2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 電流與磁場(chǎng) 2 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力課時(shí)分層作業(yè)5 教科版選修1 -1.doc

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2 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力 課時(shí)分層作業(yè)(五) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (15分鐘　48分) 1．(6分)關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零的位置，那么它受到的磁場(chǎng)力也一定為零 B．通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定為零 C．放置在磁場(chǎng)中1 m長(zhǎng)的通電導(dǎo)線，通過(guò)1 A的電流，受到的磁場(chǎng)力為1 N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1 T D．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向跟電流在該處受到磁場(chǎng)力F的方向相同 A　[根據(jù)F＝BIL，當(dāng)B為零時(shí)F一定為零，所以A正確，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)，即使磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，磁場(chǎng)力仍為零，所以B錯(cuò)誤，C選項(xiàng)缺少導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直這一前提條件，所以C錯(cuò)誤，B與F方向一定垂直，所以D錯(cuò)誤．] 2．(6分)下列通電導(dǎo)線放在如圖所示的磁場(chǎng)中，所受安培力的方向垂直于紙面向里的是(　　) B　[根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過(guò)手心，即手心向下，四指指向電流方向，即指向右側(cè)，大拇指垂直于紙面指向外，故安培力方向垂直紙面向外，故A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過(guò)手心，即手心向上，四指指向電流方向，即指向右側(cè)，大拇指垂直于紙面指向里，故安培力方向垂直紙面向里，故B正確；根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過(guò)手心，即手心向里，四指指向電流方向，即指向右側(cè)，大拇指平行于紙面垂直電流指向下，故安培力方向垂直電流向下，故C錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過(guò)手心，即手心向外，四指指向電流方向，即指向右側(cè)，大拇指垂直于電流指向上，故安培力方向垂直電流指向上，故D錯(cuò)誤．] 3．(6分)關(guān)于磁能量，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．磁通量不僅有大小，而且有方向，所以是矢量 B．磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 C．通過(guò)某一面的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 D．磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度 C　[磁通量不僅有大小，而且有方向，但磁通量是標(biāo)量；故A錯(cuò)誤；磁通量Φ＝BS所以磁通量的大小有兩個(gè)因素決定，磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定越大，故B錯(cuò)誤；磁通量Φ＝BS，通過(guò)某一面的磁通量為零，可能是磁場(chǎng)與面平行，所以該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，故C正確；磁通量Φ＝BS，磁通量不是磁感應(yīng)強(qiáng)度，故D錯(cuò)誤；綜上所述本題答案是C.] 4．(6分)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)放一面積為S的正方形線框，當(dāng)線框平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，穿過(guò)線框所圍面積的磁通置為Φ，則磁感應(yīng)強(qiáng)度為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032041】 A．ΦS　　　 B． C. D．0 B　[當(dāng)線框平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，穿過(guò)線框所圍面積的磁通量為Φ，則磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B＝，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．] 5．(6分)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．沿著磁感線的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度一定減小 B．若電流元在某處不受安培力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C．知道電流的方向，同時(shí)知道該電流在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受到的安培力的方向，就能確定該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 D．電流所受到的安培力的方向一定與電流的方向垂直，也與電流所在處的磁場(chǎng)方向垂直 D　[磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與磁感線疏密有關(guān)，A錯(cuò)誤．電流元不受安培力可能是B為0，也可能是B與I平行，所以B錯(cuò)誤．已知I、F的方向不能確定B的方向，C錯(cuò)誤．F垂直于B、I形成的平面，則D正確．] 6．(6分)如圖227所示，導(dǎo)線框中電流為I，導(dǎo)線框垂直于磁場(chǎng)放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB與CD相距為d，則導(dǎo)體棒MN所受安培力大小(　　) 圖227 A．F＝BId B．F＝BIdsin θ C．F＝BIdcos θ D．F＝ D　[電流的方向與磁場(chǎng)方向垂直，則F＝BIL＝，L為MN在導(dǎo)體框間的長(zhǎng)度．故D正確，ABC錯(cuò)誤．] 7．(6分)地球本身是一個(gè)大磁體，在赤道上空東西方向放置一通電直導(dǎo)線，若通電電流足夠大時(shí)，直導(dǎo)線可以靜置于空中，則電流的流向是(　　) A．由東向西　　　 B．由西向東 C．以上都可以 D．以上都不可能 B　[先確定赤道上空地磁場(chǎng)的方向是由南指向北，然后根據(jù)直導(dǎo)靜置于空中，受力平衡，確定出安培力的方向向上，再根據(jù)左手定則，電流方向應(yīng)該是由西向東．] 