《2018-2019学年高中物理人教版版选修3-1课时作业第三章 4 通电导线在磁场中受到的力含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理人教版版选修3-1课时作业第三章 4 通电导线在磁场中受到的力含解析（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、人教版版 2018-2019 学年高中物理选修 3-1 课时作业 1 课时作业 A 组 基础巩固 一、单项选择题 1.如图所示，导线框中电流为 I，导线框垂直于磁场放置，磁感 应强度为 B，AB 与 CD 相距为 d，则 MN 所受安培力大小为( ) AFBId BFBIdsin CF DFBIdcos BId sin 解析：导线与 B 垂直，F. BId sin 答案：C 2.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导线，导线与磁铁垂直，给导 线通以垂直纸面向外的电流，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
2、铁右端是北极 C无论如何台秤的示数都不可能变化 D以上说法都不正确 解析：如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三 定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁 场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A 正确， B、C、D 错误 答案：A 3.如图所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷， 在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图当圆盘高速绕 中心轴 OO转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( ) A竖直向上 B竖直向下 C水平向里 D水平向外 解析：由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时
3、针方向，所 人教版版 2018-2019 学年高中物理选修 3-1 课时作业 2 产生的磁场方向竖直向上由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平 向里 答案：C 4.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上， 但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的 运动情况是( ) A都绕圆柱转动 B以不等的加速度相向运动 C以相等的加速度相向运动 D以相等的加速度相背运动 解析：同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律 知两线圈间相互作用力大小相等，所以选 C 项 答案：C 5.如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线 AB 水平放在蹄形 磁铁磁极
4、的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是(从 上往下看)( ) A顺时针方向转动，同时下降 B顺时针方向转动，同时上升 C逆时针方向转动，同时下降 D逆时针方向转动，同时上升 解析：根据如图甲所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况将导 线 AB 从 N、S 极的中间分成两段，AO、OB 段所处的磁场方向如图所 示，由左手定则可知 AO 段受安培力的方向垂直于纸面向外，OB 段受 安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线 AB 将绕 O 点 逆时针转动 再根据导线转过 90时的特殊位置判断其上下运动情况如图乙所示，导 线 AB 此时受安培力的方向竖直向下，导线将向下运动综合上述
5、由两个 特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线 AB 逆时针转动的同时还要向下运动，故选项 C 正确 答案：C 人教版版 2018-2019 学年高中物理选修 3-1 课时作业 3 二、多项选择题 6关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中 正确的是( ) A该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同 B该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等 C线圈平面始终与磁感线平行 D线圈所在位置的磁感应强度大小都相等 解析：两磁极之间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱，极靴与铁质圆柱之 间有一不大的缝隙，根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆
6、柱与 极靴间的缝隙处就形成了辐向分布的磁场这样做的目的就是让通电线圈所在 位置能有一个等大的磁场，并且磁感线始终与线圈平面平行，故正确答案为 C、D. 答案：CD 7.(2018江苏扬州高二检测)通电矩形线框 abcd 与长直通电导线 MN 在同一平面内，如图所示，ab 边与 MN 平行关于 MN 的 磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( ) 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等 C线框所受的安培力的合力方向向左 D线框所受的安培力的合力方向向右 解析：由安培定则可知导线 MN 在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外， 再由左手定则判断出 bc 边和 ad
7、边所受安培力大小相等，方向相反ab 边受到 向右的安培力 Fab，cd 边受到向左的安培力 Fcd.因 ab 边所处的磁场强，cd 边所 处的磁场弱，故 FabFcd，线框所受合力方向向右 答案：BD 8.如图所示，质量为 m、长为 L 的直导线用两绝缘细线悬 挂于 O、O，并处于匀强磁场中当导线中通以沿 x 轴 正方向的电流 I，导线保持静止时，悬线与竖直方向的夹 角为 .则磁感应强度的方向和大小可能是( ) 人教版版 2018-2019 学年高中物理选修 3-1 课时作业 4 A沿 z 轴正方向，tan mg IL B沿 y 轴正方向， mg IL C沿 z 轴负方向，tan mg IL
