(练习)通电导线在磁场中受到的力

第4节 通电导线在磁场 一、选择题 1．下列叙述正确的是(  ) A．放在匀强磁场中的通电导线受到恒定的磁场力 B．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱 C．磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向 D．安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面 2.如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以(  ) A．适当减小磁感应强度  B．使磁场反向 C．适当增大电流        D．使电流反向 3．如右图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为 m，通过电流为I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为(  ) A．B＝ ，方向垂直斜面向下 B．B＝ ，方向垂直斜面向上 C．B＝ ，方向竖直向下 D．B＝ ，方向水平向右 4．一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(  ) 5．有一段直导线长1 cm，通过5 A电流，把它置于磁场中某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B不可能为(  ) A．1 T　    B．5 T　    C．2 T　    D．2.5 T 6. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两盘各加质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，右盘再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知(  ) A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 B．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 D．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 7如图，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 以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(  ) A．0    　B．0.5BIl    　C．BIl    　D．2BIl 8．如图所示，将条形磁铁放在水平桌面上，在其中部正上方与磁铁垂直的方向上固定一根直 导线，给直导线通以方向垂直于纸面向里的电流．下列说法中正确的是(  ) A．磁铁对桌面的压力变小 B．磁铁对桌面的压力变大 C．磁铁对桌面的压力不变 D．无法确定磁铁对桌面压力的变化 9.如右图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导  线中通过如右图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况． 10．电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成 的．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．如图的各俯视图 中正确示磁场B方向的是(  ) 11.如图23－1所示，一束带电粒子沿着水平方向平行 地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是(  ) A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束 12．在一根长为0.2 m的直导线中通入2 A的电流，将导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是(  ) A．0.4 N                      B．0.2 N  C．0.1 N                      D．0 13．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法中正确的是(  ) A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直 C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直 D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于B和I所确定的平面 14．如图23－4所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴 线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈 (  ) A．向左运动                  B．向右运动 C．静止不动                  D．无法确定 15.如图23－5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。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(  ) 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 16．如图23－6所示，原来静止的圆形线圈可以自由移动，在圆形线圈直径MN上靠近N点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电直导线，导线中电流I从外向里流动。当在圆形线圈中通以逆时针方向的电流I′时，圆形线圈将会(  ) A．受力向左平动              B．受力向右平动 C．受力平衡，不动              D．以MN为轴转动 二、计算题 1． 如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框 abcd，bc边长为l，线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B， 方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里，线框中通以电流I，方向如 图所示，开始时线框处于平衡状态．现令磁场反向，磁感应强度的大小仍为 B，线框达到新的平衡，在此过程中线框位移的大小Δx为多少？方向如何？ 2质量为m＝0.02 kg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＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，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杆的电流范围为多少？ 3．如图23－9所示，导轨间的距离L＝0.5 m，B＝ 2 T，ab棒的质量m＝1 kg，物块重G＝3 N，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V，r＝0.1 Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？(g取10 m/s2) 4．如图23－10所示，通电导体棒ab质量为m、长为L，水平放置在倾角为θ的光滑斜面上，通以如图示方向的电流，电流强度为I，欲使导体棒ab静止在斜面上。 (1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为多大？ (2)若要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小和方向。 4、通电导线在磁场中受到的力（） 1—5 AD  C  AC  D  A    6—10 B  C  B  由上向下看导线逆时针转动，同时向下落． B 11—16BC  BCD  BCD  A  A  C 1、解析：两种情况下安培力方向相反，大小均为F安＝nBIl，则弹簧弹力的改变量为ΔF＝k·Δx＝2nBIl，所以Δx＝ .开始时安培力向上，后来安培力向下，所以线框位移方向向下． 答案： 　方向向下 2、解析：杆ab的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上．当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin，正确地画出两种情况下的受力图，如下图所示，由平衡条件列方程求解． 根据第一幅受力图列式如下： F1－mgsin θ－Fμ1＝0， FN－mgcos θ＝0，Fμ1＝μFN， F1＝BImaxd，解上述方程得：Imax＝0.46 A. 根据第二幅受力图F2＋Fμ2－mgsin θ＝0， FN－mgcos θ＝0，Fμ2＝μFN，F2＝BImind， 解上述方程得：Imin＝0.14 A. 答案：0.14 A≤I≤0.46 A 3、解析：依据物体平衡条件可得： 恰不右滑时： G－μmg－BLI1＝0                ① 恰不左滑时： G＋μmg－BLI2＝0                ② 依据闭合电路欧姆定律可得： E＝I1(R1＋r)                    ③ E＝I2(R2＋r)                    ④ 联立①③得： R1＝BLE/(G－μmg)－r＝9.9 Ω 联立②④得： R2＝BLE/(G＋μmg)－r＝1.9 Ω 所以R的取值范围为：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω。 答案：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω 4、解析：(1)对导体棒受力如图所示： 由平衡条件得 BIL＝mgtanθ B＝ (2)设安培力方向与斜面夹角为α，对导体棒受力分析如图所示： 由平衡条件得 B′ILcosα＝mgsinθ B′＝ 当α＝0°时，B′最小，其最小值为 B′min＝ 由于安培力方向平行斜面向上，电流方向垂直纸面向里，由左手定则可判断磁场方向垂直斜面向上。 答案：(1) 　(2) 　垂直斜面向上