第1章 1 磁场对通电导线的作用力（作业）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【精讲精练】人教版 江苏专版

[课下作业] [基础巩固] 1．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 解析　安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B正确；安培力F＝BIlsin θ，其中θ是导线与磁场方向的夹角，所以C错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的大小不仅与有效长度有关，还与导体在磁场中的相对位置有关，D错误。 答案　B 2．关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是(　　) A．该磁场的磁感应强度处处大小相等，方向相同 B．该磁场的磁感应强度处处方向相同，大小不等 C．使线圈平面始终与磁感线平行 D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度都相等 解析　磁电式仪表内的磁场为辐向分布的磁场，是非匀强磁场，A、B错，辐向分布的磁场使得线圈转到任何位置都与磁场方向平行，C对。离轴线等距处的磁场大小相等，但方向不同，D错。 答案　C 3．如图所示，假想在地球赤道上方存在半径略大于地球半径的圆形单匝线圈。在线圈中通以图示方向的电流，则它所受地磁场的安培力方向最接近于(　　) A．垂直地面向上　　　　　　 B．垂直地面向下 C．向南 D．向北 解析　赤道上方的地磁场方向由南向北，由图电流方向，根据左手定则，可知安培力方向最接近垂直地面向下。 答案　B 4．一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。AB导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动，CD导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止，两棒中点O1O2连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示(A到B、D到C)方向的电流。下列说法正确的是(　　) A．通电后AB棒仍将保持静止 B．通电后AB棒将要顺时针转动(俯视) C．通电后AB棒将要逆时针转动(俯视) D．通电瞬间线段O1O2间存在磁感应强度为零的位置 解析　从正视方向研究CD导体棒电流产生的磁场分布，如图所示可知CD导体棒电流在B端有垂直AB棒向上的分磁场，根据左手定则可知B端受到垂直于纸面向外的安培力，B端向外转动，CD导体棒电流在A端有垂直AB棒向下的分磁场，根据左手定则可知A端受到垂直于纸面向里的安培力，A端向里转动，故俯视看导体棒AB将要顺时针转动，B正确，AC错误；根据安培定则可知通电瞬间CD导体棒电流和AB导体棒电流在线段O1O2间产生的磁场方向相互垂直，故通电瞬间线段O1O2间不存在磁感应强度为零的位置，D错误。 答案　B 5.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定光滑转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示。下列哪种情况将会发生(　　) A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动 B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动 C．L2绕轴O按顺时针方向转动 D．L2绕轴O按逆时针方向转动 解析　由安培定则和左手定则知，L2所受的安培力方向向右，但下半部分大，上半部分小，故L2以O为轴逆时针转动。 答案　D 6.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′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，导线保持静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ。则磁感应强度的方向和大小可能是(　　) A．沿z轴正方向，tan θ B．沿y轴正方向，sin θ C．沿z轴负方向，tan θ D．沿悬线向上，sin θ 解析　对导线受力分析：作侧视图，如图所示，导线受竖直向下的重力，安培力的方向不确定，在悬线右上侧的一个范围内。隐含条件：悬线可能不受力。重要规律：左手定则与F＝BIl。由左手定则可知，磁场方向不能沿z轴正方向，也不能沿悬线向上。当磁场沿z轴负方向时，有BIL＝mgtan θ，解得B＝tan θ，选项C正确。当磁场沿y轴正方向时，有BIL＝mg，解得B＝，选项B错误。 答案　C 7.如图，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果金属杆ab静止且紧压在水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成θ角，求： (1)金属杆ab受到的摩擦力大小； (2)金属杆ab对导轨的压力大小。 解析　(1)对金属杆ab受力分析，如图所示 安培力大小F＝BIL，与磁场方向垂直斜向上，与竖直方向成θ角，金属杆还受竖直向下的重力mg、水平导轨的支持力N和静摩擦力f的作用。金属杆ab静止，合外力为零，则水平方向上：f＝BILsin θ。 (2)竖直方向上：N＋BILcos θ＝mg， 所以金属杆ab对导轨的压力 N′＝N＝mg－BILcos θ。 答案　(1)