第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力（Word练习） -【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

(建议用时：40分钟) [基础训练] 题组一　左手定则的应用 1．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力 答案　A 解析　赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，画出此处磁场和电流的方向如图所示，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确． 2．将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1 T．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向． 解析 甲图中，因为导线与磁感线平行，所以导线受到的安培力为零． 乙图中，由左手定则知，安培力方向垂直于导线水平向右，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N. 丙图中，由左手定则知，安培力的方向在纸面内垂直于导线斜向上，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N. 答案 甲：0　乙：0.02 N　垂直于导线水平向右　丙：0.02 N垂直于导线斜向上 题组二　安培力的计算 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，当在该导线中通以电流I时，该“V”形通电导线受到的安培力大小为(　　) A．BIL B．2BIL C．0.5BIL D．0 答案　A 解析　导线在磁场内有效长度为2Lsin 30°＝L，故该“V”形通电导线受到安培力大小为BIL，选项A正确． 4．(多选)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．线框有两条边所受到的安培力方向相同 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 答案　BD 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，再由左手定则可判断出bc边和ad边所受的安培力大小相等、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Fab＞Fcd，线框所受合力方向向右，选项B、D正确． 5．长10 cm的通电直导线，通以1 A的电流，在匀强磁场中受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度为(　　) A．等于4 T B．大于或等于4 T C．小于或等于4 T D．上述说法都错误 答案　B 解析　长为L＝0.1 m，电流强度为I＝1 A，把它置入某磁场中某点，受到的磁场力为F＝0.4 N，设导线与磁场方向的夹角为α，由F＝BILsin α得B＝＝4 T，选项B正确．≥ 6．将长为1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状，放入B＝0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25 A的直流电，则整根导线所受的安培力大小为多少？ 解析 电导线所受安培力的有效长度为首尾相接的直线段lac＝2× N. ×0.08 N＝ m，故导线所受安培力的大小为F＝IlacB＝25×lcos 30°＝ 答案 N 题组三　安培力作用下的平衡问题 7．长为L的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向竖直向上、电流为I1时导体处于平衡状态；若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡状态，电流比值I1∶I2应为(　　) A．cos θ B． C．sin θ D． 答案　B 解析　如图所示，若磁场方向竖直向上，则安培力沿水平方向，由平衡条件可知mgtan θ＝BI1L；若磁场方向垂直于斜面向上，则安培力沿斜面向上，由平衡条件可知mgsin θ＝BI2L，则I1∶I2＝1∶cos θ，选项B正确． 8．如图所示，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、C与圆心O连线的夹角为120°，此时悬线的张力为F.若圆环通电，使悬线张力刚好为零，则环中电流大小和方向是(　　) A．电流大小为，电流方向沿顺时针方向 B．电流大小为，电流方向沿逆时针方向 C．电流大小为，电流方向沿顺时针方向 D．电流大小为，电流方向沿逆时针方向 答案　A 解析　要使悬线拉力为零，则圆环通电后受到的安培力方向向上，根据左手定则可以判断，电流方向应沿顺时针方向，根据力的平衡有F＝BI·，选项A正确．R，解得I＝ [能力提升] 9．在等边三角形的三个顶点A、B、C处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