课时01 磁场对通电导线的作用力（重点练）-2020-2021学年高二物理十分钟同步课堂专练（新教材人教版选择性必修第二册）

第1课时 磁场对通电导线的作用力 第一章 安培力与洛伦兹力 一、单选题 1． (2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里．电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面且处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是(　　) A.B0IL，水平向左 B.B0IL，水平向右 C.B0IL，水平向左 D.B0IL，水平向右 【答案】D 【解析】根据安培定则，知A、B电流在C处的磁场方向分别垂直于AC、BC斜向下，如图所示，可知θ＝30°，则有：BC＝B0，方向竖直向下； 再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为F安＝B0IL；由于导线C位于水平面且处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为B0IL，方向水平向右． 故选D。 2．(2019·河北唐山市第一次模拟)如图所示，水平桌面上固定两条光滑平行导轨，导轨左端连接电源，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现将两根质量相同的导体棒M、N依次静置于导轨上的同一位置，接通电源，导体棒沿导轨从桌面右侧水平抛出，始终与地面平行，落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2.不计电源和导轨电阻，导体棒与导轨垂直且接触良好，则安培力对两导体棒做功之比为(　　) A．1∶1 B．s∶s C．s1∶s2 D.∶ 【答案】B 【解析】导体棒做平抛运动时，由于高度一定，则时间一定，设为t，则被抛出时的速度为 v＝，则安培力做功为：W＝mv2＝m()2；由题可知，两个导体棒落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2，而且导体棒质量相同，则安培力做功之比为：＝，故选项B正确，A、C、D错误. 故选B。 3．(2019·福建泉州市5月第二次质检)如图，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场B，导体棒处于静止状态．现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应同步(　　) A．增大 B．减小 C．先增大，后减小 D．先减小，后增大 【答案】A 【解析】对导体棒进行受力分析如图： 磁场方向缓慢旋转到水平方向，则安培力方向缓慢从图示位置转到竖直向上，因为初始时刻安培力沿斜面向上，与支持力方向垂直，最小，所以安培力一直变大，而安培力：F安＝BIL，所以磁场一直增大，B、C、D错误，A正确． 故选A。 4．(2020·山东胶州一中模拟)(多选)如图所示,质量为m、长度为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且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.磁感应强度方向和大小可能为 (　　) A.沿z轴正向,tan θ B.沿y轴正向, C.沿z轴正向,tan θ D.沿悬线向上,sin θ 【答案】B 【解析】 若B沿z轴正向,则从O向O'看,导线受到的安培力大小F=ILB,方向水平向左,如图甲所示,导线无法平衡,A错误;若B沿y轴正向,导线受到的安培力竖直向上,如图乙所示,当FT=0,且满足ILB=mg,即B=时,导线可以平衡,B正确;若B沿z轴负向,导线受到的安培力水平向右,如图丙所示,若满足FTsin θ=ILB,FTcos θ=mg,即B=,导线可以平衡,C正确;若B沿悬线向上,导线受到的安培力垂直于导线指向左下方,导线无法平衡,D错误. 故选B。 二、多选题 5．(多选)(2020·广东梅州市调研)如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的光滑圆弧导轨相接．导轨宽度为20 cm，电阻不计．导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T. 一根导体棒ab垂直导轨放置，质量m＝60 g、电阻 R＝1 Ω，用两根长也为20 cm的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触．当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态．导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角 θ＝53°(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g＝10 m/s2)，则(　　) A．磁场方向一定竖直向上 B．电源的电动势 E＝8 V C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8 N D．导体棒摆动过程中的最大动能为 0.08 J 【答案】BD 【解析】由题意知，当开关S闭合时，导体棒向右摆动，说明其所受安培力水平向右，由左手定则可知，磁场方向竖直向下，故A错误；设电路中电流为I，电源的电动势为E，导体棒ab所受安培力为F，导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°，则tan θ＝，又F＝BIL＝BL，得F＝0.8 N，E＝8 V，故B正确，C错