通电导线在磁场中受到力的检测卷含答案.doc

课时作业23　通电导线在磁场中受到的力
1.
图23－1
如图23－1所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，那么这束带电粒子可能是(　　)
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
解析：小磁针N极的指向即是小磁针所在处的磁场方向。题中小磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外。由安培定那么可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故假设为正离子，那么应是自右向左运动，假设为负离子，那么应是自左向右运动。
答案：B、C
2．在一根长为0.2 m的直导线中通入2 A的电流，将导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，那么导线受到的安培力的大小可能是(　　)
A．0.4 N　　 B．0.2 N　　
C．0.1 N　　 D．0
解析：由F＝θ可知，导线所受最大安培力为F＝＝2×0.2×0.5 N＝0.2 N，因此小于或等于这个范围的力都是可能的，故B、C、D正确。
答案：B、C、D
3．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，以下说法中正确的选项是(　　)
A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直
C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直
D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于B与I所确定的平面
解析：由F＝θ可知，F大小及I、B夹角有关，故A错。但F必垂直于I及B确定的平面，故B、C、D正确。
答案：B、C、D
4．在如下图的各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的选项是(　　)
解析：此题考察用左手定那么判断安培力的方向。根据左手定那么，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿入手心，那么大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有A符合左手定那么，故正确答案为A。
答案：A
5.
图23－2
通电矩形线框及无限长通电直导线在同一平面内，电流方向如图23－2所示，边及平行，关于的磁场对线框的作用，以下表达正确的选项是(　　)
A．线框有两条边所受的安培力方向一样
B．线框有两条边所受的安培力大小一样
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：由安培定那么与左手定那么可知边与边所受安培力大小一样，方向相反，而受到向右的安培力，边受到向左的安培力，且＞，故线框所受合力方向向右。
答案：B、D
6．在图23－3所示电路中，电池均一样，当开关S分别置于a、b两处时，导线′及′之间的安培力的大小分别为、，可判断这两段导线(　　)
图23－3
A．相互吸引，> B．相互排斥，>
C．相互吸引，< D．相互排斥，<
解析：开关S闭合后，′、′中产生平行反向电流，据安培定那么与左手定那么可知，两导线相互排斥，A、C错。开关S置于b处时，两段导线中的电流较大，导线产生较强的磁场，对另一导线产生较大的安培斥力，即<，故B错，D对。
答案：D
7．一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的选项是(　　)
解析：A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错。B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错。C中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错。D中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D对。
答案：D
图23－4
8．如图23－4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，那么线圈(　　)
A．向左运动 B．向右运动
C．静止不动 D．无法确定
解析：
方法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针。由安培定那么，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。
方法二：电流元法。如下图，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，故线圈向左运动。
答案：A
9.
图23－5
如图23－5所示，一段导线位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且及磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段、与的长度均为L，且∠＝∠＝135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段所受到的磁场的作用力的合力(　　)
A．方向沿纸面向上，大小为(＋1)
B．方向沿纸面向上，大小为(－1)
C．方向沿纸面向下，大小为(＋1)
D．方向沿纸面向下，大小为(－1)
解析：导线的有效长度为水平线的长度，由几何知识知＝(＋1)L，因此导线段所受的合力大小F＝＝(＋1)，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定那么可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确。
答案：A
图23－6
10．如图23－6所示，原来静止的圆形线圈可以自由移动，在圆形线圈直径上靠近N点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电直导线，导线中电流I从外向里流动。当在圆形线圈中通以逆时针方向的电流I′时，圆形线圈将会(　　)
A．受力向左平动 B．受力向右平动
C．受力平衡，不动 D．以为轴转动
解析：电流I产生的磁场及I′在同一平面内，故圆形线圈不受安培力作用。
答案：C
11．要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的方法有(　　)
A．增加线圈匝数
B．增加永久性磁铁的磁感应强度
C．换用弹性较强的游丝，增大对抗力矩
D．增加线圈面积
解析：当给电流表通入电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝就产生一个对抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置。于是有＝kθ，故θ＝I。可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数N、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数k(即转过1°所需外力矩的大小)的增大而降低。故应选A、B、D。
答案：A、B、D
12.
图23－7
如图23－7所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通入如下图方向的电流I时，试判断导线的运动情况。
解析：根据如图甲所示的导线所在处的特殊位置判断其转动情况。将导线从N、S极的中间O分成两段，那么、段所处的磁场方向如图甲所示，由左手定那么可得段受安培力的方向垂直纸面向外，段受安培力的方向垂直纸面向里，从上向下看，导线将绕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，导线此时所受安培力方向竖直向下，导线将向下运动，由上述两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线逆时针转动的同时还要向下运动。
答案：从上向下看，导线逆时针转动的同时，还要向下运动。
图23－8
13．据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图23－8所示。炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并及轨道壁密接。开场时炮弹在导轨的一端，通电流后，炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w＝0.10 m，导轨长L＝5.0 m，炮弹质量m＝0.30 。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里。假设炮弹出口速度为v＝2.0×103 m。求通过导轨的电流I。(忽略摩擦力及重力的影响)
解析：此题以“电磁炮〞为立意命题，涉及了安培力及牛顿第二定律的知识，考察了学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。
在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F＝ ①
设炮弹的加速度大小为a，那么有F＝ ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v2＝2 ③
联立①②③式得I＝ ④
代入数据得I＝6.0×105 A。
答案：6.0×105 A
图23－9
14．如图23－9所示，导轨间的距离L＝0.5 m，B＝ 2 T，棒的质量m＝1 ，物块重G＝3 N，棒及导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V，r＝0.1 Ω，导轨的电阻不计，棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？(g取10 m2)
解析：依据物体平衡条件可得：
恰不右滑时：
G－μ－1＝0 ①
恰不左滑时：
G＋μ－2＝0 ②
依据闭合电路欧姆定律可得：
E＝I1(R1＋r) ③
E＝I2(R2＋r) ④
联立①③得：
R1＝(G－μ)－r＝9.9 Ω
联立②④得：
R2＝(G＋μ)－r＝1.9 Ω
所以R的取值范围为：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω。
答案：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω
图23－10
15．如图23－10所示，通电导体棒质量为m、长为L，水平放置在倾角为θ的光滑斜面上，通以如图示方向的电流，电流强度为I，欲使导体棒静止在斜面上。
(1)假设磁场方向竖直向上，那么磁感应强度B为多大？
(2)假设要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小与方向。
解析：(1)对导体棒受力分析如下图：
由平衡条件得
＝θ
B＝
(2)设安培力方向及斜面夹角为α，对导体棒受力分析如下图：
由平衡条件得
B′α＝θ
B′＝
当α＝0°时，B′最小，其最小值为
B′＝
由于安培力方向平行斜面向上，电流方向垂直纸面向里，由左手定那么可判断磁场方向垂直斜面向上。
答案：(1)　(2)　垂直斜面向上
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