湖南省醴陵市青云学校高中物理 第二章 第三节 磁场对通电导线的作用同步检测 新人教版选修1-1（通用） 13页

第三节 磁场对通电导线的作用 ‎ 建议用时 实际用时 满分 实际得分 ‎90分钟 ‎100分 一、 选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个 选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选 项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2‎ 分，有选错或不选的得0分，共40分）‎ ‎1.一段通电导线，放在同一匀强磁场中的四个不同位置，如图‎2-3-1‎所示，则（ ）‎ 图‎2-3-1‎ A.b情况下导线不受安培力 B.b、c两种情况下导线都不受安培力 C.c情况下导线受的安培力大于a情况下导线受的安培力 D.a、b情况下，导线所受安培力大小相等 ‎2.下列关于磁感应强度大小的说法正确的是（ ）‎ A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 ‎3.关于安培力、磁感应强度的说法正确的是（ ）‎ A.通电导线不受安培力作用的地方一定没有磁场 B.将、相同的通电导线放在同一匀强磁场的不同地方，所受安培力一定相同 C.磁感线指向磁感应强度减小的方向 D.以上说法都不正确 ‎4.有关磁感应强度的下列说法中，正确的是（ ）‎ A.磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量 B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零 C.若有一小段长为，通以电流为的导体，在磁场中某处受到的磁场力为，则该处磁感应强度的大小一定是 D.由定义式可知，电流越大，导线越长，某点的磁感应强度就越小 图‎2-3-2‎ ‎5.一根通有电流的铜棒用软导线挂在如图‎2-3-2‎所示的匀强磁场中，此时悬线的张力大于零而小于铜棒的重力，欲使悬线中的张力为零，可采用的方法有（ ）‎ A.改变电流方向，并适当增大电流 B.不改变电流方向，适当增大电流 C.调转磁场方向反向，并适当增大磁感应强度 D.磁场方向不变，适当增大磁感应强度 ‎6.如图‎2-3-3‎所示，两个同样的通电导线环同轴平行悬挂相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将（ ）‎ 图‎2-3-3‎ A.吸引 B.排斥 C.保持静止 D.边吸引边转动 图‎2-3-4‎ ‎7.如图‎2-3-4‎所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一跟长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用表示磁铁对桌面的压力，表示桌面对磁铁的摩擦力，导线通电后与通电前相比较（ ）‎ A.减小，=0 B.减小，≠0‎ C.增大，=0 D.增大，≠0‎ 图‎2-3-5‎ ‎8.已知质量为的通电细杆与导轨间的动摩擦因数为，有电流时，恰好在导轨上静止，如图‎2-3-5‎所示，图2-3-6是它的四个侧视图，在四种可能的匀强磁场方向中，能使杆与导轨之间摩擦力为零的图是（ ）‎ 图‎2-3-6‎ ‎9.两条直导线互相垂直，如图‎2-3-7‎所示，但相隔一个小距离，其中一条导线是固定的，另一条导线能自由转动.当直流电流按图2-3-7所示方向通入两条导线时，导线将（ ）‎ 图‎2-3-7‎ A.不动 B.顺时针方向转动，同时靠近导线 C.顺时针方向转动，同时离开导线 D.逆时针方向转动，同时离开导线 E.逆时针方向转动，同时靠近导线 ‎10.如图‎2-3-8‎所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为，共匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流（方向如图2-3-8）时，在天平左、右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡，当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为的砝码后，天平重新平衡，由此可知（ ）‎ 图‎2-3-8‎ A.磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为（‎ B.磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 C.磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 D.磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 二、填空题（本题共2小题，每小题8分，共16分.请将 正确的答案填到横线上）‎ ‎11.通电导线在磁场中所受安培力的方向用左手定则来判定：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，使四指指向 ，这时拇指所指的方向就是通电导线所受 .‎ ‎12.垂直于磁场方向放置的通电导体在磁场中所受安培力大小的规律：磁场越 ，通电导体中的电流越 ，通电导体在磁场中的长度越 ，通电导体所受的安培力越大.‎ 三、计算题（本题共4小题，共44分.解答时应写 出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎13.