學(xué)業(yè)分層測評(píng) 第3章 第3節(jié) 探究安培力

學(xué)業(yè)分層測評(píng)第3章第3節(jié) 探究安培力 學(xué)業(yè)分層測評(píng)（十五）探究安培力 （建議用時(shí)：45分鐘） ［學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)］ 1關(guān)于安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法，正確的是（） A?通電導(dǎo)體不受磁場力作用的地方一定沒有磁場 B. 將I L相同的通電導(dǎo)體放在同一勻強(qiáng)磁場的不同位置，受安培力一定 相同 C?磁感線指向磁感應(yīng)強(qiáng)度減小的方向 D?以上說法都不正確 【解析】 由F = 〃ILsin %當(dāng)IIIB時(shí)，F(xiàn) = 0 ,此時(shí)通電導(dǎo)線不受磁場力， 但導(dǎo)線處有磁場，故A錯(cuò)誤；如果I、L相同，放在同一勻強(qiáng)磁場中因放■角度 不同，安培力也可能不同，故B錯(cuò)誤；在勻強(qiáng)磁場中沿磁感線方向磁感應(yīng)強(qiáng)度 不變，故C錯(cuò)誤，正確答案為D. 【答案】D 2?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】左手定則是判斷安培力的方向.電流方向.磁場方向的一種方法， 要正確理解左手定則的內(nèi)容. 由左手定則知，安培力的方向總是既垂直于磁場方向又垂直于電流方向（即 安培力垂直于磁場方向和電流方向所確定的平面），但磁場方向不一定總垂直于 電流方向.答案為B. 【答案】B 3 ?由磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式B=F知，磁場中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。ǎ? A?隨著通電導(dǎo)線中電流I的減小而增大 B.隨著IL乘積的減小而增大 C?隨著通電導(dǎo)線所受磁場力F的增大而增大 D.跟F、I、L無關(guān) 【解析】 磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值定義法定義的?〃繪只是指岀了計(jì)算B的 方法，而B的大小由磁場本身決定，與F I L無關(guān). 【答案】D 4?（多選）下列關(guān)于磁通量的說法，正確的是（） A?磁通量是反映磁場強(qiáng)弱和方向的物理量 B.某一面積上的磁通量是表示穿過此面積的磁感線的總條數(shù) C?在磁場中所取的面積越大，該面上磁通量越大 D?穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零 【解析】 磁通量蜜是磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積， 即蜜二BS ,亦表示穿過磁場中某面積S的磁感線的總條數(shù)，蜜只有大小，沒有 方向，是標(biāo)量?由此可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；磁通量蠻的大小由B、S共同 決定，所以面積大，蠻不一定大，由此可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于磁感線是閉合曲 線■所以只要有磁感線穿入封閉曲面，如一個(gè)球面,則該磁感線必然從該曲面穿 出，由此可知選項(xiàng)D正確. 【答案】BD 5?（多選）把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場中（） A?若導(dǎo)線受到的安培力為零，說明它所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B?若通電直導(dǎo)線垂直放入磁場中，導(dǎo)線受到的安培力最大 C?若電流方向與磁場方向不垂直時(shí)，安培力也一定既垂直于導(dǎo)線，又垂直 于磁場 D?根據(jù)B=F/IL可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與安培力F成正比，與電流I導(dǎo)線 長度L的乘積QL）成反比 【解析】 安培力的大小除與電流大小■導(dǎo)線長度有關(guān)外■還與電流和磁場 方向間的夾角大小有關(guān)，兩者平行時(shí)為零，垂直時(shí)最大，故當(dāng)安培力為零時(shí)，磁 感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，A錯(cuò)，B對(duì)，由左手定則知道電流方向與磁場方向不垂 時(shí)，安培力也一定既垂直于導(dǎo)線，又垂直于磁場，C對(duì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身 決定,與電流受到的安培力以及電流元大小無關(guān)，D錯(cuò). 【答案】BC 6?（多選）一根長為0.2 m的導(dǎo)線，通過的電流為2 A,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，受到磁場力的大小可能是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032037】 B? 0.3 N D. 0 A. 0.4 N C? 0.1 N 【解析】 根據(jù)安培力的定義，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電導(dǎo)線電流I方向垂直 時(shí)，磁場力有最大值為F = BILX2X0.2 N = 0.2 N ?