2022-2023学年高中物理课时跟踪检测二十二通电导线在磁场中受到的力含解析新人教版选修3

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1、2022-2023学年高中物理课时跟踪检测二十二通电导线在磁场中受到的力含解析新人教版选修3 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不能确定解析：选B弹簧通电时，同向电流相吸，使得弹簧缩短，故B正确。2关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A错误

2、，B正确；当电流I的方向平行于磁场B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场B的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，C错误；如图所示，电流I和磁场B垂直，直导线受到的安培力FBIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流I和磁场B垂直，根据平行四边形定则可得，导线受到的安培力的合力为FBIL，D错误。3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、丙解析：选C对于甲图，磁场力FBILcos 30，方

3、向垂直纸面向里；对于乙图，磁场力FBIL，方向沿纸面向下；对于丙图，磁场力F0；对于丁图，磁场力FBIL，方向垂直导体沿纸面斜向上，所以，答案为C。4.如图所示，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和方向(平行于纸面)为()ABIl竖直向下BBIl竖直向上C2BIl竖直向下D2BIl竖直向上解析：选B导线在磁场内有效长度为2lsin 30l，故该V形通电导线受到安培力大小为FBI2lsin 30BIl，由左手定则可得方向竖直向上，则选项B正确。5长为L的通电直导

4、线放在倾角为的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态；若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡状态，电流比值I1 I2 应为()Acos B. Csin D.解析：选B若磁场方向竖直向上，则安培力沿水平方向，由平衡条件可得：mgtan BI1L；若磁场方向垂直于斜面向上，则安培力沿斜面向上。由平衡条件可得：mgsin BI2L，则I1I21cos ，故B正确。6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()A

5、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线圈将顺时针转动解析：选D该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；由题图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故B错误；由左手定则可知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培力向下，故线圈顺时针旋转，故C错误D正确。7如图所示，在倾角为的光滑斜面上，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，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，说法正确的是()A逐渐增大

6、B逐渐减小C先减小后增大D先增大后减小解析：选C导体棒受三个力的作用，安培力F的大小变化从图中即可看出是先减小后增大，由FBIL知，B的大小应是先减小后增大，只有C项正确。8如图所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度大小为B，方向与线圈平面垂直。当线圈中通过方向如图所示的电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时为使天平两臂再达到新的平衡，则需()A在天平右盘中增加质量m的砝码B在天平右盘中增加质量m的砝码C在天平左盘中增加质量m的砝码D在天平左盘中增加质量m的砝码解析：选D开始时底边所受的安培力方向竖直向上，电流反

7、向后，安培力的方向变为竖直向下，相当于右边多了两个安培力的重量，即：mg2FA，解得FAmg，由于：FAnBIL，解得：m，要重新平衡，需要在天平左盘中增加质量为m的砝码，D正确。9多选如图所示，质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为，有电流时ab恰好在导轨上静止，下面各图是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨间摩擦力可能为零的是( )解析：选AB通过左手定则判断杆所受的安培力。若A图中杆受到的重力、垂直斜面向上的支持力、水平向右的安培力的合力可以为零，可以不受摩擦力，故A正确；若B图中杆受到的重力与竖直向

8、上的安培力相等时，不受摩擦力，故B正确；C图中杆受重力、竖直向下的安培力，要想处于平衡状态，一定受垂直斜面向上的支持力及沿导轨向上的摩擦力作用，故C错误；D图中杆受重力、水平向左的安培力，要想处于平衡状态，一定受到垂直斜面向上的支持力及沿导轨向上的摩擦力，故D错误。10.如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角30。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态。要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是()A增大磁感应强度BB调节滑动变阻器使电流减小C增大导

9、轨平面与水平面间的夹角D将电源的正负极对调，使金属杆中的电流方向改变解析：选A对金属杆进行受力分析，沿导轨方向，有BIdmgsin 0，要使金属杆向上运动，则应增大BId，选项A正确，B错误；若增大，则mgsin 增大，选项C错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，选项D错误。11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 。已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量

10、与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。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。解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了l10.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL式中，I是回路电流，L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有EIR式中，E是电池的电动势，R是电路总

11、电阻。联立式，并代入题给数据得m0.01 kg。答案：安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg12如图所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6102 kg的通电直导线，电流I1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t0，B0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示：由平衡条件得：水平方向上有：FTcos 37F竖直方向上有：FTsin 37mg两式联立解得：F N0.8 N由FBIL得：B T2 T由题意知，B与t的变化关系为：B0.4t代入数据得：t5 s。答案：5 s