新教科版課時(shí)51磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用作業(yè)

課時(shí)規(guī)范練51磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(磁場(chǎng)、磁感線)(2023廣東廣州開學(xué)考試)關(guān)于磁場(chǎng)的說法正確的是()A.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力越大,該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度越大B.因地磁場(chǎng)影響,在進(jìn)行奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí),通電導(dǎo)線南北放置時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯C.垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線受力的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D.地球表面上任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行答案B解析通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度很大的地方,若平行磁場(chǎng)放置,安培力也可能為零,A錯(cuò)誤;根據(jù)安培定則可知,導(dǎo)線的磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線電流的方向垂直,可知因地磁場(chǎng)影響,在進(jìn)行奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí),通電導(dǎo)線南北放置時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯,B正確;垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線受力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相互垂直,C錯(cuò)誤;磁感線是閉合的曲線,不是地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行,D錯(cuò)誤。2.(安培力的計(jì)算)(2022山東濟(jì)南月考)如圖所示,將一根同種材料制成、粗細(xì)均勻的導(dǎo)體圍成半徑為R的閉合導(dǎo)體線圈,固定在垂直線圈平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。C、D兩點(diǎn)將線圈分為上、下兩部分,且C、D兩點(diǎn)間上方部分的線圈所對(duì)應(yīng)的圓心角為120°?，F(xiàn)將大小為I的恒定電流自C、D兩點(diǎn)間通入,則線圈C、D兩點(diǎn)間上、下兩部分導(dǎo)線受到的總安培力的大小為()A.3BIR B.C.BIR D.0答案A解析由幾何關(guān)系可知,C、D兩點(diǎn)間的距離L=Rsin60°×2=3R,由等效思想可知,導(dǎo)體線圈受到的總安培力的大小F安=BIL=3BIR,故選A。3.(電流的相互作用)(2022廣東潮州模擬)如圖所示,兩根平行固定放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小、方向均相同的電流,a受到的磁場(chǎng)力大小為F,加入一垂直導(dǎo)線所在平面(紙面)向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后,a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)?F,則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力大小為()A.F B.2F C.3F D.4F答案A解析根據(jù)安培定則和左手定則可知a受到b施加的磁場(chǎng)力水平向右,由牛頓第三定律可知b受到a施加的磁場(chǎng)力也為F,方向水平向左。加勻強(qiáng)磁場(chǎng)后a受到的磁場(chǎng)力大小為3F,方向水平向右,則勻強(qiáng)磁場(chǎng)施加給a的力方向水平向右,大小為2F,施加給同向電流b的力方向也水平向右,則b受到的合力大小為2F-F=F,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。4.(地磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加)(多選)(2022全國乙卷)安裝適當(dāng)?shù)能浖?利用智能手機(jī)中的磁傳感器可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B。如圖所示,在手機(jī)上建立直角坐標(biāo)系,手機(jī)顯示屏所在平面為xOy面。某同學(xué)在某地對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行了四次測(cè)量,每次測(cè)量時(shí)y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據(jù)表中測(cè)量結(jié)果可推知()測(cè)量序號(hào)Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45A.測(cè)量地點(diǎn)位于南半球B.當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)大小約為50μTC.第2次測(cè)量時(shí)y軸正向指向南方D.第3次測(cè)量時(shí)y軸正向指向東方答案BC解析本題考查地磁場(chǎng)的特點(diǎn)及磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加計(jì)算。由表中z軸數(shù)據(jù)可得出此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向上的分量豎直向下,則測(cè)量地點(diǎn)應(yīng)位于北半球,A錯(cuò)誤;此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=Bx2+By2+Bz2,任意代入一組數(shù)據(jù)可得B約為50μT,B正確;北半球地磁場(chǎng)指向北方斜向下,第2次測(cè)量時(shí)By<0,故y軸正方向指向南方,C正確;第3次測(cè)量時(shí)Bx5.(安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題)(2022湖南卷)如圖甲所示,直導(dǎo)線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO'上,其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO'的磁場(chǎng),與OO'距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化,其截面圖如圖乙所示。導(dǎo)線通以電流I,靜止后,懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說法正確的是()A.當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖甲右側(cè)位置時(shí),導(dǎo)線中電流方向由N指向MB.