高中物理 第3章 打開電磁學的大門 第1節(jié) 磁場中的通電導線學業(yè)達標測評 魯科版選修1-1

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磁場中的通電導線 (建議用時：45分鐘) 1．關于磁感應強度，下列說法中正確的是(　　) 【導學號：31870022】 A．由B＝可知，B與F成正比，與Il成反比 B．由B＝可知，一小段通電導線在某處不受磁場力，則說明該處一定無磁場 C．通電導線在磁場中受力越大，說明磁場越強 D．磁感應強度的方向就是小磁針北極受力的方向 【解析】　磁場中某點的磁感應強度B是客現(xiàn)存在的，與是否放通電導線，通電導線受力的大小無關，所以選項A、C均錯．當電流方向與磁場方向平行時，磁場對電流無作用力，但磁場卻存在，所以選項B錯．磁感應強度的方向就是小磁針靜止時N極的指向，而不是通電導線的受力方向． 【答案】　D 2．在如圖中，標出了磁場B的方向、通電直導線中電流I的方向，以及通電直導線所受磁場力F的方向，其中正確的是(　　) 【解析】　由左手定則判斷可知C正確． 【答案】　C 3．各地地磁場磁感應強度(水平分量)Bx有所不同，可以在相關手冊上查到．下表給出我國幾個城市的Bx值. 地名 北京 廣州 上海 武漢 Bx/10－4 T 0.289 0.375 0.333 0.343 現(xiàn)將同一根通電直導線分別在以上四地豎直放置，則使導線受磁場力最大的是(　　) A．北京　　　　　　　　 B．廣州 C．上海 D．武漢 【解析】　由安培力公式F＝BIL可知，同一根通電直導線豎直放置時，地磁場磁感應強度水平分量Bx越大，導線所受安培力越大，故導線在廣州所受磁場力最大，B正確． 【答案】　B 4．如圖319所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向里的電流，用FN表示磁鐵對桌面的壓力，用F表示桌面對磁鐵的摩擦力，導線中通電后與通電前相比較(　　) 圖319 A．FN減小，F(xiàn)＝0　　　　　 B．FN減小，F(xiàn)≠0 C．FN增大，F(xiàn)＝0 D．FN增大，F(xiàn)≠0 【解析】　如圖所示，畫出一條通過電流I處的磁感線，電流I處的磁場方向水平向左．由左手定則知電流I受安培力方向豎直向上，根據牛頓第三定律知，電流對磁鐵的作用力方向豎直向下，所以磁鐵對桌面壓力增大．由于磁鐵沒有相對于桌面的運動趨勢，故桌面對磁鐵無摩擦力作用． 【答案】　C 5．關于磁電式電流計，下列說法正確的是(　　) A．電流計的工作原理是安培力對通電線框的轉動作用 B．電流計的工作原理是安培力對通電線框的加速作用 C．電流計指針偏轉的角度與所通電流的大小成正比 D．電流計指針偏轉的角度與所通電流的大小成反比 【解析】　電流計的工作原理是通電線圈在磁場中受到安培力的作用，并產生轉動．電流越大，線框受到的安培力越大，指針偏轉角度越大，故A、C正確，B、D不正確． 【答案】　AC 6．通電矩形導線框abcd與無限長通電直導線MN在同一平面內，ab與MN平行，電流方向如圖3110所示．關于MN的磁場對線框的作用，下列敘述正確的是(　　) 圖3110 A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同 B．線框有兩條邊所受的安培力大小相同 C．線框所受安培力的合力朝左 D．cd邊不受安培力的作用 【解析】　先判定導線框所在處的磁場方向垂直紙面向里如圖所示，且離導線MN越近，磁場越強；越遠，磁場越弱，由此可判定bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反，ab邊所受安培力比cd邊大，即Fab>Fcd，方向相反，由此可判定線框所受安培力的合力向左．故B、C選項正確． 【答案】　BC 7．有一小段通電導線，長為1 cm，電流為5 A，把它置于磁場中某點，受到的磁場力為0.1 N，則該點的磁感應強度B一定是(　　) A．B＝2 T B．B≤2 T C．B≥2 T D．以上情況都有可能 【解析】　如果通電導線是垂直磁場方向放置的，此時所受磁場力最大，F(xiàn)＝0.1 N，則該點磁感應強度為B＝＝ T＝2 T 如果通電導線不是垂直磁場方向放置的，則受到的磁場力小于垂直放置時受的力，垂直放置時受力將大于0.1 N，由定義式可知，B將大于2 T．應選C. 【答案】　C 8．如圖3111所示，一導體棒放置在處于勻強磁場中的兩條平行金屬導軌上，并與金屬導軌組成閉合回路．當回路中通有電流時，導體棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有(　　) 圖3111 A．增大磁感應強度 B．減小磁感應強度 C．增大電流 D．減小電流 【解析】　由F＝BILsin θ知，安培力大小與磁感應強度B、電流I和導體與磁場方向的夾角θ有關，且隨B、I的增大而增大． 【答案】　AC 9．在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖3112所示．過c點的導線所受安培力的方向(　　) 圖3112 A．與ab邊平行，豎直向上 B．與ab邊平行，豎直向下 C．與ab邊垂直，指向左邊 D．與ab邊垂直，指向右邊 【解析】　根據同向電流相互吸引知，c處電流受a、b電流的安培力分別沿ca和cb方向，這兩個力大小相等，故c處導線受這兩個安培力的合力向左與ab垂直． 【答案】　C 10．節(jié)日里，大街小巷，彩燈閃爍，很是好看．某校學生王亮學習了安培力后，與興趣小組成員制作了彩燈閃爍裝置．把一根柔軟的螺旋彈簧豎直懸掛起來，使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸，并使它與小彩燈泡、電池、開關、導線組成如圖3113所示電路．閉合開關后，彩燈不停地閃爍起來．請你分析一下彩燈的閃爍原理． 圖3113 【解析】　閉合開關后，彈簧通電彩燈亮，彈簧可看作多個同向電流圓線圈，每個圓線圈受其他線圈的安培力，相互吸引而縱向收縮、變短，下端離開水銀面而斷電，彩燈不亮．安培力消失，在重力作用下，彈簧下端又接觸水銀面通電，彩燈再亮，彈簧再收縮，如此反復下去．彩燈就能不停地閃爍起來． 【答案】　見解析 11．在磁感應強度是4.010－2 T的勻強磁場里，有一條與磁場方向垂直，長8 cm的通電導線ab(如圖3114所示)，通電導線ab所受的安培力是1.010－2 N，方向垂直紙面指向外，求導線中電流的大小和方向． 圖3114 【解析】　根據左手定則，可以判斷導線中的電流的方向由b指向a. 利用安培力的計算公式可得： I＝＝ A≈3.1 A. 【答案】　I≈3.1 A　方向由b指向a 12．在赤道上，地磁場可看成是沿南北方向的勻強磁場，磁感應強度的大小是0.5010－4T.如果赤道上有一根沿東西方向的直導線，長為100 m，載有從東向西的電流50 A，地磁場對這根導線的作用力有多大？方向如何？ 【解析】　因電流和磁場方向垂直，所以F＝BIL ＝0.5010－450100 N ＝0.25 N 由左手定則知安培力方向向下． 【答案】　0.25 N　方向向下