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1、【金版教程】2016年高中物理 3.4通电导线在磁场中受到的力课时精炼 新人教版选修3-112014课标全国卷关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()A. 安培力的方向可以不垂直于直导线B. 安培力的方向总是垂直于磁场的方向C. 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D. 将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半答案:B解析:由左手定则可知,安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直,选项A错、B正确;安培力的大小FBILsin与直导线和磁场方向的夹角有关,选项C错误;将直导线从中点折成直角,假设原来直导线与磁场方向垂直,若折成直角后一段与磁场仍垂直,另一段
2、与磁场平行,则安培力的大小变为原来的一半,若折成直角后,两段都与磁场垂直,则安培力的大小变为原来的,因此安培力大小不一定是原来的一半,选项D错误。2. 如图所示,把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面,当线圈内通入如图方向的电流后,则线圈()A. 向左运动 B. 向右运动C. 静止不动 D. 无法确定答案:A解析:解法一:等效法。把通电线圈等效成小磁针。由安培定则,线圈等效成小磁针后,左端是S极,右端是N极,异名磁极相吸引,线圈向左运动。解法二:电流元法。如图所示,取其中的上、下两小段分析,根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左,故线圈向左运
3、动。3. 如图所示,台秤上放一光滑平板,其左端固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤的示数为FN1。现在磁铁上方中心偏右位置固定一通电导线,当通以如图所示电流后,台秤的示数为FN2,则下列说法中正确的是()A. FN1FN2,弹簧长度将变长B. FN1FN2,弹簧长度将变短C. FN1FN2,弹簧长度将变长D. FN1FN2,弹簧长度将变短答案:A解析:根据左手定则可以判定导线受到的安培力的方向左偏下,由牛顿第三定律可知,磁铁受到电流的反作用力的方向右偏上,电流对磁铁作用力的竖直分力使磁铁对台秤的压力减小,水平分力使弹簧弹力增大,弹簧长度增大,故选项A正确。4. 有一个轻质
4、柔软的金属弹簧,全长为l0,如图所示。当通入电流I后,弹簧的长度为l,则l与l0的关系为()A. ll0 B. ll0C. ll0 D. 无法判断答案:B解析:本题考查通电导线间的相互作用规律,可有两种思路解答本题。一是据直导线间的相互作用规律判断:相邻导线间的电流方向相同,故应该相互吸引,从而会使弹簧的总长度l变短,ll0。二是应用等效法:环形电流等效成取向一致的小磁针,等效法的思想如图所示:据磁极间的相互作用规律判断出导线环间都应相互吸引,从而有ll0。5. 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()A. FIBdB.
5、FIBdsinC. FD. FIBdcos答案:C解析:MN与磁场方向垂直,并且MN的长度为,所以FILB。6. 2015温州高二检测如图所示,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线水平吊起通电直导线A。A与螺线管垂直,A导线中电流的方向垂直于纸面向里,电键S闭合后,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. 竖直向上答案:C解析:由安培定则判定通电螺线管上方磁场方向水平向右,再由左手定则判定通电直导线所受安培力的方向是竖直向下,C对。7. 直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离,直导线固定,线圈可以自由运动。当通有如图所示
6、的电流时(同时通电),从左向右看,线圈将()A. 顺时针转动,同时靠近直导线ABB. 顺时针转动,同时离开直导线ABC. 逆时针转动,同时靠近直导线ABD. 不动答案:C解析:先用安培定则判断出导线AB右侧的磁场方向向里,因此,线圈内侧受力向下,外侧受力向上,从左向右看应逆时针方向转动;在转动过程中,AB与线圈左侧吸引,与线圈右侧排斥,由于线圈左侧离AB较近,则引力大于斥力,所以线圈靠近导线AB。故选项C正确。8. 2012海南高考(多选)图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,导轨两
7、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解析:若a接正极,b接负极,则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场,e接正极,f接负极,L中将通有向外的电流,根据左手定则可知L向左运动,A错;若a接正极,b接负极,则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场,e接负极,f接正极,L中将通有向里的电流,根据左手定则可知L
8、向右运动,B正确;若a接负极,b接正极,则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场,e接正极,f接负极,L中将通有向外的电流,根据左手定则可知L向右运动,C错;若a接负极,b接正极,则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场,e接负极,f接正极,L中将通有向里的电流,根据左手定则可知L向左运动,D正确。9. 如图所示,两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流;沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是()A. 沿纸面逆时针转动B. 沿纸面顺时针转动C. a端转向纸外,b端转向纸里D. a端转向纸里,b端转向纸外答案:D解
9、析:根据长直导线周围磁场的分布规律和矢量合成法则,可以判断两电流M、N连线上方处磁场方向水平向右,ab上半段所受安培力垂直于纸面向里,两电流M、N连线下方处磁场方向水平向左,ab下半段所受安培力垂直于纸面向外,所以a端转向纸里,b端转向纸外,选项D正确。10. 2014日照期末(多选)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之间,导线水平并处于匀强磁场中,当导线中通以沿x轴正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为,则磁感应强度方向和大小可能为()A. 沿y轴正向, B. 沿z轴负向,C. 沿z轴正向, D. 沿悬线向上,答案:AB解析:当磁感应强度方向沿y轴正向
10、并且细线拉力为零时,BILmg,B,选项A正确;当磁感应强度方向沿z轴负向时,由共点力的平衡条件可知,BILmgtan,B,选项B正确;当磁感应强度方向沿z正向或沿悬线向上时,导线不可能平衡,选项C、D错误。11. 如图所示的两条长直导线AB和CD相互垂直,其中AB固定,CD可以以其中心为轴自由转动或平动,彼此相隔一段很小的距离,当分别通以图示方向的电流I时,CD的运动情况是()A. 顺时针方向转动、同时靠近导线ABB. 顺时针方向转动、同时离开导线ABC. 逆时针方向转动、同时靠近导线ABD. 逆时针方向转动、同时离开导线AB答案:C解析:导线AB左边的磁场方向向外,右边的磁场方向向里,所以
11、导线CD左侧所受安培力方向向下,右侧所受安培力方向向上,CD将逆时针转动,当转动90时,CD与AB为平行同向电流,相互吸引,故选项C正确。12. 2015孝感高二检测如图所示,在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m,质量为6102 kg的通电直导线,电流I1 A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置处在磁感应强度每秒增加0.4 T,方向竖直向上的磁场中,设t0,B0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(sin370.6,cos370.8, g取10 m/s2)答案:5 s解析:斜面对导线的支持力为零即导线恰要离开斜面时,受力情况如图。由平衡条件,得:Fmg/tan37,而FILB,B0.4t代入数据解得:t5 s。