课下巩固训练1 磁场对通电导线的作用力-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

课下巩固训练(一)　磁场对通电导线的作用力 【基础应用题】 1．(2024·山东烟台检测)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下、水平向右、垂直于纸面向里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(　　) 解析：选C。A图中电流与磁场平行，导线不受安培力的作用，故A错误；B图，由左手定则可知，安培力的方向垂直纸面向外，导线应向外弯曲，故B错误；C图，由左手定则可知，安培力的方向水平向右，故导线向右弯曲，C正确；D图，由左手定则可知，安培力的方向水平向左，故导线应向左弯曲，故D错误。 2．某同学在学习了左手定则之后，用三支铅笔来表示磁感应强度B、电流I和安培力F方向之间的关系(笔尖表示方向)，下列表示正确的是(　　) 解析：选B。由左手定则可知，磁感线穿过手心，四个手指的方向为电流的方向，则大拇指所指的方向为通电导线受力的方向，故B正确。 3．如图所示，垂直纸面放置的三条通电长直导线P、Q、R相互平行，且彼此之间距离相等，三条导线通入大小相等、方向相同的电流，则导线R受到的安培力的方向是(　　) A．垂直R，指向y轴负方向 B．垂直R，指向y轴正方向 C．垂直R，指向x轴正方向 D．垂直R，指向x轴负方向 解析：选A。由安培定则和磁场的叠加可知，通电直导线P、Q在R处产生的磁场方向水平向右，即沿x轴正方向，由左手定则可知，通电直导线R所受安培力垂直R指向y轴负方向，故A正确，B、C、D错误。 4．在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示。已知abc边受到的安培力大小为F，则整个线框所受安培力的大小为(　　) A．F B．F C．F D．F 解析：选D。根据题图，由电阻定律R＝ρ可知，另一边的阻值为abc边的5倍，结合并联电路分流规律可知，通过另一边的电流为abc边的，由F＝ILB知，另一边受到的安培力大小为F，方向与F相同，因此整个线框所受安培力大小为F合＝F＋F，故D正确。 5．如图所示，用绝缘细绳竖直悬挂一个匝数为n的矩形线圈，细绳与拉力传感器相连，传感器可以读出细绳上的拉力大小。现将线框的下边MN垂直置于匀强磁场中，MN边长为L。当导线中通以大小为I的电流时，传感器的读数为F1；当电流反向且大小变为原来两倍时，传感器的读数变为F2(0<F2<F1)，则磁感应强度的大小为(　　) A． B． C． D． 解析：选B。根据平衡条件，由题意可知F1＝mg＋nBIL，F2＝mg－nB·2IL，解得B＝，故B正确。 6．(2024·浙江高考)磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是(　　) A．图示左侧通电导线受到的安培力向下 B．a、b两点的磁感应强度相同 C．圆柱内的磁感应强度处处为零 D．c、d两点的磁感应强度大小相等 解析：选A。由左手定则可知，左侧通电导线受到的安培力向下，A正确；a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，B错误；软铁制成的圆柱起导磁作用，圆柱内的磁感应强度不为零，C错误；因c点处的磁感线比d点密集，可知c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，D错误。 【综合提升题】 7．《大国重器》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示，管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面简化图如图乙所示，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平。某时刻A、C中电流方向垂直于纸面向外，B中电流方向垂直于纸面向里，A、B、C中电流大小均为I，则(　　) A．B、C输电线缆相互吸引 B．输电线缆A、B、C在A、B连线中点处的磁感应强度方向竖直向上 C．正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左 D．输电线缆C所受安培力方向平行线缆A、B圆心连线向左 解析：选D。由于B、C输电线缆通入的电流方向相反，所以二者相互排斥，故A错误；根据右手螺旋定则可知，A、B输电线缆在A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上，而C输电线缆在该处的磁感应强度水平向左，则该点的合磁感应强度方向斜向上偏左，故B错误；A输电线缆在O点的磁感应强度方向垂直OA指向右上方，B输电线缆在O点的磁感应强度方向垂直OB指向左上方，则A、B输电线缆在O处的合磁感应强度方向竖直向上，而C输电线缆在O点的磁感应强度方向垂直OC水平向左，所以O处合磁感应强度方向应斜向左上方，故C错误；A对C的安培力沿AC指向A，B对C的安培力沿BC指向C，二力等大，由平行四边形定则可知，输电线缆C所受安培力方向平行线缆A、B圆心连线向左，如图所示，故D正确。 