1.1磁场对通电导线的作用力 同步练习-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.1 磁场对通电导线的作用力 一、单选题 1.一根长为5m的直导线垂直磁场方向放置在某匀强磁场中，当给导线通以10A的电流时，它受到的安培力大小为1N，该匀强磁场磁感应强度的大小为（　　） A．10T B．5T C．1T D．0.02T 2.在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中垂直磁场放置一根长为2m的直导线，当导线中通以5A的电流时，该导线受到的安培力大小为（　　） A．20N B．5N C．0.2N D．0.05N 3.一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如下图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是 (　　)． 4.一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将(　　) A．保持原长　　　　　　 B．收缩 C．伸长 D．不能确定 5.如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为(　　) A．2F B．1.5F C．0.5F D．0 6.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 7.如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，通过L1、L2中的电流相同，L1、L2中的电流方向垂直纸面向里，L3中的电流方向垂直纸面向外，在三根导线与纸面的交点所构成的等边三角形的中心上放有一电流方向垂直纸面向外的通电长直导线，则该导线受到的安培力的方向为(　　) A．指向L1 B．指向L2 C．指向L3 D．背离L3 8.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 9.如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是(　　) A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1：1： D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为：：1 10.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 11.电磁轨道炮工作原理如图所示.待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可在两轨道间形成垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是 (　　) A.只将轨道长度L变为原来的2倍 B.只将电流I增加至原来的2倍 C.只将弹体质量减至原来的一半 D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其他量不变 12.光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向如图，大小为0.5T。质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动。已知，则下列说法不正确的是（　　） A．金属细杆运动到圆弧轨道时受到重力，支持力，安培力 B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/s C．金属细杆运动到P点时安培力的瞬时功率为0。 D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为1.5N 三、非选择题 13.如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E=50V，内阻r=1Ω的电源和滑动变阻器R，导轨的宽度d=1m，倾角θ=37°。质量m=2kg的细杆ab垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处在垂直轨道平面向下的磁感应强度B=2T的匀强磁场中（图中未画出），导轨与杆的电阻不计。现调节R使杆ab静止不动。sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求： （1）杆ab受到的安培力的最小值F1与最大值F2； （2）滑动变阻器R接入电路的电阻的取值范围。 14.如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。 15.如图所示，水平平行导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨垂直且接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，定值电阻R＝4 Ω；匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成α＝53°角；ab与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，ab与重物由绕过定滑轮的细线相连，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态．(已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)．求： (1)ab受到的安培力大小和方向． (2)重物重力G的取值范围． 16.“电磁炮”的模型如图，光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L=0.1m，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=1T，“弹体”总质量m=0.01kg，弹体在轨道间的电阻R=1Ω，可控电源的内阻r=4Ω，提供的电流是I=0.2A，以保证“电磁炮”匀加速发射，不计空气阻力。求： （1）弹体所受安培力大小； （2）弹体从静止加速到10m/s过程中系统产生的总热量。 参考答案 1、 D 2、 B 3、 D 4、 B 5、 B 6、 A 7、 C 8、 B 9、 BC 10、 BD 11、 BD 12、 BD 13、 （1）4N， 20N；（2）4Ω~24Ω 14、 方向竖直向下　0.01 kg 15、(1)5 N　方向与水平方向成37°角斜向左上方 (2)0.5 N≤G≤7.5 N 16、（1）0.02N；（2）1J 学科网（北京）股份有限公司 $$