高中物理人教版1第二章磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用 課時(shí)訓(xùn)練9磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用

課時(shí)訓(xùn)練9磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用題組一磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說(shuō)法正確的是()A.磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,就是長(zhǎng)度為L(zhǎng)、所通電流為I的一段直導(dǎo)線放在該處時(shí),通電導(dǎo)線所受安培力F與I、L乘積的比值B.一小段通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向就是該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向C.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向與放在該處的通電短直導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向無(wú)關(guān)D.一小段通電直導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力作用,說(shuō)明此處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零解析:利用磁感應(yīng)強(qiáng)度公式B=的前提是通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;由左手定則可知,一小段通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受安培力方向與該處的磁場(chǎng)方向垂直,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是客觀存在的,它是由磁場(chǎng)本身決定的,與該處放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān),故C項(xiàng)正確;當(dāng)一段通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處與磁場(chǎng)方向平行放置時(shí),它就不受安培力的作用,但該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,故D項(xiàng)也錯(cuò)誤.答案:C2.先后在磁場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)引入長(zhǎng)度相等的短直導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直.如圖所示,圖中a、b兩圖線分別表示在磁場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)導(dǎo)線所受的力F與通過(guò)導(dǎo)線的電流I的關(guān)系.下列說(shuō)法中正確的是()、B兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相等點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.無(wú)法比較磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小解析:導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F=BIL=BL·I.對(duì)于題圖給出的F-I圖線,直線的斜率k=BL,由題圖可知ka>kb,又因A、B兩處導(dǎo)線的長(zhǎng)度L相同,故A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,選項(xiàng)B正確.答案:B3.某地放置有一根長(zhǎng)L=500m的導(dǎo)線,所通電流為10A,已知該導(dǎo)線所受地磁場(chǎng)的最大磁場(chǎng)力F=N,求該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大.解析:通電導(dǎo)線處在地磁場(chǎng)中,根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義,只有通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí),所受的磁場(chǎng)力最大.由公式F=BIL得B=得B=T=×10-5T.答案:×10-5T題組二安培力及其應(yīng)用4.一段通電直導(dǎo)線放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的三個(gè)不同位置,如圖所示.則()情況下導(dǎo)線不受安培力、c兩種情況下導(dǎo)線都不受安培力情況下導(dǎo)線受的安培力大于a情況下導(dǎo)線受的安培力、b情況下,導(dǎo)線所受安培力大小相等解析:由安培力大小的決定因素可知題圖b中電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí),電流不受安培力,所以B、D項(xiàng)錯(cuò),A項(xiàng)正確;a、c兩種情況中電流均與磁場(chǎng)方向垂直,所以安培力大小相等,因此C項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:A5.下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.電荷處在電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方,受到的電場(chǎng)力一定為零B.一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的地方,受到的磁場(chǎng)力一定為零C.一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場(chǎng)力的作用,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D.電荷在某處不受到電場(chǎng)力的作用,則該處電場(chǎng)為零答案:C6.下列關(guān)于通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受安培力方向正確的是()答案:B7.如圖所示磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和安培力F之間的方向關(guān)系錯(cuò)誤的是()解析:B、I、F三者方向關(guān)系兩兩垂直,且符合左手定則,所以只有D圖不正確.答案:D8.傾角為α的導(dǎo)電軌道間接有電源,軌道上靜止放有一根金屬桿ab.現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示.磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增加的過(guò)程中,ab桿始終保持靜止,則ab桿受到的摩擦力()A.逐漸增大 B.逐漸減小C.先增大后減小 D.先減小后增大解析:金屬桿靜止在軌道上,所受合力為零,沿斜面向上的靜摩擦力等于重力的下滑分力.當(dāng)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)后,由左手定則可知,金屬桿將受到沿斜面向上的安培力.在磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增加的過(guò)程中,安培力逐漸增大,ab桿受到的靜摩擦力先沿斜面向上逐漸減小,當(dāng)安培力大于重力的下滑分力后,再沿斜面向下逐漸增大.答案:D9.如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有矩形線框abcd,線框可繞其中心軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng).若線框中通有圖中所示電流,試判斷此時(shí)線框的轉(zhuǎn)動(dòng)方向.(從上向下看)解析:據(jù)左手定則,讓磁感線垂直穿入手心,四指指電流方向,則大拇指所指的方向即通電導(dǎo)線所受安培力的方向.由此可判斷,此時(shí)ab邊受安培力方向垂直紙面向里,cd邊受安培力方向垂直紙面向外,而ad邊和cd邊平行于磁場(chǎng)方向,所以此時(shí)不受安培力作用,因此線框ab邊向里轉(zhuǎn),cd邊向外轉(zhuǎn),即從上向下看線框順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).