8．电磁炮的基本原理如图所示，一质量为M的弹体(包括金属杆EF的质量)静置于水平平行金属导轨最左端，金属杆与导轨垂直并接触良好，导轨间距为d，长为L，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现使金属杆通过的电流恒为I，把弹体从静止释放，金属杆与轨道摩擦及空气阻力不计，则弹体能获得的最大速度为(　　) A． B． C． D．2 解析：选C。设弹体能获得的最大速度为v，根据动能定理有IdB·L＝Mv2－0，解得v＝ ，故C正确。 9．(2024·广东广州期末)某兴趣小组制作了一个可以测量电流的仪器，其主要原理如图所示。有一金属棒PQ放在两金属导轨上，导轨间距L＝0.8 m，处在同一水平面上，轨道置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T。棒中点两侧分别固定有劲度系数k＝100 N/m的相同轻弹簧。闭合开关S前，两弹簧为原长，P端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关S后，金属棒PQ向右移动，静止时指针对准刻度尺0.50 cm处。下列判断正确的是(　　) A．电源N端为正极 B．闭合开关S后，电路中电流为2.50 A C．闭合开关S后，电路中电流为1.25 A D．闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片向右移动，金属棒PQ将继续向右移动 解析：选B。闭合开关S后，金属棒PQ向右移动，则安培力方向向右，由左手定则可知电流由P到Q，则电源M为正极，A错误；金属棒PQ静止时指针对准刻度尺0.50 cm处，可知PQ受安培力大小为F＝2kx＝2×100×0.5×10-2 N＝1.0 N，由安培力公式F＝BIL，可得电路中电流为I＝ A＝2.50 A，B正确，C错误；闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片向右移动，金属棒中的电流减小，金属棒受到的安培力减小，金属棒PQ将向左移动，D错误。 10．如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一绝缘细线悬挂着的正方形线框。线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L。已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为B＝(k为常量)，线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为(　　) A．0 B．＋g C． －g D．＋g 解析：选D。线框下边受到的安培力的大小F1＝IL·k，方向向下，线框上边受到的安培力大小F2＝IL·k，方向向上，根据牛顿第二定律得F1＋mg－F2＝ma，解得a＝＋g，故D正确。 11．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g。 (1)导出磁感应强度B的表达式。 (2)当n＝9，l＝10.0 cm，I＝0.10 A，m＝8.78 g，g＝10 m/s2时，磁感应强度是多少？ 解析：(1)设电流方向未改变时，等臂天平的左盘内砝码质量为m1，右盘内的质量为m2，有m1g＝m2g－nBIl 电流方向改变后，有 (m＋m1)g＝m2g＋nBIl 联立解得B＝。 (2)将数据代入第(1)问的表达式，解得 B≈0.49 T。 答案：(1)B＝　(2)0.49 T 【创新拔高题】 12．电磁泵在生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形。在泵头通入导电剂后液体的电导率为σ(电阻率的倒数)，泵体所在处有方向垂直向外的匀强磁场，磁感应强度为B，把泵体的上下两表面接在电压为U的电源(内阻不计)上，就能将液体抽出，则(　　) A．泵体下表面应接电源正极 B．减小液体的电导率可获得更大的抽液高度h C．减小磁感应强度可获得更大的抽液高度h D．通过泵体的电流I＝σUL1 [创新空间]安培力的生活应用——电磁泵 电磁泵是利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受安培力作用而产生压力梯度，从而推动流体运动的一种装置。实际生产中大多用于泵送液态金属，所以又称液态金属电磁泵。 解析：选D。将液体等效为通电导线，泵体所在处有方向垂直向外的匀强磁场，液体被抽出，此时液体受到的安培力水平向左，根据左手定则可知，电流从上表面流向下表面，泵体上表面接电源正极，故A错误；根据电阻定律可知，泵体内液体的电阻为R＝ρ，根据欧姆定律可得通过泵体的电流I＝＝σUL1，故D正确；若减小液体的电导率，则电流减小，安培力减小，抽液高度变小，故B错误；减小磁感应强度，安培力减小，抽液高度变小，故C错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$