2018版高中物理 第3章 打開電磁學(xué)的大門 學(xué)業(yè)分層測評8 磁場中的通電導(dǎo)線 魯科版選修1-1

學(xué)業(yè)分層測評(八) 磁場中的通電導(dǎo)線 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．關(guān)于通電直導(dǎo)線所受安培力F，磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I三者方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是(　　) A．F、B、I三者必定均保持垂直 B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I C．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I D．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B 【解析】　由左手定則知F垂直于B、I形成的平面，即F既垂直于B，又垂直于I. 【答案】　B 2．在如圖中，標(biāo)出了磁場B的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受磁場力F的方向，其中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152060】 【解析】　由左手定則判斷可知C正確． 【答案】　C 3．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是(　　) 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(dǎo)線在某處不受磁場力，則說明該處一定無磁場 C．通電導(dǎo)線在磁場中受力越大，說明磁場越強(qiáng) D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針北極受力的方向 【解析】　磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是客現(xiàn)存在的，與是否放通電導(dǎo)線，通電導(dǎo)線受力的大小無關(guān)，所以選項(xiàng)A、C均錯．當(dāng)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(xiàng)B錯．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針靜止時N極的指向，而不是通電導(dǎo)線的受力方向． 【答案】　D 4．各地地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度(水平分量)Bx有所不同，可以在相關(guān)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(dǎo)線分別在以上四地豎直放置，則使導(dǎo)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(dǎo)線豎直放置時，地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量Bx越大，導(dǎo)線所受安培力越大，故導(dǎo)線在廣州所受磁場力最大，B正確． 【答案】　B 5．如圖3­1­6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(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)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(dǎo)線中通電后與通電前相比較 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152061】 圖3­1­6 A．FN減小，f＝0　 B．FN減小，f≠0 C．FN增大，f＝0 D．FN增大，f≠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(jù)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(yùn)動趨勢，故桌面對磁鐵無摩擦力作用． 【答案】　C 6．(多選)關(guān)于磁電式電流計(jì)，下列說法正確的是(　　) A．電流計(jì)的工作原理是安培力對通電線框的轉(zhuǎn)動作用 B．電流計(jì)的工作原理是安培力對通電線框的加速作用 C．電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度與所通電流的大小成正比 D．電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度與所通電流的大小成反比 【解析】　電流計(jì)的工作原理是通電線圈在磁場中受到安培力的作用，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)動．電流越大，線框受到的安培力越大，指針偏轉(zhuǎn)角度越大，故A、C正確，B、D不正確． 【答案】　AC 7．(多選)通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，ab與MN平行，電流方向如圖3­1­7所示．關(guān)于MN的磁場對線框的作用，下列敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152062】 圖3­1­7 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(dǎo)線框所在處的磁場方向垂直紙面向里如圖所示，且離導(dǎo)線MN越近，磁場越強(qiáng)；越遠(yuǎn)，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(xiàng)正確． 【答案】　BC 8．有一小段通電導(dǎo)線，長為1 cm，電流為5 A，把它置于磁場中某點(diǎn)，受到的磁場力為0.1 N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)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(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝＝ T＝2 T 如果通電導(dǎo)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(yīng)選C. 【答案】　C [能力提升] 9．在等邊三角形的三個頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖3­1­8所示．過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向(　　) 圖3­1­8 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(jù)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(dǎo)線受這兩個安培力的合力向左與ab垂直． 【答案】　C 10．如圖3­1­9所示，在傾角為θ的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長為L，質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線，電流I方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線靜止于斜面上，則外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152063】 圖3­1­9 A．B＝，方向垂直斜面向下 B．B＝，方向垂直斜面向上 C．B＝，方向水平向左 D．B＝，方向水平向右 【解析】　如磁場方向垂直斜面向下，則安培力方向沿斜面向上，受力分析如圖．當(dāng)安培力等于重力沿斜面向下的分力時，導(dǎo)線平衡mgsin θ＝BIL，B＝；當(dāng)磁場垂直斜面向上時，安培力沿斜面向下，導(dǎo)線不可能靜止；如磁場水平向左，則安培力豎直向上，當(dāng)F＝mg＝BIL時，即B＝時，導(dǎo)線靜止；如磁場水平向右，則安培力豎直向下，不可能靜止．所以，只有C正確． 【答案】　C 11．節(jié)日里，大街小巷，彩燈閃爍，很是好看．某校學(xué)生王亮學(xué)習(xí)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(guān)、導(dǎo)線組成如圖3­1­10所示電路．閉合開關(guān)后，彩燈不停地閃爍起來．請你分析一下彩燈的閃爍原理． 圖3­1­10 【解析】　閉合開關(guān)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(fù)下去，彩燈就能不停地閃爍起來． 【答案】　見解析 12．一根長度0.1 m的均勻金屬桿，兩端焊接等長的細(xì)軟導(dǎo)線，懸掛在同一水平的兩點(diǎn)上，abcd所在的區(qū)域內(nèi)有一豎直向上的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)ab中通以如圖3­1­11所示電流時，金屬桿ab偏離原來的位置到兩根懸線和豎直方向的夾角為30°時保持平衡，如果金屬桿ab的質(zhì)量為0.086 6 kg，其中通過電流的大小為10 A，求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小(g取10 m/s2). 【導(dǎo)學(xué)號：18152064】 圖3­1­11 【解析】　畫出導(dǎo)體棒ab的受力圖如圖所示(側(cè)視圖，從a向b看)，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以三力合力為零，有F安＝mgtan 30°＝BIL 所以B＝＝ T＝0.5 T. 【答案】　0.5 T 5