當(dāng)兩方向平行時(shí)，磁場力有 最小值為0?隨著二者方向夾角的不同磁場力大小可能在0.2 N與0之間取值故 C、D均有可能. 【答案】CD 7?長度為L、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場中，電流方向與磁場 方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小 計(jì)算正確的是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032126】 【解析】A圖中，導(dǎo)線不和磁場垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場方向上， 故F = BILcos弘A正確；B圖中，導(dǎo)線和磁場方向垂直，故F = BIL ,B錯(cuò)誤; C圖中導(dǎo)線和磁場方向垂 ■故F = BIL,C錯(cuò)誤；D圖中導(dǎo)線和磁場方向垂 故F = BIL,D錯(cuò)誤. 【答案】A 8.面積S=0?5 m2的閉合金屬圓環(huán)處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0?4 T的勻強(qiáng)磁場中, 當(dāng)磁場與環(huán)面垂直時(shí)，穿過環(huán)面的磁通量是 ;當(dāng)金屬圓環(huán)轉(zhuǎn)過90°,環(huán) 面與磁場平行時(shí)，穿過環(huán)面的磁通量是 . 【解析】 根據(jù)公式^=B? SX0.5 Wb = 0.2 Wb ；當(dāng)金屬環(huán)面與磁場平行時(shí)， 沒有磁感線穿過，故^ = 0. 注意：^ = B-S中的S指的是與B垂直的面積. 【答案】0.2 Wb 0 ［能力提升］ 9?在等邊三角形的三個(gè)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3-3-12所示，過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安 培力的方向（） 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032038】 圖 3-3-12 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)安培定則，a、b在c處產(chǎn)生的磁場分別為垂直于ac連線斜 向下和垂直于bc連線斜向下，并且大小相等，由平行四邊形定則可確定c處合 磁場方向向下，又根據(jù)左手定則，可判定c處直導(dǎo)線所受安培力方向垂直于ab 邊，指向左邊，所以C項(xiàng)正確. 【答案】C 10.（多選）兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I和12,電流的方向 如圖3-3-13所示?在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo) 線橫截面連線的延長線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上?導(dǎo)體中的 電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是（） 圖 3-3-13 A?a點(diǎn) B?b點(diǎn) C?c點(diǎn) D?d點(diǎn) 【解析】 由安培定則可判知，電流婦、I分別在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng) 強(qiáng)度方向相反，大小癘可能相等，合磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為0 ,而c、d兩點(diǎn)的合磁 感應(yīng)強(qiáng)度不可能為0. 【答案】AB 11如圖3-3-14所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌M、N,電阻不計(jì)，相距0.2 m,上 邊沿導(dǎo)軌垂直方向放一個(gè)質(zhì)量為m=5X10-2 kg的金屬棒ab, abR和電源相 連?電阻R=2 Q,電源電動(dòng)勢E=6 V,電源內(nèi)阻r=0.5 Q,如果在裝置所在的 區(qū)域加一個(gè)勻強(qiáng)磁場，使ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力恰好是零，并使ab處于靜止?求所 加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向.（導(dǎo)軌光滑，g取10 N/kg） 圖 3-3-14 【解析】 向上且大小等于重力，由左手定則可以判定B的方向應(yīng)為水平向右 ab中的電流 R+r"ab 2 + 0.5 + 0.5 F = ILB=mg 二叱竺0 B = IL 2X0.2 T = 1.25 T 【答案】1.25 T水平向右 12?如圖3-3-15所示，兩光滑的平行金屬軌道與水平面成0角，兩軌道間 距為L, 一金屬棒垂直兩軌道水平放置?金屬棒質(zhì)量為m,電阻為R,軌道上端 的電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r?為使金屬棒能靜止在軌道上，可加一方向豎直向上 的勻強(qiáng)磁場，則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)是多大？ 圖 3-3-15 【解析】 導(dǎo)體棒受力分析如圖所示 則1=旦 R^r F 安= BIL F s = mgtan 0 由①②③解得 mg(R + r)tan 0 B= EL 【答案】 mg R+r tan 0 EL