（10分）地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场，假若在赤道上有一根东西方向的直导线，通有由东往西的电流，则地磁场对这根导线的安培力方向如何?‎ ‎14.（10分）指出图‎2-3-9‎中导线所受安培力的方向.‎ 图‎2-3-9‎ ‎15.（12分）如图‎2-3-10‎所示，通电直导线质量为、长为，水平地放置在倾角为的光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流大小为，要求导线静止在斜面上.‎ ‎（1）若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？‎ ‎（2）若要求磁感应强度最小，则磁场方向如何？‎ 图‎2-3-10‎ ‎16.（12分）图‎2-3-11‎是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为，比例常量2.5× T/A.‎ 已知两导轨内侧间距1.5 cm，滑块的质量30 g，滑块沿导轨滑行‎5 m后获得的发射速度3.0 km/s(此过程视为匀加速运动).‎ 图‎2-3-11‎ ‎(1)求发射过程中电源提供的电流大小；‎ ‎(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大.‎ 第三节 磁场对通电导线的作用 得分：‎ 一、 选择题 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ 答案 二、填空题 ‎11． 12．‎ 三、计算题 ‎13．‎ ‎14.‎ ‎15.‎ ‎16.‎ 第三节 磁场对通电导线的作用 参考答案 一、 选择题 ‎1.A解析：图示四种情况中，b图中电流方向与磁场方向平行，故b中导线所受安培力为零；a、c中导线都垂直于磁场方向放置，故a、c中导线所受安培力最大，且大小一样；d中导线与磁场方向成一夹角，其所受安培力小于a、c中导线所受安培力.‎ ‎2.D解析：磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线受力的大小及方向都无关，所以A选项错，D选项正确.因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B选项错.对于C选项，虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的（导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零），而C选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以C选项错.‎ ‎3.D解析：通电导线虽放在磁场中，但与磁场方向平行时，不受安培力，所以A不对；如果、相同，在同一磁场中放置角度不同，安培力也不同，故B不对；在匀强磁场中，沿磁感线方向磁感应强度不变，故C不对.‎ ‎4.A解析：磁感应强度的引入目的就是描述磁场的强弱，因此选项A是正确的；依据磁感应强度的定义式知：磁感应强度与电流和导线长度无关，且中的相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的.‎ ‎5.BD解析：由题意知安培力方向向上，有方程，若，可增大.故B、D正确.‎ ‎6.A ‎7‎ ‎.C解析：由左手定则判断，通电导线所受安培力竖直向上，根据力的作用是相互的，电流通过磁场给磁铁的作用力竖直向下，故磁铁对桌面的压力增大，又由于这个力竖直向下，无水平分力，磁铁相对桌面没有运动趋势，故摩擦力.‎ ‎8.AB解析：用左手定则判断各图中通电细杆的受力方向，再判断通电细杆所受的合力.‎ ‎9.E 解析：利用左手定则判断导线所受的安培力方向.‎ ‎10.B解析：由于当电流反向时，右边需再加砝码，可判定电流反向后，安培力方向向上，因此在图示电流方向时安培力方向向下，此时：,电流反向后：.由以上两式可得：，即,再由左手定则可判定磁感应强度的方向为垂直纸面向里.正确选项为B.‎ 一、 填空题 ‎11.电流的方向 安培力的方向 ‎12.强 大 长 二、 计算题 ‎13.解析：通电导线所在位置的俯视图如图2-3所示，用左手定则来判定，用四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心，则可判定安培力方向垂直指向地面.‎ 图2-3‎ ‎14.见解析 解析：由左手定则判定，并且与、均垂直，所以a图中垂直向上，b图中垂直纸面向外，c图中竖直向上，d图中因为与平行，所以不受安培力，e图中垂直纸面向里（有效长度是垂直磁感线的那一部分，即竖直向上部分，由左手定则可判断出方向垂直纸面向里）.‎ ‎15.（1）(2)垂直斜面向上 解析：（1）若磁场方向竖直向上，从向观察，导线受力情况如图2-4所示.‎ 由平衡条件得 在水平方向上;‎ 在竖直方向上,其中.‎ 联立可解得.‎ 图2-4 图2-5‎ ‎(2)若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，同时另一方面调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小.‎ 如图2-5所示，由力的矢量三角形讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应磁感应强度最小，设其值为,则,.‎ 根据左手定则判定知，该磁场方向垂直斜面向上.‎ ‎16.（1）8.5×A (2)1.0× W 1.2× V