2019-2020学年高中物理第2章电流与磁场2磁吃通电导线的作用力学

2019-2020学年高中物理第2章电流与磁场2磁吃通电导线的作用力

学业分层测评教科版选修1

1．关于磁感应强度，下列说法正确的是( )

A．一小段通电导线放在磁感应强度B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零 B．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零

C．放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场力为1 N，则该 处的磁感应强度就是1 T

D．磁场中某处的磁感应强度B的方向跟电流在该处受到磁场力F的方向相同 【解析】 根据F＝BIL，当B为零时F一定为零，所以A正确，通电导线与磁场平行时，即使磁感应强度不为零，磁场力仍为零，所以B错误，C选项缺少导线与磁场垂直这一前提条件，所以C错误，B与F方向一定垂直，所以D错误．

【答案】 A

2．关于磁感应强度，下列说法中正确的是( ) A．由B＝可知，B与F成正比，与IL成反比

B．由B＝可知，一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场 C．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强 D．磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向

【解析】 磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的，与是否放通电导线，放的通电导线受力的大小无关，所以选项A、C均错．当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流无作用力，但磁场却存在，所以选项B错．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极的指向，而不是通电导线的受力方向．

【答案】 D

3．图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是( )

FILFIL

【解析】 根据左手定则知，A选项正确，B选项电流不受安培力，C选项电流受安培力向下．D选项电流受安培力向外．

【答案】 A

4．下列说法中正确的是( )

A．沿着磁感线的方向磁感应强度一定减小

B．若电流元在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零

C．知道电流的方向，同时知道该电流在磁场中某点所受到的安培力的方向，就能确定该点的磁场方向

D．电流所受到的安培力的方向一定与电流的方向垂直，也与电流所在处的磁场方向垂直

【解析】 磁感应强度大小与磁感线疏密有关，A错．电流元不受安培力可能是B为0，也可能是B与I平行，所以B错误．已知I、F的方向不能确定B的方向，C错误．F垂直于

B、I形成的平面，则D正确．

【答案】 D

5．地球本身是一个大磁体，在赤道上空东西方向放置一通电直导线，若通电电流足够大时，直导线可以静置于空中，则电流的流向是( )

A．由东向西 C．以上都可以

B．由西向东 D．以上都不可能

【解析】 先确定赤道上空地磁场的方向是由南指向北，再根据左手定则，确定出安培力的方向向上，电流方向应该是由西向东．

【答案】 B

6．面积是0.50 m的导线环，处于磁感强度为2.0×10 T的匀强磁场中，环面与磁场垂直，穿过导线环的磁通量等于( )

A．2.5×10 Wb B．1.0×10 Wb C．1.5×10 Wb D．4.0×10 Wb

【解析】 穿过导线环的磁通量Φ＝BS＝2.0×10×0.50 Wb＝1.0×10 Wb. 【答案】 B

7.如图2-2-5所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已4

知sin α＝，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为( )

5

－2

－2

－2－2－2－2

2

－2

图2-2-5

A．BS 3

C．BS 5

4

【解析】 Φ＝BSsin α＝BS，选B.

5【答案】 B

8．在磁感应强度是4.0×10 T的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直，长8 cm的通电导线ab(如图2-2-6所示)，通电导线ab所受的安培力是1.0×10 N，方向垂直纸面指向外，求导线中电流的大小和方向．

－2

－2

4B．BS 53D．BS 4

图2-2-6

【解析】 根据左手定则，可以判断导线中的电流的方向由b指向a. 利用安培力的计算公式可得：

－2

F1.0×10I＝＝ A≈3.1 A BL4.0×10－2×8×10－2

【答案】 I≈3.1 A 方向由b指向a

[能力提升]

9．(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是( )

A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0

【解析】 当导线与磁场垂直放置时安培力最大，F＝BIL＝0.2 N．但本题中导线如何放置不明确，所以F≤0.2 N都有可能．

【答案】 BCD

10．如图2-2-7所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其中正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通一垂直纸面向外的电流，则( )

【导学号：18792019】

图2-2-7

A．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力作用

【解析】 如图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左．由左手定则知电流I受安培力方向竖直向下，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向上，所以磁铁对桌面压力减小．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．

【答案】 A

11．如图2-2-8所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：

(1)匀强磁场磁感应强度的大小； (2)ab棒对导轨的压力．(g取10 m/s)

2

图2-2-8

【解析】 金属棒ab中电流方向由b→a，它所受安培力方向水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B.再求出ab对导轨的压力．

(1)ab棒静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则：

mgsin θ＝BILcos θ.

mgtan 60°0.3×10×3B＝＝ T＝1.73 T.

IL3×1

mg0.3×10

(2)对导轨的压力为：N′＝＝ N＝6 N.

cos 60°1

2

【答案】 (1)1.73 T (2)6 N

12．如图2-2-9所示，相距20 cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为θ＝37°，上面放着质量为80 g的金属杆ab，整个装置放在B＝0.2 T的匀强磁场中.

【导学号：18792020】

图2-2-9

(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通过多大的电流？ (2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通过多大的电流？ 【解析】 (1)由左手定则可判断安培力方向水平向右，受力分析如图甲——侧视图所示，由平衡条件得

mgtan θ

F＝BIL＝mgtan θ，所以I＝＝15 A.

BL(2)当磁场垂直斜面向下时，由左手定则可知，此时安培力方向沿斜面向上，如图乙由平衡条件有F＝BIL＝mgsin θ，所以I＝

【答案】 (1)15 A (2)12 A

mgsin θ

＝12 A. BL

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