2023年第章 通电导线在磁场中受到的力 课时分层作业.doc

课时分层作业(二十一)[基础达标练](15分钟　分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分)1．如图3­4­12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(　　) 【导学号：55282183】图3­4­12A．BIL　　　 B．2BILC．0.5BIL D．0A　[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，A正确．]2．(多选)如图3­4­13所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图3­4­13中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是(　　)图3­4­13A　　　　　B　　　　　C　　　DCD　[通电螺线管在通电直导线处产生的磁场向右，由左手定则可知直导线受安培力垂直纸面向里，A错误；垂直纸面的通电直导线在通电直导线处产生的磁场使通电直导线一边转动一边互近，B错误；通电圆环在通电直导线处产生的磁场垂直纸面向外，由左手定则可知通电直导线所受安培力向右，C正确；D中两通电直导线电流反向，互相排斥，D正确．]3．如图3­4­14所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是(　　)图3­4­14A．都绕圆柱转动B．以不等的加速度相向运动C．以相等的加速度相向运动D．以相等的加速度相背运动C　[同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但由牛顿第三定律知，两线圈所受作用力必大小相等，C正确．]4．下列关于磁电式电流表的说法中不正确的是(　　) 【导学号：55282184】A．指针稳定后，螺旋弹簧形变产生的阻力与线圈所受到的安培力方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表指针的偏转角度越大C．圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场D．圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，与所处位置无关C　[螺旋弹簧形变产生的阻力与安培力引起的动力从转动角度来看二力方向相反．电流表内磁场是均匀辐射磁场，圈转动的范围内，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈所在各处的磁场大小相等方向不同，所以安培力与电流大小有关而与所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针转过的角度越大．综上可知，A、B、D正确，C错误．]5．如图3­4­15所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒．在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是(　　)图3­4­15A．B＝mg，方向垂直斜面向上B．B＝mg，方向垂直斜面向下C．B＝mg，方向垂直斜面向下D．B＝mg，方向垂直斜面向上A　[由左手定则可知，要使棒受力平衡，磁场方向应为垂直斜面向上．对棒由平衡条件可得mgsin α＝BIL，解得B＝mg，A正确．]二、非选择题(20分)6．粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的轻质弹簧下边，ab恰好在水平位置(如图3­4­16所示)．已知ab的质量m＝10 g，ab的长度L＝60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B＝0.4 T.图3­4­16(1)要使两根弹簧能处于自然状态(既不被拉长，也不被压缩)，导线ab中应沿什么方向通入多大的电流？(2)若导线中有从a到b方向的大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx＝1 mm，求弹簧的劲度系数；(3)当导线中有从b到a方向的大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧被拉长了多少？(取g＝9.6 N/kg) 【导学号：55282185】【解析】　(1)只有当导线ab受到的安培力方向竖直向上且大小等于导线ab的重力时，两根弹簧才能处于自然状态．根据左手定则，导线ab中的电流方向应由a到b，由关系式mg＝BI1L可得电流的大小为I1＝＝ A＝0.4 A.(2)当导线中通过有从a到b的电流I2时，导线受到竖直向上的安培力作用，被拉长的两根弹簧对ab有竖直向上的拉力，同时导线受竖直向下的重力，可得平衡方程为BI2L＋2kΔx＝mg解得弹簧的劲度系数为k＝＝ N/m.＝24 N/m.(3)当导线中通有从b到a的电流I3时，导线所受的安培力竖直向下，这时的平衡方程为2kΔx′＝mg＋BI3L由此可求出两根弹簧被拉伸的长度为Δx′＝＝ m＝3 mm.【答案】　(1)沿a→b方向通入0.4 A的电流　(2)24 N/m(3)3 mm[能力提升练](25分钟　分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分)1．(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3­4­17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(　　)图3­4­17A．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BD　[由安培定则可知导线MN框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，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所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故Fab＞Fcd，线框所受合力方向向右．]2．(多选)如图3­4­18所示的装置可演示磁场对通电导线的作用，电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆，当磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是(　　)图3­4­18A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动BD　[若a接正极，b接负极，则电磁铁磁极间磁场方向向上，当e接正极，f接负极时，由左手定则可知，金属杆所受安培力向左，则L向左滑动，A错误；同理可判定B、D正确，C错误．]3．如图3­4­19所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直于纸面向外的电流，则(　　)图3­4­19A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是N极B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是N极C．无论如何台称的示数都不可能变化D．以上说法都不正确A　[台秤的示数增大，说明电流对磁铁的作用力竖直向下，根据牛顿第三定律，磁铁对电流的作用力竖直向上，由左手定则可知，条形磁铁在电流处的磁场方向水平向右，即磁铁左端是N极，A正确，B、C、D错误．]4．(多选)电磁轨道炮工作原理如图3­4­20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．轨道电流可形成在弹体处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I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(　　) 【导学号：55282186】图3­4­20A．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BD　[利用动能定理有BIlL＝mv2－0，B＝kI，解得v＝，B、D正确．]5．在两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一个相同的金属棒，分别通以电流I1和I2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图3­4­21中甲、乙所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流的比值I1∶I2为(　　)甲　 　　　　　乙图3­4­21A．sin α B．C．cos α D．D　[对甲、乙两图中的金属棒受力分析分别有BI1L＝mgtan α，BI2L＝mgsin α，联立解得＝，选项D正确．]二、非选择题(20分)6．如图3­4­22所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止．求：图3­4­22(1)当B的方向垂直于导轨平面向上时B的大小；(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆仍保持静止？ 【导学号：55282187】【解析】　(1)杆受力如图甲所示．由平衡条件可得甲F＝mgsin θ即BI1L＝mgsin θ解得B＝.(2)磁场竖直向上，杆受力如图乙所示．由平衡条件可得BI2L＝mgtan θ乙I2＝再由B＝，解得I2＝.【答案】　(1) 　(2) 第 页。