格物学 电磁学安培力与洛伦兹力

磁场对通电导线的作用力-安培力与洛伦兹力知识点课后基础自测题解析-江西省等高中物理,平均正确率68.0%

2025-06-14
磁场对通电导线的作用力-安培力与洛伦兹力知识点课后基础自测题解析-江西省等高中物理,平均正确率68.0%
1、['磁场对通电导线的作用力', '磁电式电表的结构和工作原理', '安培力的方向判断(左手定则)']

正确率80.0%磁电式电流表的线圈放在磁体的两极间,磁体产生辐向分布磁场$${{(}}$$如图所示$${{)}}$$,线圈的左右两边所在处的磁感应强度大小都相等,当线圈中通有图示方向的电流时$${{(}{)}}$$

A.线圈左边受到向上的安培力,右边受到向下的安培力

B.线圈左右两边受到的安培力方向相同

C.线圈转到不同位置受到的安培力大小不同

D.当线圈中的电流方向发生变化时,线圈的转动方向并不变

2、['安培力的大小简单计算及应用', '磁场对通电导线的作用力', '电阻定律']

正确率40.0%如图,同种材料制成的粗细均匀半圆形单匝导线框$${{M}{P}{N}}$$固定于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,直径$${{M}{N}}$$两端与直流电源相接。已知$${{M}{N}}$$段所受安培力大小为$${{F}}$$,忽略电流之间的相互作用。则$${{(}{)}}$$

A.$${{M}{N}}$$段所受安培力的方向直于线框平面

B.通过$${{M}{N}}$$段与$$\overbrace{M P N}$$段的电流之比为$$I_{M N} \colon\, I_{\overline{{M N P}}}=2$$:$${{π}}$$

C.$$\overbrace{M P N}$$段所受安培力大小为$$\frac{2 F} {\pi}$$

D.半圆形线框所受安培力大小为$$\frac{( \pi-2 ) F} {\pi}$$

3、['磁场对通电导线的作用力', '安培定则及其应用']

正确率40.0%如图$${{(}{a}{)}}$$,直导线$${{M}{N}}$$被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴$${{O}{{O}^{′}}}$$上,其所在区域存在方向垂直指向$${{O}{{O}^{′}}}$$的磁场,与$${{O}{{O}^{′}}}$$距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化,其截面图如图$${{(}{b}{)}}$$所示。导线通以电流$${{I}}$$,静止后,悬线偏离竖直方向的夹角为$${{θ}}$$。下列说法正确的是$${{(}{)}}$$

A.当导线静止在图$${{(}{a}{)}}$$右侧位置时,导线中电流方向由$${{N}}$$指向$${{M}}$$

B.电流$${{I}}$$增大,静止后,导线对悬线的拉力不变

C.$${{t}{a}{n}{θ}}$$与电流$${{I}}$$成正比

D.$${{s}{i}{n}{θ}}$$与电流$${{I}}$$成正比

4、['磁场对通电导线的作用力', '闭合电路的欧姆定律', '电磁感应中的功能问题', '牛顿第二定律', '导体棒或线圈切割磁感线时引起的感应电动势及计算']

正确率80.0%如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨$${{M}{N}}$$、$${{P}{Q}}$$间距为$${{L}}$$,与水平面成$${{θ}}$$角,上端接入阻值为$${{R}}$$的电阻。导轨平面区域有垂直导轨平面向上磁感应强度为$${{B}}$$的匀强磁场,质量为$${{m}}$$的金属棒$${{a}{b}}$$由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好。不计导轨及金属棒$${{a}{b}}$$的电阻,则金属棒$${{a}{b}}$$沿导轨下滑过程中$${{(}{)}}$$

C

A.金属棒$${{a}{b}}$$将一直做加速运动

B.通过电阻$${{R}}$$的电流方向为从$${{Q}}$$到$${{N}}$$

C.金属棒$${{a}{b}}$$的最大加速度为$${{g}{{s}{i}{n}}{θ}}$$

D.电阻$${{R}}$$产生的焦耳热等于金属棒$${{a}{b}}$$减少的重力势能

5、['安培力的大小简单计算及应用', '磁场对通电导线的作用力']

正确率80.0%一根长为$${{0}{.}{2}{m}}$$、通有$${{2}{A}}$$电流的通电导线放在磁感应强度为$${{0}{.}{5}{T}}$$的匀强磁场中,则其受到的安培力的大小可能是$${{(}{)}}$$