8、D沿悬线向上，sin mg IL 解析：对导线受力分析：作侧视图，如图所示，导线受竖直向下的重 力，安培力的方向不确定，在悬线右上侧的一个范围内隐含条件： 悬线可能不受力重要规律：左手定则与 FILB.由左手定则可知，磁 场方向不能沿 z 轴正方向，也不能沿悬线向上当磁场沿 z 轴负方向时，有 ILBmgtan ，解得 Btan ，选项 C 正确当磁场沿 y 轴正方向时，有 mg IL ILBmg，解得 B，选项 B 正确 mg IL 答案：BC 三、非选择题 9.如图，一长为 10 cm 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；磁场的磁感应强度大小为 0.1 T，方向垂
9、 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 12 V 的电池相连，电路总电阻为 2 .已知 开关断开时两弹簧的伸长量为 0.5 cm；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 0.3 cm.重力加速度大小取 10 m/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 解析：依题意，开关闭合后，电流方向从 b 到 a，由左手定则可知，金属棒所 受的安培力方向竖直向下. 开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了 l10.5 cm.由胡克定律和力的平 衡条件得 2kl1mg 式中，m 为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g
10、是重力加速度的大小 人教版版 2018-2019 学年高中物理选修 3-1 课时作业 5 开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为 FIBL 式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了 l20.3 cm， 由胡克定律和力的平衡条件得 2k(l1l2)mgF 由欧姆定律有 EIR 式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻 联立式，并代入题给数据得 m0.01 kg. 答案：安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为 0.01 kg B 组 能力提升 一、选择题 1.(2018湖北黄冈模拟)如图所示，边长为 L 的等边三角形导体框 是由 3 根电阻为 3r 的导体棒构成，磁感应强度为 B
11、的匀强磁场垂 直导体框所在平面，导体框两顶点与电动势为 E，内阻为 r 的电 源用电阻可忽略的导线相连，则整个线框受到的安培力大小为( ) A0 B. BEL 3r C. D BEL 2r BEL r 解析：根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，本题可将 电路等效为 3r 和 6r 并联，并联后总电阻为2r，则路端电 3r6r 3r6r 压 U2r.根据欧姆定律 I12，I3.则安培力 E r2r 2E 3 U 6r U 3r F1F2BI12L，F1、F2的夹角为 120，F3BI3L，方向如图所示由以上各式 联立解得三角形框架受到的安培力的合力大小 F，B 正确 EBL 3r 答案：B
12、 2.两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小 人教版版 2018-2019 学年高中物理选修 3-1 课时作业 6 段距离，其中导线 AB 是固定的，另一条导线 CD 能自由转动它们通以图示 方向的直流电流时，CD 导线将( ) A逆时针方向转动，同时靠近导线 AB B顺时针方向转动，同时靠近导线 AB C逆时针方向转动，同时离开导线 AB D顺时针方向转动，同时离开导线 AB 解析：导线 AB 产生的磁场在右边垂直纸面向里，在左边垂直纸面向外，在 CD 左右两边各取一小电流元，根据左手定则，左边的电流元所受的安培力方向向 下，右边的电流元所受安培力方向向上，知 CD 导线逆时针
13、方向转动，当 CD 导线转过 90后，两电流为同向电流，相互吸引，所以导线 CD 逆时针方向转动， 同时靠近 AB，故 A 正确，B、C、D 错误 答案： A 二、非选择题 3.如图所示，水平导轨间的距离 L0.5 m，B2 T，ab 棒的 质量 m1 kg，物块重 G3 N，ab 棒与导轨间的动摩擦因 数 0.2，电源的电动势 E10 V，r0.1 ，导轨的电阻 不计，ab 棒电阻也不计，R 的取值范围为多少时，棒处于静 止状态？(g 取 10 m/s2) 解析：根据物块平衡条件可得： 恰不右滑时：GmgI1LB0 恰不左滑时：GmgI2LB0 根据闭合电路欧姆定律可得 EI1(R1r) E
14、I2(R2r) 联立得 R1r9.9 ， BLE Gmg 联立得 R2r1.9 ， BLE Gmg 所以 R 的取值范围为 1.9 R9.9 . 答案：1.9 R9.9 人教版版 2018-2019 学年高中物理选修 3-1 课时作业 7 4.如图所示，两平行金属导轨间的距离 L0.40 m，金属导 轨所在的平面与水平面夹角 37，在导轨所在平面内，分 布着磁感应强度 B0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀 强磁场金属导轨的一端接有电动势 E4.5 V、内阻 r0.50 的直流电 源现把一个质量 m0.040 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静 止导体棒与金属导轨垂直且接触
15、良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电 阻 R02.5 ，金属导轨电阻不计，g 取 10 m/s2.已知 sin 370.60，cos 37 0.80，求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力 解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，得通过导体棒的电流 I1.5 A E R0r (2)导体棒受到的安培力 F安ILB0.30 N (3)将重力正交分解，设导体棒所受重力沿斜面方向的分力为 F1， 则 F1mgsin 370.24 N 所以 F1F安，导体棒受力如图，根据平衡条件有 F1FfF安 解得 Ff0.06 N，方向沿斜面向下 答案：(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N，方向沿斜面向下