答案:從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)10.如圖所示,水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌ab、cd,間距為m,其上垂直于導(dǎo)軌放置質(zhì)量為kg的直金屬棒,整個(gè)裝置放在方向跟導(dǎo)軌平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)金屬棒中的電流為A時(shí),它對(duì)導(dǎo)軌的壓力恰好為零,g取10m/s2.求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向.解析:金屬棒受力如圖所示,由二力平衡可得F=mg=N又因F=BIL,所以B=T=T由左手定則可確定勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向右.答案:T方向水平向右(建議用時(shí):30分鐘)1.為了簡(jiǎn)化安培的實(shí)驗(yàn),我們可以用如圖所示的裝置探究影響安培力方向的因素.實(shí)驗(yàn)中如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒被推出磁鐵外,則此時(shí)磁鐵的磁極和電流方向可能是()A.磁鐵N極在上,電流方向A→BB.磁鐵N極在上,電流方向B→AC.磁鐵S極在上,電流方向B→AD.以上三種情況都有可能答案:B2.關(guān)于通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)里受力方向與電流方向和磁感線方向之間的關(guān)系,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.電流方向反向時(shí),導(dǎo)體受力方向改變B.磁場(chǎng)方向反向時(shí),導(dǎo)體受力方向改變C.電流方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)反向,導(dǎo)體的受力方向改變D.電流方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)反向,導(dǎo)體的受力方向不變解析:由左手定則可知,只使其中一個(gè)反向,則受力方向一定變化,當(dāng)兩個(gè)都反向時(shí),則不變化.選C.答案:C3.一根長(zhǎng)直導(dǎo)線穿過(guò)載有恒定電流的環(huán)形導(dǎo)線中心且垂直于環(huán)面,導(dǎo)線中的電流方向如圖所示.則環(huán)的受力方向 ()A.沿環(huán)的半徑向外 B.沿環(huán)的半徑向里C.水平向左 D.不受安培力解析:由安培定則知,通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓,所以環(huán)形導(dǎo)線與磁感線平行,因此不受安培力.答案:D4.號(hào)稱空中“飛鯊”的殲-15在我國(guó)第一艘航母“遼寧艦”起降一次成功,艦機(jī)適配性能良好,圖為殲-15起飛瞬間,數(shù)秒內(nèi)戰(zhàn)斗機(jī)速度在零和數(shù)百千米每小時(shí)間轉(zhuǎn)換,且滑行距離不超過(guò)100米.動(dòng)力和阻力控制是飛機(jī)起降的硬指標(biāo).為了提高航空母艦上飛機(jī)的起飛速度,人們正研制一種電磁彈射裝置,它的基本原理是:將待彈射的飛機(jī)掛在導(dǎo)體棒上,導(dǎo)體棒放置在處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩條平行導(dǎo)軌上,給導(dǎo)軌通以電流,使飛機(jī)和導(dǎo)體棒作為一個(gè)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)的作用下沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng),從而將飛機(jī)以某一速度彈射出去.關(guān)于這種彈射裝置,以下說(shuō)法中不正確的是()殲-15起飛瞬間A.導(dǎo)體棒中的電流方向是N→MB.導(dǎo)體棒中的電流方向是M→NC.可以通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小來(lái)改變飛機(jī)彈射出時(shí)的速度D.如要提高飛機(jī)的彈射速度,可以增大導(dǎo)軌中的電流解析:載流導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力水平向右,由左手定則判斷導(dǎo)體棒中的電流方向是M→N,B對(duì),不符合題意,A錯(cuò),符合題意.設(shè)導(dǎo)軌的寬度為L(zhǎng),導(dǎo)體棒中通過(guò)的電流為I,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,載流體的質(zhì)量為m,所受阻力為Ff.載流體受到的安培力F=BIL,運(yùn)動(dòng)加速度a=,滑行距離為d時(shí)獲得的速度v=.因此增大I或B,可以提高飛機(jī)的彈射速度,C、D對(duì),不符合題意.答案:A5.如圖所示的四幅圖中,能說(shuō)明電動(dòng)機(jī)工作原理的是()解析:電動(dòng)機(jī)是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用的具體應(yīng)用,所以只有選項(xiàng)C符合.答案:C6.各地地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度(水平分量)Bx有所不同,可以在相關(guān)資料上查到.下表給出我國(guó)幾個(gè)城市的Bx值.地名北京廣州上海武漢Bx/10-4T現(xiàn)將同一根通電直導(dǎo)線分別在以上四地豎直放置,使導(dǎo)線受磁場(chǎng)力最大的是()A.北京 B.廣州C.上海 D.武漢解析:由通電導(dǎo)線豎直放置知,其所受安培力大小只與水平方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx有關(guān),由表中數(shù)據(jù)看出廣州的Bx最大,所以該導(dǎo)線在廣州受磁場(chǎng)力最大.答案:B7.如圖所示,在“研究影響通電導(dǎo)體棒所受磁場(chǎng)力的因素”實(shí)驗(yàn)中,要使導(dǎo)體擺動(dòng)的幅度增大,以下操作中可行的是()A.減少磁鐵的數(shù)量B.增大導(dǎo)體棒中的電流C.改變導(dǎo)體棒中的電流方向D.將磁鐵更換成磁性較弱的解析:要使導(dǎo)體擺動(dòng)的幅度增大,即受安培力增大,由安培力大小F=BIL可知增大電流可以,其余三項(xiàng)均不能,所以只有選項(xiàng)B正確.答案:B8.如圖所示,兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上,但能自由移動(dòng),若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流,則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()A.都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)B.以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)C.以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)D.以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng)解析:同向環(huán)形電流間相互吸引,雖然兩電流大小不等,但由牛頓第三定律知,兩線圈所受作用力必大小相等,故C正確.答案:C9.如圖所示,一段長(zhǎng)為1m、質(zhì)量為2kg的通電導(dǎo)體棒懸掛于天花板上.現(xiàn)加一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),當(dāng)通入I=2A電流時(shí)懸線的張力恰好為零.(g取10N/kg)求:(1)所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)如果電流方向不變,通入電流大小變?yōu)?A時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為多少?此時(shí)懸線總拉力又為多少?解析:(1)導(dǎo)體棒受力如圖.由平衡條件得F安=mg又因F安=BIL所以B=T=10T.(2)因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度是由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的,所以電流變?yōu)?A后,磁感應(yīng)強(qiáng)度仍為10T.由平衡條件得F=mg-BIL=2×10N-10×1×1N=10N.答案:(1)10T(2)10T10N10.一根重10N的導(dǎo)體棒垂