1、14 通电导线在磁场中受到的力课后篇巩固提升基础巩固1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法正确的是( )A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直解析 安培力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于电流的方向,即垂直于磁场与电流所决定的平面,但电流方向与磁场方向不一定垂直。答案 D2.(多选)把通有电流 I、长度为 L 的直导线放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,下列关于
2、安培力大小的说法正确的是( )A.可能为 0 B.一定为 BILC.可能小于 BIL D.可能大于 BIL解析 导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为 0,A 对;当导线与磁场方向垂直时,导线受到的安培力最大为 BIL,C 对,B、D 错。答案 AC3.右图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图。三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上,导体棒用图中轻而柔软的细导线 1、2、3、4 悬挂起来,它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场,最初导线 1、4 接在直流电源上,电源没有在图中画出。关于接通电源时可能出现的实验现象,下列叙述正确的是( )A.改变
3、电流方向同时改变磁场方向,导体棒摆动方向将会改变B.仅改变电流方向或者仅改变磁场方向,导体棒摆动方向一定改变C.增大电流的同时改变接入导体棒上的细导线长度,接通电源时,导体棒摆动幅度一定增大D.仅拿掉中间的磁铁,导体棒摆动幅度不变解析 由 F=BIL 和左手定则可知,仅改变电流方向或者仅改变磁场方向, F 的方向一定改变,即导体棒摆动方向一定改变,而两者同时改变时, F 方向不变,则导体棒摆动方向不变,故 B 正确,A 错误;当 I增大,但 L 减小时, F 大小不一定改变,C 错误;仅拿掉中间的磁铁,意味着导体棒受力长度减小,则 F应减小,则导体棒摆动幅度一定改变,D 错误。2答案 B4.在
4、赤道上空,有一条沿东西方向水平架设的导线,当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时,导线受到地磁场的作用力的方向为( )A.向北 B.向南 C.向上 D.向下解析 导线中的自由电子自西向东沿导线定向移动时,形成的电流自东向西。赤道上空地磁场方向由南水平指向北,由左手定则可判断导线受到的安培力方向向下。故 D 正确。答案 D5.下图为某同学设计的研究磁场对通电金属棒作用的实验装置。当闭合开关时,有电流通过金属棒,观察到金属棒向左运动,则下列说法正确的是( )A.此时通过金属棒的电流是由电源经 b 流向 aB.若调换 U 形磁铁的磁极,则金属棒仍向左运动C.若调换流经金属棒的电流方向,则金属棒
5、仍向左运动D.若同时调换 U 形磁铁的磁极和流经金属棒的电流方向,则金属棒仍向左运动答案 D6.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,AK 与 CD 相距为 d,则 MN 所受安培力大小( )A.F=BIdB.F=BIdsin C.F=BIdsinD.F=BIdcos 解析 题中磁场和电流垂直, 角仅是导线框与金属杆 MN 间夹角,不是电流与磁场的夹角。答案 C7.3如图所示,长为 2l 的直导线折成边长相等、夹角为 60的 V 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 B。当在该导线中通以大小为 I 的电流时,该 V 形通电导线受到的安培力大小为
6、( )A.0 B.0.5BIlC.BIl D.2BIl解析 V 形通电导线的等效长度为图中虚线部分,所以 F=BIl,故选 C。答案 C8.(多选)如图所示,纸面内的金属圆环中通有电流 I,圆环圆心为 O、半径为 R,P、 Q 为圆环上两点,且OP 垂直于 OQ,磁感应强度大小为 B 的匀强磁场垂直于纸面向里,则( )A.整个圆环受到的安培力大小为 2 BIRB.整个圆环受到的安培力大小为 0C.圆弧 PQ 受到的安培力大小为 BIRD.圆弧 PQ 受到的安培力大小为 BIR2解析 根据左手定则可知,整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向,受到的合力为 0,选项 A 错,B 对;圆弧
