误.
【点睛】
直导线中的电流方向由M到N,根据安培定则判断导线框所在处磁场方向,根据左手定则分析导线框所受的安培力情况.
12.AB
【解析】
【详解】
由左手定则可得安培力方向沿斜面向上,若开始时安培力较大,使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向下,则当增大电流过程中,安培力也随之增大,从而导致摩擦力也增大.所以A正确;由左手定则可得安培力方向沿斜面向上,若开始时安培力较小,使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向上,则当增大电流过程中,安培力也随之增大,从而导致摩擦力先变小.当安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力时,此时导体棒不受到摩擦力作用,当继续增大电流时,出现摩擦力方向向下,从而随着电流增大,导致摩擦力大小增大.所以B正确;若开始时安培力等于重力向下的分量,此时摩擦力为零,当电流变大时安培力变大,则摩擦力变大,所以CD错误;故选AB.
【点睛】
考查左手定则及学会对物体进行受力分析,并根据受力情况来确定静摩擦力.值得注意的是此处的静摩擦力方向是具有确定性,从而导致答案的不唯一性.
13.BILsinα 水平向右mg-BILcosα
【解析】ab棒受力如图所示:
因为棒ab处于静止状态,由水平方向受力平衡可得:
,方向水平向右;设支持力为FN,根据竖直方向上受力平衡得:
,则。
点睛:
本题涉及安培力时的物体的平衡问题,通过对通电棒的受力分析,根据共点力平衡方程求解。
14.2A,方向由a向b
【详解】
导体棒的最大静摩擦力大小为
fm=0.5mg=1N
M的重力为
G=Mg=3N
则fm<G,要保持
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- 人教版 选修 31 第三 通电 导线 磁场 受到 练习