（江蘇專版）2019年高考物理總復習 課時作業(yè)三十六 磁場對通電導線的作用力.doc

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課時作業(yè) 三十六 磁場對通電導線的作用力 (限時：45分鐘) (班級________　姓名________) 1．如圖所示，通電折線abc的兩段ab⊥bc，勻強磁場水平向右，將此通電折線abc放入磁場中，圖中哪種情況其所受安培力最大(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　A　　 　　 　　　B 　　　 　　　　　　C　　　　　　　　D 2．如圖所示，用細繩懸于O點的可自由轉(zhuǎn)動的通電導線AB放在蹄形磁鐵的上方，當導線中通以圖示方向電流時，從上向下看，AB的轉(zhuǎn)動方向及細繩中張力變化的情況為(　　) 第2題圖 A．AB順時針轉(zhuǎn)動，張力變大 B．AB逆時針轉(zhuǎn)動，張力變小 C．AB順時針轉(zhuǎn)動，張力變小 D．AB逆時針轉(zhuǎn)動，張力變大 3．(多選)如圖所示，三根長度相同的平行通電直導線a、b、c分別通以電流Ia、Ib、Ic(方向未給)，放在光滑絕緣水平面上恰能保持靜止，a、b距離小于b、c距離，下列判斷正確的是(　　) 第3題圖 A．a(chǎn)、b、c電流同向 B．a(chǎn)、c電流方向相同，與b方向相反 C．Ic>Ia>Ib D．Ib>Ia>Ic 4．如圖是磁電式電流表的結(jié)構，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中a、b兩條導線長均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導線所在處的磁感應強度大小均為B.則(　　) 　　 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙 第4題圖 A．該磁場是勻強磁場 B．線圈平面總與磁場方向垂直 C．線圈將逆時針轉(zhuǎn)動 D．a(chǎn)、b導線受到的安培力大小總為BIl 5．如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導體棒．當導體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強磁場，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列關于B的大小變化的說法中，正確的是(　　) 第5題圖 A．逐漸增大 B．逐漸減小 C．先減小后增大 D．先增大后減小 6．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于O、O′，并處于勻強磁場中．當導線中通以沿x正方向的電流I，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ.則磁感應強度方向和大小可能為(　　) 第6題圖 A．z正向，tan θ B．y正向， C．z負向，tan θ D．沿懸線向上，sin θ 7．(17年海安模擬)(多選)如圖所示，兩根通電直導線用四根長度相等的絕緣細線懸掛于O、O′兩點，已知OO′連線水平，導線靜止時絕緣細線與豎直方向的夾角均為θ，保持導線中的電流大小和方向不變，在導線所在空間加上勻強磁場后，絕緣細線與豎直方向的夾角均變小，則所加磁場的方向可能沿(　　) 第7題圖 A．z軸正向 B．z軸負向 C．y軸正向 D．y軸負向 8．如圖，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中；磁場的磁感應強度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Ω.已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm；閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2.判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量． 第8題圖　　　 9．如圖所示，U形平行金屬導軌與水平面成37角，金屬桿ab橫跨放在導軌上，其有效長度為0.5 m，質(zhì)量為0.2 kg，與導軌間的動摩擦因數(shù)為0.1.空間存在豎直向上的磁感應強度為2 T的勻強磁場，要使ab桿在導軌上保持靜止，則ab中的電流大小應在什么范圍？(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g＝10m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8) 第9題圖　　 10．