2020学年高中物理（课堂同步系列二）每日一题 通电导线在磁场中受到的力（二）（含解析）新人教版选修3-1

2020学年高中物理（课堂同步系列二）每日一题 通电导线在磁场中受到的力（二）（含解析）新人教版选修3-1

通电导线在磁场中受到的力（二） ‎ 高考频度：★☆☆☆☆ ‎ 难易程度：★★☆☆☆‎ 一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示。在导线以其中心点为轴逆时针转动90°的过程中，导线受到的安培力 A．大小不变，方向不变 B．由零增大到最大，方向时刻变 C．由最大减小到零，方向不变 D．由零增大到最大，方向不变 ‎【参考答案】D ‎【试题解析】设电流与磁场的夹角为θ，导体棒受的安培力为：F=BILsin θ，其中θ从0增大到90°，sin θ由0增加到1，故可知安培力由零逐渐增大，根据左手定则，安培力垂直与电方向流和磁场方向构成的平面，一直不变，故ABC错误，D正确。‎ ‎【知识补给】‎ 安培力作用下物体的平衡与加速 分析有安培力参与的物体平衡和加速问题，应用的主要规律是平衡条件和牛顿第二定律，只是在对物体受力分析时要注意分析安培力。‎ ‎（1）安培力作用下物体的平衡问题，解题步骤和共点力的平衡问题相似，一般是：‎ ‎①先进行受力分析，画出受力分析图；‎ ‎②根据共点力平衡条件列出平衡方程求解。分析过程中不要漏掉安培力。‎ ‎（2）安培力作用下的加速问题与动力学一样，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度，最后利用运动学公式求解。‎ ‎（3）常见的还有安培力与闭合电路欧姆定律相结合的题目，解答时主要应用的知识有：‎ ‎①闭合电路欧姆定律；‎ ‎②安培力的公式F=BIL及左手定则；‎ ‎③物体的平衡条件、牛顿第二定律、运动学公式。‎ ‎（2020·浙江杭州学军高三模拟）高大建筑上都有一竖立的避雷针，用以把聚集在云层中的电荷导入大地。在赤道某地两建筑上空，有一团带负电的乌云经过其正上方时，发生放电现象，如图所示。则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是 A．向东 B．向南 C．向西 D．向北 如图所示，在匀强磁场区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为L、质量为m的导线，当通以如图方向的电流后，导线恰好能保持静止，则磁感应强度B满足 A．，方向水平向左 B．，方向垂直纸面向外 C．，方向沿斜面向上 D．，方向竖直向下 ‎（2020·辽宁省阜新县第二高级中学高二月考）在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东电流的直导线，则此导线受到的安培力方向 A．竖直向上 B．竖直向下 C．由南向北 D．由西向东 将闭合通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，则在通电圆环从刚进入到完全进入磁场的过程中，所受的安培力的大小 A．逐渐增大 B．逐渐变小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 ‎（2020·新疆哈密地区高二月考）如图，质量为m、长为L的直导线用两根绝缘细线悬挂于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，悬线与竖直方向的夹角为θ。则磁感应强度的方向和大小可能为 A．z正向，tan θ B．y正向，‎ C．z负向，tan θ D．沿悬线向上，sin θ ‎（2020·山东省济南第一中学高二学考）如图所示，固定的水平金属导轨间距L=‎2 m。处在磁感应强度B=4×l0-2 T的竖直向上的匀强磁场中，导体棒MN垂直导轨放置，并始终处于静止状态。已知电源的电动势E=6 V，内电阻r=0.5 Ω，电阻R=4.5 Ω，其他电阻忽略不计。闭合开关S，待电流稳定后，试求：‎ ‎（1）导体棒中的电流；‎ ‎（2）导体棒受到的安培力的大小和方向。‎ ‎【参考答案】‎ C 当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流，负电电荷从上而下通过避雷针，所以电流的方向为从下而上，磁场的方向从南向北，根据左手定则，安培力的方向向西。故选C。‎ ‎【名师点睛】左手定则的内容是：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握左手定则，在赤道的上方磁场的方向从南向北，根据左手定则，判断安培力的方向。‎ C 通电圆环受到的安培力大小，其中I、B分别为所通电流大小、磁感应强度大小，L指有效长度，它等于圆环所截边界线的长度。由于L先增大后减小，故安培力先增大后减小，C正确；ABD错误。‎ BC 磁感应强度方向为z的正向，根据左手定则可知，直导线所受安培力的方向沿y负方向，直导线不能平衡，所以A错误；磁感应强度方向沿y轴正向，根据左手定则可知，直导线所受安培力的方向沿z轴正方向，根据平衡条件可知，当BIL刚好等于mg时，细线的拉力为零，所以，所以B正确；磁感应强度的方向为沿z轴负方向，根据左手定则，直导线所受安培力的方向沿y轴的正方向，根据平衡条件BILcos θ=mgsin θ可知，，所以C正确；磁感应强度的方向沿悬线向上，根据左手定则可知，直导线所受安培力方向如下图（侧视图），直导线不能平衡，所以D错误。‎ ‎【名师点睛】此题是对物体的平衡以及左手定则的考查；左手定则和右手定则一定要区分开，如果是和力有关的则全依靠左手定则，即关于力的用左手定则，其他的（一般用于判断感应电流方向或者通电电流周围的磁场方向）用右手定则。‎ ‎ ‎