D

A.$${{0}{.}{5}{N}}$$

B.$${{0}{.}{4}{N}}$$

C.$${{0}{.}{3}{N}}$$

D.$${{0}{.}{1}{N}}$$

6、['磁场对通电导线的作用力', '磁感应强度的定义、单位及物理意义']

正确率80.0%如图所示,两根平行放置、长度均为$${{L}}$$的直导线$${{a}}$$和$${{b}}$$,放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中,当$${{a}}$$导线通有电流强度为$${{I}}$$,$${{b}}$$导线通有电流强度为$${{2}{I}}$$,且电流方向相反时,$${{a}}$$导线受到磁场力大小为$${{F}_{1}}$$,$${{b}}$$导线受到的磁场力大小为$${{F}_{2}}$$,则通电导线$${{b}}$$的电流在$${{a}}$$导线处产生的磁感应强度大小为$${{(}}$$$${{)}}$$

A.$$\frac{F_{2}} {2 I L}$$

B.$$\frac{F_{1}} {I L}$$

C.$$\frac{2 F_{1}-F_{2}} {2 I L}$$

D.$$\frac{2 F_{1}-F_{2}} {I L}$$

7、['磁场对通电导线的作用力', '安培力的方向判断(左手定则)']

正确率80.0%关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法是(  )

C

A.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行

B.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行

C.既跟磁场方向垂直,又跟磁场方向垂直

D.既不跟磁场方向垂直,又不跟电流方向垂直

8、['磁场对通电导线的作用力', '物体的共点力平衡']

正确率40.0%某同学自制一电流表,其原理如图所示。质量为$${{m}}$$的均匀细金属杆$${{M}{N}}$$与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连,弹簧的劲度系数为$${{k}}$$,在矩形区域$${{a}{b}{c}{d}}$$内有匀强磁场,$${{a}{b}{=}{{L}_{1}}}$$,$${{b}{c}{=}{{L}_{2}}}$$,磁感应强度大小为$${{B}}$$,方向垂直纸面向外。$${{M}{N}}$$的右端连接一绝缘轻指针,可指示出标尺上的刻度。$${{M}{N}}$$的长度大于$${{a}{b}}$$,当$${{M}{N}}$$中没有电流通过且处于静止时,$${{M}{N}}$$与矩形区域的$${{a}{b}}$$边重合,且指针指在标尺的零刻度;当$${{M}{N}}$$中有电流时,指针示数可表示电流强度。$${{M}{N}}$$始终在纸面内且保持水平,重力加速度为$${{g}}$$。下列说法中正确的是$${{(}{)}}$$

B

A.当电流表的示数为零时,弹簧的长度为$$\frac{m g} {k}$$

B.标尺上的电流刻度是均匀的

C.为使电流表正常工作,流过金属杆的电流方向为$${{N}{→}{M}}$$

D.电流表的量程为$$\frac{m g+k L_{2}} {B L_{1}}$$

9、['磁场对通电导线的作用力', '闭合电路的欧姆定律']

正确率80.0%如图所示,质量$$m=\frac{2} {3} k g$$、长$${{L}{=}{1}{m}}$$的通电导体棒在安培力作用下垂直于框架静止在倾角为$${{3}{7}{°}}$$的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架向下$${{(}}$$磁场范围足够大$${{)}}$$,右侧回路电源电动势$${{E}{=}{8}{V}}$$,内电阻$${{r}{=}{1}{Ω}}$$,额定功率为$${{8}{W}}$$、额定电压为$${{4}{V}}$$的电动机正常工作$$( g=1 0 m / s^{2}, \operatorname{s i n} 3 7^{\circ}=0. 6 )$$,则$${{(}{)}}$$

C

A.回路总电流为$${{2}{A}}$$

B.电动机的额定电流为$${{4}{A}}$$

C.磁感应强度的大小为$${{2}{T}}$$

D.磁感应强度的大小为$${{1}{.}{5}{T}}$$

10、['磁场对通电导线的作用力']

正确率80.0%如图所示,长为$${{L}}$$的通电直导体棒,质量为$${{m}}$$,放在光滑竖直绝缘轨道上,劲度系数为$${{k}}$$的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点,且与棒垂直,仅轨道间存在方向垂直纸面向里、磁感应强度为$${{B}}$$的匀强磁场,弹簧伸长$$x ( m g > k x )$$,棒处于静止状态。不考虑磁场对弹簧的影响,则下列说法不正确的是$${{(}{)}}$$