8. (6分)如圖228所示，矩形線框abcd放置在水平面內(nèi)，磁場(chǎng)方向與水平方向成α角，已知sin α＝，回路面積為S，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則通過(guò)線框的磁通量為(　　) 圖228 A.BS B.BS C.BS D.BS B　[Φ＝BSsin α＝BS，選B.] [能力提升練] (25分鐘　50分) 9．(8分)(多選)一根長(zhǎng)為0.2 m、電流為2 A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的大小可能是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032042】 A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0 BCD　[當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直放置時(shí)安培力最大，F(xiàn)＝BIL＝0.2 N．但本題中導(dǎo)線如何放置不明確，所以F≤0.2 N都有可能．] 10．(8分)(多選)如圖229所示，一根通有電流I的直銅棒MN，用導(dǎo)線掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，此時(shí)兩根懸線處于張緊狀態(tài)，下列哪些措施可使懸線中張力為零(　　) 圖229 A．適當(dāng)增大電流 B．使電流反向并適當(dāng)減小 C．保持電流I不變，適當(dāng)增大B D．使電流I反向，適當(dāng)減小 AC　[由圖可知，棒處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有方向從M流向N的電流，根據(jù)左手定則可得，安培力的方向豎直向上，由于此時(shí)懸線上有拉力，為了使拉力等于零，必須增加安培力，根據(jù)安培力公式：F＝BIL可知，適當(dāng)增加電流強(qiáng)度，或增大磁場(chǎng)，故AC正確，BD錯(cuò)誤．] 11．(8分)如圖2210所示，一個(gè)閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的軸線與磁場(chǎng)方向成30角，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，用下述哪個(gè)方法可使線圈的磁通量增加一倍(　　) 圖2210 A．把線圈匝數(shù)增加一倍 B．把線圈面積增加一倍 C．把線圈的半徑增加一倍 D．轉(zhuǎn)動(dòng)線圈使得軸線與磁場(chǎng)方向平行 B　[把線圈的匝數(shù)增加一倍，穿過(guò)線圈的磁感線的條數(shù)不變，磁通量不變，故A錯(cuò)誤；根據(jù)Φ＝BSsin θ，把線圈面積增加一倍，線圈的磁通量增加一倍，故B正確；線圈的半徑增加一倍，線圈的面積S＝πR2變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，磁通量為原來(lái)的4倍，故C錯(cuò)誤；線圈的軸線與磁場(chǎng)方向成30角時(shí)，磁通量為：Φ1＝BSsin 60＝BS，當(dāng)軸線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量為Φ2＝BS，即＝，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 12．(8分)如圖2211所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其中正中央的上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通一垂直紙面向外的電流，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032043】 圖2211 A．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，不受桌面的摩擦力作用 B．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，受到桌面的摩擦力作用 C．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，不受桌面的摩擦力作用 D．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，受到桌面的摩擦力作用 A　[如圖所示，畫(huà)出一條通過(guò)電流I處的磁感線，電流I處的磁場(chǎng)方向水平向左．由左手定則知電流I受安培力方向豎直向下，根據(jù)牛頓第三定律知，電流對(duì)磁鐵的作用力方向豎直向上，所以磁鐵對(duì)桌面壓力減?。捎诖盆F沒(méi)有相對(duì)于桌面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故桌面對(duì)磁鐵無(wú)摩擦力作用．] 13．(8分)把一根長(zhǎng)為L(zhǎng)＝10 cm的直導(dǎo)線垂直磁感線方向放入如圖2212的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中． 圖2212 (1)當(dāng)導(dǎo)線中通以I1＝2 A的電流時(shí)，導(dǎo)線受到的安培力F1大小為1.010－7N，試求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B； (2)若該導(dǎo)線中通以I2＝3 A的電流，試求此時(shí)導(dǎo)線所受安培力大小F2. 【解析】　(1)由B＝F1/I1L　代入數(shù)據(jù)得：B＝510－7T　故磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為510－7T. (2)由F＝BIL　代入數(shù)據(jù)得：F2＝BI2L＝1.510－7N 【答案】　(1)510－7T　(2)1.510－7N 14．(10分)如圖2213所示，在與水平方向夾角為60的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距1 m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.3 kg的金屬棒ab，通以從b→a，I＝3 A的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止．求： (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。? (2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力．(g取10 m/s2) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032044】 圖2213 【解析】　金屬棒ab中電流方向由b→a，它所受安培力方向水平向右，它還受豎直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力為零，由此可以求出安培力，從而求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B，再求出ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力． (1)ab棒靜止，受力情況如圖所示，沿斜面方向受力平衡，則： mgsin θ＝BILcos θ. B＝＝ T＝1.73 T. (2)對(duì)導(dǎo)軌的壓力為：N′＝＝ N＝6 N. 【答案】　(1)1.73 T　(2)6 N