如圖所示為理想直流電動機工作原理模型圖(剖面圖)，其磁場方向成輻射狀指向外側(cè)，當線圈通過中間平面時通過電流轉(zhuǎn)換器改變電流方向；已知線圈匝數(shù)n＝1000匝，線圈平面為邊長l＝20 cm的正方形，線圈內(nèi)阻r＝4 Ω；線圈外側(cè)導線所在處磁感應強度大小都為B＝0.03 T，電動機正常工作時電流I＝2 A，轉(zhuǎn)速N＝50 r/s，求： (1)該直流電動機的機械功率； (2)該直流電動機消耗的電功率． 第10題圖　　　 課時作業(yè)(三十六)　磁場對 通電導線的作用力1.C　【解析】　當通電導線為折線或曲線時其效果相當于由起點到終點的直線通以相同的電流，由題中圖知C選項正確． 2．D　【解析】　在導線上靠近A、B兩端各取一個電流元，A處的電流元所在處的磁場向上穿過導線，根據(jù)左手定則，該電流元受力垂直紙面向外，同理B處電流元受安培力垂直紙面向里，所以從上向下看，導線逆時針轉(zhuǎn)動，同時由于導線轉(zhuǎn)動，所以電流在垂直紙面方向有了投影，對于此有效長度來說，磁感線是向右穿過導線，再根據(jù)左手定則可判定導線有向下運動的趨勢，故選D. 3．BC　【解析】　同向電流相互吸引，異向電流相互排斥；根據(jù)三根導線均平衡其對應受力情況如下圖中甲乙丙所示，對通電細桿進行受力分析如下：由圖可知：ac相吸，電流同向；a、b相斥，電流反向．故A錯B正確；以b為研究對象，c相對a離b較遠，欲使a、c對b的作用力大小相等，實現(xiàn)平衡，Ic應大于Ia，即Ic>Ia，同理以c為研究對象可得Ia>Ib，綜合可得：Ic>Ia>Ib.故C選項正確；D選項錯誤．選BC. 　 甲　　　　　　乙　　　　　　　 丙 第3題圖 4．D　【解析】　勻強磁場的磁感應強度應大小處處相等，方向處處相同，由圖可知，選項A錯誤；在圖示的位置，a受向上的安培力，b受向下的安培力，線圈順時針轉(zhuǎn)動，選項C錯誤；易知選項B錯誤；由于磁感應強度大小不變，電流大小不變，則安培力大小始終為BIl，選項D正確． 5．A　【解析】　對通電導線受力分析，通電導線受重力、支持力和安培力作用，三力平衡，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，所受的安培力由沿斜面斜向上轉(zhuǎn)到豎直向上，作出通電導線受力的動態(tài)變化圖如圖所示，由圖可知，安培力逐漸增大，則B逐漸增大，A項正確． 第5題圖 6．BC　【解析】　對于A選項，安培力水平向右，三力合力不可能為零，A錯誤；對于B選項，安培力豎直向上，當安培力BIL＝mg時，可以平衡，此時B＝，B正確；對于C選項，安培力水平向外，三力平衡時安培力BIL＝mgtan θ，此時B＝，C正確；對于D選項，安培力垂直于繩子的方向向內(nèi)，三力不可能平衡，D錯誤． 7．AB　【解析】　導線靜止時絕緣細線與豎直方向的夾角均為θ，說明兩根導線的電流方向相反，磁場的方向沿z軸方向，電流的方向沿x軸，根據(jù)左手定則可以判斷受到的磁場力在水平方向上，所以A、B正確；若磁場的方向沿y軸方向，兩根導線受到的磁場力都在豎直方向上，一個向上，一個向下，它們的角度變化一個增加，一個減小，與題不符，所以C、D錯誤． 8．豎直向下　0.01 kg　 【解析】　金屬棒通電后，閉合回路電流I＝＝＝6 A 導體棒受到安培力F＝BIL＝0.06 N，根據(jù)安培定則可判斷金屬棒受到安培力方向豎直向下； 開關閉合前2k0.510－2m＝mg 開關閉合后2k(0.5＋0.3)10－2m＝mg＋F所以m＝0.01 kg 9．1.21 A≤I≤1.84 A 【解析】　先畫出金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使導線所受的摩擦力方向發(fā)生變化．由平衡條件可知，當電流較小時，導線所受的摩擦力方向沿斜面向上． 第9題圖 則mgsin θ＝μ(mgcos θ＋Fsin θ)＋Fcos θ 又F＝BI1L 得I1＝1.21 A 當電流較大時，導線所受的摩擦力方向沿斜面向下 則mgsin θ＋μ(mgcos θ＋Fsin θ)＝Fcos θ 又F＝BI2L I2＝1.84 A. 所以1.21 A≤I≤1.84 A. 10．(1)754 W　(2)770 W　 【解析】　(1)線圈右邊受到的安培力F＝nBIl?、? 線圈轉(zhuǎn)動的線速度v＝2πN＝πNl　② 該邊的機械功率P＝Fv?、? 由于左、右兩邊，故P機＝2P?、? 綜合①②③④并代入相關數(shù)據(jù)可得：P機＝754 W?、? (2)內(nèi)阻上產(chǎn)生的熱功率P熱＝I2r?、? 電動機消耗的電功率P電＝P機＋P電　⑦ 綜合⑤⑥⑦并代入相關數(shù)據(jù)可得：P電＝770 W.