D

A.导体棒中的电流方向从$${{a}}$$流向$${{b}}$$

B.导体棒中的电流大小一定为$$\frac{m g-k x} {B L}$$

C.若使弹簧处于原长,其他条件不变,则电流大小变为$$\frac{m g} {B L}$$

D.若使弹簧处于原长,其他条件不变,则磁感应强度大小变为$$( 1-\frac{k x} {m g} ) B$$

1. 磁电式电流表的线圈在辐向磁场中受力分析:

根据左手定则,线圈左边电流向外,磁场向左,安培力向上;右边电流向内,磁场向左,安培力向下。因此选项A正确,B错误。由于磁场辐向分布,线圈在任何位置受力大小相同,C错误。电流方向改变时,安培力方向反向,转动方向改变,D错误。

2. 半圆形导线框在磁场中的受力分析:

MN段电流方向与磁场垂直,安培力方向垂直于MN和磁场方向,即垂直于线框平面,A正确。设电阻率为ρ,MN段电阻$$R_{MN}=\rho \frac{L}{\pi r^2}$$,MPN段电阻$$R_{MPN}=\rho \frac{\pi r}{\pi r^2}$$,电流比$$I_{MN}:I_{MPN}=1:\pi$$,B错误。MPN段等效长度为直径2r,安培力$$F_{MPN}=BI_{MPN}\cdot 2r=\frac{2F}{\pi}$$,C正确。总安培力$$F_{total}=F-\frac{2F}{\pi}=\frac{(\pi-2)F}{\pi}$$,D正确。

3. 通电导线在磁场中的平衡分析:

由图(b)磁场方向,用左手定则判断电流应由M指向N,A错误。平衡时$$mg\tanθ=BIL$$,拉力$$T=\frac{mg}{\cosθ}$$随θ增大而增大,B错误。$$\tanθ=\frac{BIL}{mg}$$与I成正比,C正确。D选项关系不正确。

4. 金属棒在倾斜导轨上的运动分析:

金属棒受重力、支持力和安培力,当$$mg\sinθ=BIL$$时达最大速度,A错误。由右手定则知电流方向从a到b,电阻R电流从N到Q,B错误。初始时安培力为零,加速度最大为$$g\sinθ$$,C正确。能量守恒得重力势能转化为动能和焦耳热,D错误。

5. 安培力大小范围计算:

最大安培力$$F_{max}=BIL=0.5 \times 2 \times 0.2=0.2N$$,当导线与磁场夹角θ时$$F=BIL\sinθ$$,可能值为0.1N(θ=30°)等,但选项A、B、C均超过最大值,实际题目可能有误,应重新核对数据。

6. 平行导线间相互作用磁场计算:

设外磁场为B₀,b在a处产生磁场B'。对a导线:$$F_1=(B_0+B')IL$$;对b导线:$$F_2=(B_0+\frac{B'}{2})2IL$$。解得$$B'=\frac{2F_1-F_2}{IL}$$,D正确。

7. 安培力方向判定:

由左手定则知安培力既垂直于电流方向又垂直于磁场方向,C正确。

8. 自制电流表原理分析:

零电流时弹簧伸长$$\frac{mg}{k}$$,但长度为原长加伸长量,A错误。平衡时$$kx=mg+BIL_1$$,刻度线性,B正确。电流应由M→N使指针右偏,C错误。量程$$I_{max}=\frac{kL_2}{BL_1}$$(当x=L₂时),D表述不完整。

9. 电动机电路与安培力平衡:

电动机电流$$I_M=\frac{P}{U}=2A$$,总电流$$I=\frac{E-U}{r}=4A$$,A、B错误。导体棒平衡时$$BIL=mg\sin37°$$,解得B=1.5T,D正确。

10. 通电导体棒在弹簧作用下的平衡:

由平衡条件$$mg=kx+BIL$$得电流方向b→a,A错误。电流大小$$I=\frac{mg-kx}{BL}$$,B正确。弹簧原长时$$mg=BIL$$得$$I=\frac{mg}{BL}$$,C正确。若使B'满足$$mg=B'IL$$,则$$B'=\frac{mg}{IL}=(1-\frac{kx}{mg})^{-1}B$$,D错误。

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