7、 PQ 受到的安培力大小等于直线段 PQ 受到的安培力大小,为 BIR,选项 C 错,D2对。答案 BD能力提升1.如图所示,一段导线 abcd 位于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段 ab、 bc 和 cd 的长度均为 L,且 abc= bcd=135。流经导线的电流为 I,方向如图中箭头所示。导线段 abcd 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)ILB2B.方向沿纸面向上,大小为( -1)ILB2C.方向沿纸面向下,大小为( +1)ILB24D.方向沿纸面向下,大小为( -1)ILB2解析 将导线分为三段直导线,根据
8、左手定则分别判断出各段所受安培力的方向,根据 F=ILB 计算出安培力的大小,再求合力。导线所受合力 F 合 =ILB+2BILsin 45=( +1)ILB,方向沿纸面向上。2答案 A2.在 xOy 水平面中有一通电直导线与 y 轴平行,导线中电流方向如图所示,该区域有匀强磁场,通电导线所受磁场力的方向与 Oz 轴正方向相同,该磁场的磁感应强度的方向是( )A.沿 x 轴负方向且一定沿 x 轴负方向B.一定沿 y 轴负方向C.可能沿 z 轴正方向D.可能沿 x 轴负方向答案 D3.如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成。当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得
9、极大的发射速度。下列各俯视图中正确表示磁场 B 方向的是( )解析 由左手定则可知,图 A 示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后,图 B 示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前,图 C 示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力为零,图 D 示磁感应强度方向使炮弹受的安培力为零,只有 B 符合实际。答案 B4.如图所示, D 为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里。在开关 S 闭合后,导线 D 所受磁场力的方向是( )5A.向上 B.向下 C.向左 D.向右解析 由右手螺旋定则,软铁芯在导线处的磁场方向向左,由左手定则,导线 D 受到的磁场力方向向上,选项 A 正确。答案 A5.
10、物理老师在课上做了一个“旋转的液体”实验,实验装置如图所示:装有导电液的玻璃器皿放在上端为 S 极的蹄形磁铁的磁场中,器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连,内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连。接通电源后液体旋转起来。关于这个实验,以下说法正确的是( )A.液体中电流由边缘流向中心:从上往下俯视,液体逆时针旋转B.液体中电流由边缘流向中心:从上往下俯视,液体顺时针旋转C.液体中电流由中心流向边缘:从上往下俯视,液体逆时针旋转D.液体中电流由中心流向边缘:从上往下俯视,液体顺时针旋转答案 A6.如图所示,三根通电长直导线 P、 Q、 R 互相平行且通过正三角形的三个顶点,三条导线中通入的电流大小相等
11、,方向垂直纸面向里;通过直导线产生磁场的磁感应强度 B= ,I 为通电导线的电流大小,kIrr 为距通电导线的垂直距离, k 为常量;则通电导线 R 受到的磁场力的方向是( )A.垂直 R,指向 y 轴负方向B.垂直 R,指向 y 轴正方向C.垂直 R,指向 x 轴正方向D.垂直 R,指向 x 轴负方向答案 A7.如图甲是磁电式电流表的结构示意图,蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,如图乙所示,边长为 L 的正方形线圈中通以电流 I,线圈中的某一条 a 导线电流方向垂直纸面向外, b 导线电流方向垂直纸面向里, a、 b 两条导线所在处的磁感应强度大小均为 B,则( )6A.该磁场是匀强磁场B
12、.该线圈的磁通量为 BL2C.a 导线受到的安培力方向向下D.b 导线受到的安培力大小为 BIL解析 该磁场明显不是匀强磁场,匀强磁场应该是一系列平行的磁感线,方向相同,故 A 错误;线圈与磁感线平行,故磁通量为零,故 B 错误; a 导线电流向外,磁场向右,根据左手定则,安培力向上,故 C错误;导线 b 始终与磁感线垂直,故受到的安培力大小一直为 ILB,故 D 正确。答案 D8.在磁场中的同一位置,先后引入长度相等的直导线 a 和 b,a、 b 导线的方向均与磁场方向垂直,但两导线中的电流不同,因此所受到的力也不相同。下面的四幅图象表示的是导线所受到的力 F 与通过导线的电流 I 的关系。 a、 b 各自有一组 F、 I 的数据,在图象中各描出一个点。其中正确的是( )解析 两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点,并且电流方向都与磁场方向垂直,由于磁场方向是不变的,故导线所在处的磁感应强度 B 是确定的。根据磁感应强度的定义式 B= 可FIL知,当 L 确定时, F I,则 F-I 图象应是一条过原点的直线,故 C 对。答案 C7
