2020年高考物理总复习 课时作业三十六 磁场对通电导线的作用力

(限时：45分钟)

(班级________ 姓名________)

1．如图所示，通电折线abc的两段ab⊥bc，匀强磁场水平向右，将此通电折线abc放入磁场中，图中哪种情况其所受安培力最大( )

A B

C D

2．如图所示，用细绳悬于O点的可自由转动的通电导线AB放在蹄形磁铁的上方，当导线中通以图示方向电流时，从上向下看，AB的转动方向及细绳中张力变化的情况为( )

第2题图

A．AB顺时针转动，张力变大 B．AB逆时针转动，张力变小 C．AB顺时针转动，张力变小 D．AB逆时针转动，张力变大 3．(多选)如图所示，三根长度相同的平行通电直导线a、b、c分别通以电流Ia、Ib、Ic(方向未给)，放在光滑绝缘水平面上恰能保持静止，a、b距离小于b、c距离，下列判断正确的是( )

第3题图

A．a、b、c电流同向

B．a、c电流方向相同，与b方向相反 C．Ic>Ia>Ib D．Ib>Ia>Ic

4．如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则

1

( )

甲 乙

第4题图

A．该磁场是匀强磁场

B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动

D．a、b导线受到的安培力大小总为BIl

5．如图所示，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．当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于B的大小变化的说法中，正确的是( )

第5题图

A．逐渐增大 B．逐渐减小

C．先减小后增大 D．先增大后减小

6．(多选)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为( )

第6题图

A．z正向，tan θ B．y正向， C．z负向，tan θ D．沿悬线向上，sin θ

7．(17年海安模拟)(多选)如图所示，两根通电直导线用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O、O′两点，已知OO′连线水平，导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ，保持导线中的电流大小和方向不变，在导线所在空间加上匀强磁场后，绝缘细线与竖直方向的夹角均变小，则所加磁场的方向可能沿( )

2

mgILmgILmgILmgIL

第7题图

A．z轴正向 B．z轴负向 C．y轴正向 D．y轴负向

8．如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改

2

变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．

第8题图

9．如图所示，U形平行金属导轨与水平面成37°角，金属杆ab横跨放在导轨上，其有效长度为0.5 m，质量为0.2 kg，与导轨间的动摩擦因数为0.1.空间存在竖直向上的磁感应强度为2 T的匀强磁场，要使ab杆在导轨上保持静止，则ab中的电流大小应在什么范围？(设

2

最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，取g＝10m/s，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

第9题图

10．如图所示为理想直流电动机工作原理模型图(剖面图)，其磁场方向成辐射状指向外侧，当线圈通过中间平面时通过电流转换器改变电流方向；已知线圈匝数n＝1000匝，线圈平面为边长l＝20 cm的正方形，线圈内阻r＝4 Ω；线圈外侧导线所在处磁感应强度大小都

3

B＝0.03 T，电动机正常工作时电流I＝2 A，转速N＝50 r/s，求：

(1)该直流电动机的机械功率； (2)该直流电动机消耗的电功率．

第10题图

4

为

课时作业(三十六) 磁场对

通电导线的作用力1.C 【解析】 当通电导线为折线或曲线时其效果相当于由起点到

终点的直线通以相同的电流，由题中图知C选项正确．

2．D 【解析】 在导线上靠近A、B两端各取一个电流元，A处的电流元所在处的磁场向上穿过导线，根据左手定则，该电流元受力垂直纸面向外，同理B处电流元受安培力垂直纸面向里，所以从上向下看，导线逆时针转动，同时由于导线转动，所以电流在垂直纸面方向有了投影，对于此有效长度来说，磁感线是向右穿过导线，再根据左手定则可判定导线有向下运动的趋势，故选D.

3．BC 【解析】 同向电流相互吸引，异向电流相互排斥；根据三根导线均平衡其对应受力情况如下图中甲乙丙所示，对通电细杆进行受力分析如下：由图可知：ac相吸，电流同向；a、b相斥，电流反向．故A错B正确；以b为研究对象，c相对a离b较远，欲使a、c对b的作用力大小相等，实现平衡，Ic应大于Ia，即Ic>Ia，同理以c为研究对象可得Ia>Ib，综合可得：Ic>Ia>Ib.故C选项正确；D选项错误．选BC.

甲 乙 丙

第3题图

4．D 【解析】 匀强磁场的磁感应强度应大小处处相等，方向处处相同，由图可知，选项A错误；在图示的位置，a受向上的安培力，b受向下的安培力，线圈顺时针转动，选项C错误；易知选项B错误；由于磁感应强度大小不变，电流大小不变，则安培力大小始终为BIl，选项D正确．

5．A 【解析】 对通电导线受力分析，通电导线受重力、支持力和安培力作用，三力平衡，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，所受的安培力由沿斜面斜向上转到竖直向上，作出通电导线受力的动态变化图如图所示，由图可知，安培力逐渐增大，则B逐渐增大，A项正确．

第5题图

6．BC 【解析】 对于A选项，安培力水平向右，三力合力不可能为零，A错误；对于B选项，安培力竖直向上，当安培力BIL＝mg时，可以平衡，此时B＝，B正确；对于C选项，安培力水平向外，三力平衡时安培力BIL＝mgtan θ，此时B＝mgILmgtanθ，C正确；IL对于D选项，安培力垂直于绳子的方向向内，三力不可能平衡，D错误．

7．AB 【解析】 导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ，说明两根导线的电流方向相反，磁场的方向沿z轴方向，电流的方向沿x轴，根据左手定则可以判断受到的磁场力在水平方向上，所以A、B正确；若磁场的方向沿y轴方向，两根导线受到的磁场力都在竖直方向上，一个向上，一个向下，它们的角度变化一个增加，一个减小，与题不符，所

以C、D错误．

8．竖直向下 0.01 kg

U12 V

【解析】 金属棒通电后，闭合回路电流I＝＝＝6 A

R2 Ω

导体棒受到安培力F＝BIL＝0.06 N，根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下；

－2

开关闭合前2×k×0.5×10m＝mg

－2

开关闭合后2×k×(0.5＋0.3)×10m＝mg＋F所以m＝0.01 kg 9．1.21 A≤I≤1.84 A

【解析】 先画出金属杆受力的侧面图，由于安培力的大小与电流有关，因此改变电流的大小，可以改变安培力的大小，也可以使导线所受的摩擦力方向发生变化．由平衡条件可知，当电流较小时，导线所受的摩擦力方向沿斜面向上．

第9题图

则mgsin θ＝μ(mgcos θ＋Fsin θ)＋Fcos θ 又F＝BI1L 得I1＝1.21 A

当电流较大时，导线所受的摩擦力方向沿斜面向下 则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)线圈右边受到的安培力F＝nBIl ① 线圈转动的线速度v＝2πN·＝πNl ②

2

该边的机械功率P＝Fv ③

由于左、右两边，故P机＝2P ④

综合①②③④并代入相关数据可得：P机＝754 W ⑤

2

(2)内阻上产生的热功率P热＝Ir ⑥ 电动机消耗的电功率P电＝P机＋P电 ⑦

综合⑤⑥⑦并代入相关数据可得：P电＝770 W.

l