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2019-2020年高中物理第三章磁场第4节通电导线在磁场中受到的力课后训练新人教版选修基础巩固1.一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2.如图所示四种情况中,匀强磁场磁感应强度大小相等,载流导体长度相同,通过的电流也相同,导体受到的磁场力最大,且方向沿着纸面的情况是 )A.甲、乙B.甲、丙C.乙、丁D.乙、丙3.把电流均为I、长度均为L的两小段通电直导线分别置于磁场中的
1、2两点处时,所受磁场力的大小分别为F1和F2,已知
1、2两点磁感应强度的大小B1<B2,则 )A.B1=F1/ILB.B2=F2/ILC.F1<F2D.以上都不对4.如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c,各导线中的电流大小相同,其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线中的电流方向垂直纸面向内,每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用,则关于每根导线所受安培力的合力,以下说法正确的是 )A.导线a所受合力方向水平向右B.导线c所受合力方向水平向右C.导线c所受合力方向水平向左D.导线b所受合力为零5.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,则线圈L1将 )A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸面内平动能力提升6.如图所示,在两个倾角均为α的光滑斜面上均水平放置一相同的金属棒,棒中通以相同的电流,一个处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B1;另一个处于垂直于斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B2,两金属棒均处于静止状态,则B
1、B2大小的关系为 )A.B1∶B2=1∶cosαB.B1∶B2=1∶sinαC.B1∶B2=cosα∶1D.B1∶B2=sinα∶17.如图所示,固定的两光滑导体圆环半径为
0.5m,相距1m在两圆环上放一导体棒,圆环上接有电源,电源的电动势为3V,内阻不计导体棒质量为60g,电阻为
1.5Ω匀强磁场竖直向上,且B=
0.4T开关S闭合后,棒从圆环底端向上滑至某一位置后静止,试求1)静止后每个环对棒的支持力;g取10m/s2)2)此棒静止后的位置与环底高度差8.质量m=
0.02kg的通电细杆ab置于倾角θ=37°的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=
0.2m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=
0.4,磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示现调节滑动变阻器的触头,试求出为使杆ab静止不动,通过ab杆的电流范围g取10N/kg,sin37°=
0.6,cos37°=
0.8)参考答案1.答案B 点拨弹簧通电时,同向电流相吸,使得弹簧缩短2.答案C 点拨对于甲图,磁场力F=BILcos30°,方向垂直纸面向里;对于乙图,磁场力F=BIL,方向沿纸面向下;对于丙图,磁场力F=0;对于丁图,磁场力F=BIL,方向垂直导体沿纸面斜向上,所以,答案为C3.答案D 点拨B=F/IL适用于电流垂直于B的方向放置的情形,而通电导线在这两点是否垂直于B不能确定,因此A、B两选项中的等式不一定成立;磁场力的大小除与B、I、L有关外,还与导线放置时与B的方向间的夹角有关,因此,无法比较F1和F2的大小,C错,正确选项为D4.答案BD 点拨由安培定则确定电流磁场方向,再由磁场的叠加判定a、b、c处合磁场方向,由左手定则可得出导线a受合力方向向左,导线c受合力方向向右,导线b受安培力合力为零,故选B、D5.答案B 点拨方法一利用结论法环形电流L
1、L2之间不平行,则必有相对转动,直到两环形电流同向平行为止,据此可得L1的转动方向应是从左向右看线圈L1顺时针转动方法二直线电流元法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分,每一部分又可以看成无数直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,根据安培定则可知各电流元所在处磁场向上,根据左手定则可得,上部电流元所受安培力均指向纸外,下部电流元所受安培力指向纸内,因此从左向右看线圈L1顺时针转动6.答案A 点拨当B竖直向上时有B1ILcosα=mgsinα;当B垂直斜面时有B2IL=mgsinα;由此可解得答案为A7.答案1)
0.5N 2)
0.2m点拨1)导体棒静止时,设每个环对棒的支持力为F1,两环对棒的作用力为FN,则FN=2F1,棒所受重力mg、两环对其作用力FN和安培力F共同作用而平衡,则三力的合力为零,如图所示由安培力公式得F=ILB==N=
0.8N则F1===N=
0.5N2)设环对棒的作用力FN与水平方向的夹角为θ,棒静止后的位置与环底的高度差为h则tanθ===,h=r1-sinθ)=
0.5×1-)m=
0.2m8.答案
0.14A≤I≤
0.46A点拨图甲、乙是电流最大和最小两种情况下杆ab的受力情况,根据图甲列式如下F1-mgsinθ-Ff1=0,FN-mgcosθ=0,Ff1=μFN,F1=ImaxdB,解上述方程得Imax=
0.46A;根据图乙列式如下F2+Ff2-mgsinθ=0,FN-mgcosθ=0,Ff2=μFN,F2=ImindB,解上述方程得Imin=
0.14A;因此电流范围是
0.14A≤I≤
0.46A。