電流I增大,靜止后,導(dǎo)線對(duì)懸線的拉力不變C.tanθ與電流I成正比D.sinθ與電流I成正比答案D解析當(dāng)導(dǎo)線靜止在題圖甲右側(cè)位置時(shí),對(duì)直導(dǎo)線MN進(jìn)行受力分析,如圖所示,由左手定則知,導(dǎo)線中電流方向由M指向N,故A錯(cuò)誤;與OO'距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化,因此F安=Gsinθ,FT=Gcosθ,F安=BIl,可得sinθ與I成正比,當(dāng)I增大時(shí),θ增大,cosθ減小,靜止后,導(dǎo)線對(duì)懸線的拉力FT減小,故B、C錯(cuò)誤,D正確。素養(yǎng)綜合練6.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向右,一根長為L的直導(dǎo)線,折成互相垂直且等長的兩部分ab和bc后放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ab段豎直,bc段與磁場(chǎng)平行,給導(dǎo)線通以大小為I的電流,導(dǎo)線受到的安培力為F;保持導(dǎo)線固定,將磁場(chǎng)以導(dǎo)線ab為軸轉(zhuǎn)過90°,則導(dǎo)線受到的安培力大小為F'。下列說法正確的是()A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為FB.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為FC.F'=FD.F'=2F答案D解析由題意知F=BI×12L,解得B=2FIL,故A、B錯(cuò)誤;將磁場(chǎng)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過90°,ab、bc兩段受到的安培力大小均為F,互相垂直,則導(dǎo)線受到的安培力大小F'=2F,故7.(2022安徽滁州定遠(yuǎn)二中模擬)通電長直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),其某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流大小成正比,與該處到直導(dǎo)線的垂直距離成反比。M、N、P是半圓上的三點(diǎn),O點(diǎn)是圓心,MN為直徑,∠NOP=60°。在M、N處各有一條垂直半圓面的長直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,此時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,則()A.B2∶B1=2∶3 B.B2∶B1=1C.B2∶B1=1∶2 D.B2∶B1=2∶1答案B解析根據(jù)安培定則,兩直線電流在O點(diǎn)和P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向如圖所示,假設(shè)圓的半徑為R,則在O點(diǎn)處有BN=kIR,BM=kIR,則有B1=BM+BN=2kIR,則在P點(diǎn)處有BN'=kIR,BM'=kI3R,則有B2=BN'2+8.(多選)兩長度均為L的通電長直導(dǎo)線P、Q鎖定在傾角為θ的光滑絕緣斜面上,質(zhì)量分別為m、3m,兩導(dǎo)線均接恒流源,流入的電流大小均為I,重力加速度大小為g,其截面圖如圖所示。現(xiàn)在施加一垂直斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,與此同時(shí)對(duì)兩導(dǎo)線解除鎖定,兩導(dǎo)線間距離保持不變一起沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A.兩導(dǎo)線中電流的方向可能相反B.兩導(dǎo)線間的安培力大小為12C.所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小滿足B>2D.若BIL=3mgsinθ,撤去勻強(qiáng)磁場(chǎng)B瞬間,其他條件不變,導(dǎo)線P、Q的加速度大小之比為3∶1答案BC解析由于兩導(dǎo)線間距離不變并沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),因此P、Q一定相互吸引,P、Q中電流一定同向,A錯(cuò)誤。對(duì)P、Q整體由牛頓第二定律有2BIL-4mgsinθ=4ma,設(shè)P和Q間的安培力為FQP,對(duì)P進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律可知BIL-FQP-mgsinθ=ma,解得FQP=12BIL,B正確。由于對(duì)P、Q整體有2BIL-4mgsinθ=4ma,且a>0,因此B>2mgsinθIL,C正確。若BIL=3mgsinθ,則P、Q間安培力大小為FQP=32mgsinθ,撤去外加磁場(chǎng)瞬間,對(duì)P受力分析可得FQP+mgsinθ=maP,解得aP=52gsinθ,加速度方向沿斜面向下;對(duì)Q受力分析可得3mgsinθ-FQP=3maQ,解得aQ=12gsinθ,加速度方向沿斜面向下;所以9.如圖所示,在傾角為θ=37°的斜面上,固定一寬為L=1.0m的平行金屬導(dǎo)軌?，F(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m=0.4kg、電阻R0=2.0Ω、長為1.0m的金屬棒ab,它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5。整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌所接電源的電動(dòng)勢(shì)為E=12V,內(nèi)阻r=1.0Ω,若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,滑動(dòng)變阻器的阻值符合要求,其他電阻不計(jì),g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8?，F(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng),求:(1)金屬棒所受安培力的取值范圍;(2)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍。答案(1)811N≤F≤8N(2)0≤R≤30解析(1)當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向上運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí),金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力,方向平行斜面向下,設(shè)金屬棒受到的安培力大小為F1,其受力分析如圖甲所示。則有FN=F1sinθ+mgcosθ,F1cosθ=mgsinθ+Ffmax,Ffmax=μFN以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F1=8N甲乙當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向下運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí),設(shè)金屬棒受到的安培力大小為F2,其受力分析如圖乙所示。則有FN'=F2sinθ+mgcosθ,F2cosθ+Ffmax'=mgsinθ,Ffmax'=μFN'以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F2=811所以金屬棒受到的安培力的取值范圍為811N≤F≤8N(2)因磁場(chǎng)與金屬棒垂直,所以金屬棒受到的安培力為F=BIL