1.1 磁场对通电导线的作用力（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第二册物理（人教版2019）

第一章　安培力与洛伦兹力 1．1　磁场对通电导线的作用力 [见学生用书P1] 电磁炮作为发展中的高技术兵器，其军事用途十分广泛。如图甲所示，电磁炮由电源、炮弹、金属轨道和电磁铁组成。当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度，该过程可简化成图乙所示的过程。若使炮弹向右运动，则需要加入的匀强磁场的方向是什么？请你查阅相关资料，设计并制作一个简易的电磁炮。 【答案】 电流由电源正极经炮弹流向电源负极，炮弹受到的安培力方向应水平向右，由左手定则判断，加入的匀强磁场方向应是垂直于轨道向外。 1．将一根容易发生形变的弹性导线两端固定。导线中通有电流，方向竖直向上。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向为竖直向上、水平向右和垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图中正确的是(　D　) 【解析】 由左手定则可判定，A中导线所受安培力为零，B中导线所受安培力的方向垂直于纸面向里，C、D中导线所受安培力的方向水平向右，导线受力后的弯曲方向应与受力方向一致，D正确。 2．法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆(　D　) 第2题图 A．向左摆动 B．向右摆动 C．顺时针转动 D．逆时针转动 【解析】 根据左手定则可知，金属杆所受的安培力将会使其逆时针转动，D正确。 3．实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法不正确的是(　C　) 第3题图 A．线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行 B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C．当线圈转到图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 D．当线圈转到图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 【解析】 均匀辐向磁场的特点是磁感应强度大小相等，方向指向圆心或方向延长线过圆心，线圈转到任意位置，其平面与磁感线平行，A正确；线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，产生弹力，弹力方向与扭动方向相反，阻碍线圈转动，B正确；由左手定则可知，a端所受的安培力方向向上，b端所受的安培力方向向下，安倍力使线圈沿顺时针方向转动，C错误，D正确。 4．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。则导线abcd所受到的磁场的作用力的合力为(　A　) 第4题图 A．方向沿纸面向上，大小为(＋1)ILB B．方向沿纸面向上，大小为(－1)ILB C．方向沿纸面向下，大小为(＋1)ILB D．方向沿纸面向下，大小为(－1)ILB 【解析】 导线段abcd的有效长度为线段ad的长度，由几何知识知，Lad＝(＋1)L，故导线abcd所受的合力大小F＝ILadB＝(＋1)ILB。导线有效长度的电流方向为a→d，根据左手定则可知，导线所受合力的方向沿纸面向上，A正确。 5．有四条垂直于纸面的长直固定导线，电流方向如图所示，其中a、b、c三条导线到d导线的距离相等，三条导线与d的连线互成120°角。四条导线中的电流大小都为I，其中a导线对d导线的安培力大小为F。现突然把c导线中的电流方向改为垂直于纸面向外，电流大小不变，此时d导线所受安培力的合力大小为(　D　) 　第5题图 A．0 B．F C.F D．2F 【解析】 把c导线中的电流方向改为垂直于纸面向外后，对d进行受力分析，如图所示。a对d的斥力大小为F，b对d的斥力大小为F，c对d的引力大小为F，根据共点力的合成及几何关系可知，d导线所受安培力的合力大小为2F，D正确。 6．如图所示的装置可以用来测定磁场的磁感应强度，天平右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共n匝，线圈的下半部分悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有图示方向的电流I时，天平左右两盘中各加上质量分别为m1和m2的砝码后，天平平衡；当电流反向时(大小不变)，右盘中再加质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知(　B　) 　第6题图 A．磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为 B．磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为 C．磁感应强度的方向垂直于纸面向外，大小为 D．磁感应强度的方向垂直于纸面向外，大小为 【解析】 若磁感应强度的方向垂直于纸面向里，开始时线圈所受安培力的方向向下，由天平平衡知，m1g＝nBIL＋m2g；电流方向反向后，则有m1g＝(m2＋m)g－nBIL，所以B＝，A错误，B正确；若磁感应强度的方向垂直于纸面向外，开始时线