高考物理一輪復習 第九章 微專題61 磁場對電流的作用

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磁場對電流的作用 1．考點及要求：(1)安培力、安培力的方向(Ⅰ)；(2)勻強磁場中的安培力(Ⅱ).2.方法與技巧：(1)判斷安培力的方向時，充分利用F安⊥B，F(xiàn)安⊥I；(2)受力分析時，要注意將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖． 1．(安培力作用下導體運動情況的判定)如圖1所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導線A，A與螺線管垂直，A導線中的電流方向垂直紙面向里，開關S閉合，A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是(　　) 圖1 A．水平向左 B．水平向右 C．豎直向下 D．豎直向上 2．(安培力作用下的平衡問題)(多選)如圖2所示，在勻強磁場中(磁場方向沒有畫出)固定一傾角為30的光滑斜面，一根質(zhì)量為m的通電直導線垂直于紙面水平放置在斜面上，直導線恰好能保持靜止，電流方向垂直于紙面向里，已知直導線受到的安培力和重力大小相等，斜面對直導線的支持力大小可能是(重力加速度為g)(　　) 圖2 A．0 B．mg C.mg D.mg 3．(安培力作用下的加速問題)(多選)如圖3所示，質(zhì)量為m、長為L的導體棒MN電阻為R，初始時靜止于電阻不計的光滑的水平金屬軌道上，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計．勻強磁場的磁感應強度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上方，開關閉合后導體棒開始運動，則(　　) 圖3 A．導體棒向左運動 B．開關閉合瞬間導體棒MN所受安培力為 C．開關閉合瞬間導體棒MN所受安培力為 D．開關閉合瞬間導體棒MN的加速度為 4．(多選)如圖4所示，水平長直導線MN中通有M到N方向的恒定電流，用兩根輕質(zhì)絕緣細線將矩形線圈abcd懸掛在其正下方．開始時線圈內(nèi)不通電流，兩根細線上的張力均為T，當線圈中通過的電流為I時，兩根細線上的張力均減小為T′.下列說法正確的是(　　) 圖4 A．線圈中通過的電流方向為a→d→c→b→a B．線圈中通過的電流方向為a→b→c→d→a C．當線圈中的電流變?yōu)镮時，兩細線內(nèi)的張力均為零 D．當線圈中的電流變?yōu)镮時，兩細線內(nèi)的張力均為零 5．在垂直紙面向里的勻強磁場中，有一段彎折成直角的金屬導線abc，ab＝bc＝L.導線中通有如圖5所示方向的電流，電流強度為I，磁場的磁感應強度為B.要使該段導線保持靜止不動，應在點b加一外力F為(　　) 圖5 A．2BIL，與ab、bc成45角斜向上 B．2BIL，與ab、bc成45角斜向下 C.BIL，與ab、bc成45角斜向上 D.BIL，與ab、bc成45角斜向下 6．(多選)如圖6所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤有一定的讀數(shù)．現(xiàn)在磁鐵上方中心偏右位置固定一通電導線，當通以一定的電流后，臺秤的示數(shù)增加，同時彈簧縮短(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))，則下列說法正確的是(　　) 圖6 A．磁鐵右端為N極，左端為S極，導線中的電流方向垂直紙面向內(nèi) B．磁鐵右端為N極，左端為S極，導線中的電流方向垂直紙面向外 C．磁鐵右端為S極，左端為N極，導線中的電流方向垂直紙面向內(nèi) D．磁鐵右端為S極，左端為N極，導線中的電流方向垂直紙面向外 7．所圖7所示，用粗細均勻的電阻絲折成平面梯形框架abcd.其中ab、cd邊均與ad邊成60角，ab＝bc＝cd＝L，長度為L的電阻絲電阻為R0，框架與一電動勢為E，內(nèi)阻r＝0.8R0的電源相連接，垂直于框架平面有垂直于紙面向里磁感應強度為B的勻強磁場，則梯形框架abcd受到的安培力的大小為(　　) 圖7 A．0 B. C. D. 答案解析 1．D　[首先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管在A處產(chǎn)生的磁場方向：水平向左．根據(jù)左手定則判斷可知：A受到通電螺線管磁場的作用力的方向：豎直向上．故選D.] 2．AD　[在圖甲中，由力的平衡可知 F與mg大小相等，方向相反，所以支持力為0，A項正確．由圖乙可知＝mg，解得N＝mg，D項正確，B、C兩項均錯．] 3．BD　[磁場方向與導體棒垂直，導體棒所受安培力F＝BIL＝，方向垂直于磁場方向與電流方向所確定的平面斜向下，其有水平向右的分量，導體棒將向右運動，故A、C錯誤，B正確．導體棒所受的合力F合＝Fcos(90－θ)＝Fsin θ，由a＝得a＝，D正確．] 4．BC　[線圈內(nèi)不通電流時由平衡條件有mg＝2T；設ab和cd處的磁感應強度分別為B1和B2，由題意及平衡條件知，當線圈中通過的電流為I時，mg＝(B1－B2)IL＋2T′，ab所受安培力向上，由左手定則可知，電流的方向為a→b→c→d→a，選項A錯誤，B正確；當兩根細線內(nèi)的張力為零時，mg＝(B1－B2)I′L，可得I′＝I，選項C正確，D錯誤．] 5．C　[通電金屬導線abc的有效長度等效為線段ac的長度L，由安培力公式得，金屬導線abc在磁場中受安培力大小為F＝BIL，根據(jù)左手定則知安培力的方向與ac垂直斜向下，故力F大小為BIL，方向與ab、bc成45角斜向上，所以選項A、B、D錯誤，C正確．] 6．AD　[當磁鐵右端為N極，左端為S極時，磁鐵的磁感線在它的外部是從N極到S極，因為長直導線在磁鐵的中心偏右位置，所以此處的磁感線是斜向左上的，若電流的方向垂直紙面向里，根據(jù)左手定則，導線受磁鐵給的安培力方向是斜向右上，長直導線是固定不動的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導線給磁鐵的反作用力方向就是斜向左下的；將這個力在水平方向和豎直方向分解，因此光滑平板對磁鐵支持力增大，臺秤的示數(shù)增加，由于在水平向左產(chǎn)生分力，所以壓縮彈簧，彈簧長度將變短，故A正確，B錯誤．當磁鐵右端為S極左端為N極時，可得此處的磁感線是斜向右下的，若電流的方向垂直于紙面向外，根據(jù)左手定則，導線受磁鐵給的安培力方向是斜向右上，長直導線是固定不動的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導線給磁鐵的反作用力方向就是斜向左下的；將這個力在水平方向和豎直方向分解，因此光滑平板對磁鐵壓力增大，臺秤的示數(shù)增加，由于水平向左產(chǎn)生分力，所以壓縮彈簧，彈簧長度將變短，故C錯誤，D正確．] 7．B　[根據(jù)左手定則判斷出各段受到的安培力的方向，如圖 電路abcd上的電阻為3R0，由幾何關系得，ad段的長度為2L，所以ad上的電阻為2R0，并聯(lián)部分的總電阻為： R并＝＝1.2R0 電路中的總電流：I＝＝ 路端電壓：U＝IR并＝1.2R0＝0.6 E abcd上的電流：I1＝＝ abcd上各段的安培力：F1＝F2＝F3＝BI1L＝. ad上的安培力：F4＝BI22L＝2BL＝ 各段受到的力中，F(xiàn)1和F3左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以框架abcd受到的合外力： F＝F1cos 60＋F2＋F3cos 60＋F4＝ 所以選項B正確．]