2014-2015高中物理(人教版)选修1-1课后练习 2-3 磁场对通电导线

第二章 磁场

三、磁场对通电导线的作用

课时训练9 磁场对通电导线的作用

1.关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系,下列说法中错误的是．．( )

A.电流方向反向时,导体受力方向改变 B.磁场方向反向时,导体受力方向改变

C.电流方向和磁场方向同时反向,导体的受力方向改变 D.电流方向和磁场方向同时反向,导体的受力方向不变 答案:C

解析:由左手定则可知,只使其中一个反向,则受力方向一定变化,当两个都反向时,则不变化.选C

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2.一根长直导线穿过载有恒定电流的环形导线中心且垂直于环面,导线中的电流方向如图所示.则环的受力方向( )

A.沿环的半径向外 B.沿环的半径向里 C.水平向左 D.不受安培力 答案:D

解析:由安培定则知,通电直导线周围磁场是以导线上各点为圆心的同心圆,所以环形导线与磁感线平行,因此不受安培力.

3.2012年11月25日,号称空中“飞鲨”的歼15在我国第一艘航母“辽宁舰”起降一次成功,舰机适配性能良好,图为歼15起飞瞬间,数秒内使战斗机速度在零和数百千米每小时间转换,且滑行距离不超过100米.动力和阻力控制是飞机起降的硬指标.为了提高航空母舰上飞机的起飞速度,人们正研制一种电磁弹射装置,它的基本原理是:将待弹射的飞机挂在导体棒上,导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行导轨上,给导轨通以电流,使飞机和导体棒作为一个载流导体在磁场的作用下沿导轨做加速运动,从而将飞机以某一速度弹射出去.关于这种弹射装置,以下说法中正确的是( )

歼15起飞瞬间

A.导体棒中的电流方向是N→M B.导体棒中的电流方向是M→N

C.可以通过改变磁感应强度的大小来改变飞机弹射出时的速度 D.如要提高飞机的弹射速度,可以增大导轨中的电流 答案:BCD

解析:载流导体在匀强磁场中所受的安培力水平向右,由左手定则判断导体棒中的电流方向是M→N,B对,A不对;设导轨的宽度为L,导体棒中通过的电流为I,磁感应强度为B,载流体的质量为m,所受阻力为Ff.载流体受到的安培力为F=ILB,运动加速度为a=,滑行距离为d时获得的速度为v==,因此增大I或B,可以提高飞机的弹射速度,C、D对. 4.如图所示的四幅图中,能说明电动机工作原理的是( )

答案:C

解析:电动机是通电导体在磁场中受安培力作用的具体应用,所以只有C选项符合.

5.各地地磁场磁感应强度(水平分量)Bx有所不同,可以在相关资料上查到.下表给出我国几个城市的B

值.

现将同一根通电直导线分别在以上四地竖直放置,则使导线受磁场力最大的是( ) A.北京 B.广州 C.上海 D.武汉 答案:B

解析:由通电导线竖直放置知,其所受安培力大小只与水平方向磁感应强度Bx有关,由表中数据看出广州的Bx最大,所以该导线在广州受磁场力最大. 6.

如图所示,在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中,要使导体摆动的幅度增大,以下操作中可行的是( ) A.减少磁铁的数量 B.增大导体棒中的电流

C.改变导体棒中的电流方向 D.将磁铁更换成磁性较弱的 答案:B

解析:要使导体摆动的幅度增大,即受安培力增大,由安培力大小F=BIL可知增大电流可以,其余三项均不能,所以只有选项B正确

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7.如图所示,两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上,但能自由移动,若两线圈内通以大小不等的同向电流,则它们的运动情况是( ) A.都绕圆柱转动

B.以不等的加速度相向运动 C.以相等的加速度相向运动 D.以相等的加速度相背运动 答案:C

解析:同向环形电流间相互吸引,虽然两电流大小不等,但由牛顿第三定律知,两线圈所受作用力必大小相等,故C正确

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8.如图所示,一段长为1 m、质量为2 kg的通电导体棒悬挂于天花板上.现加一垂直纸面向外的匀强磁场,当通入I=2 A电流时悬线的张力恰好为零.求: (1)所加匀强磁场的磁感应强度B的大小.

(2)如果电流方向不变,通入电流大小变为1 A时,磁感应强度的大小为多少?此时悬线总拉力又为多少?

答案:(1)10 T (2)10 T 10 N

解析:

(1)导体棒受力如图.

由平衡条件得: F安=mg

又因F安=BIL

所以B== T=10 T.

(2)因为磁感应强度是由磁场本身的性质决定的,所以电流变为1 A后,磁感应强度仍为10 T.由平衡条件得:F=mg-BIL=2×10 N-10×1×1 N=10 N. 9

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一根重10 N的导体棒垂直放置在两根足够长的金属导轨上,导轨相互平行,固定在水平桌面上,相距10 cm.水平匀强磁场与导轨平行,大小为B=0.1 T,方向水平向右. (1)为了使导体棒对导轨的压力为零,导体棒中的电流方向如何? (2)若导体棒对导轨的压力为零,导体棒中的电流为多大? 答案:(1)b→a (2)1 000 A

解析:(1)由左手定则可知,电流方向由b指向a.

(2)mg=BIL 得I=1 000 A.