高中物理 第6章 静电场磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用学业分层测评 鲁科版选修3-1

探究磁场对电流的作用 (建议用时：45分钟)学业达标1磁场中某处磁感应强度的大小，由B可知()AB随IL的乘积的增大而减小BB随F的增大而增大CB与F成正比，与IL成反比DB与F及IL无关，由的比值确定【解析】磁场中某处的磁感应强度的大小仅由磁场本身决定B为比值定义，B与F、I、L无关【答案】D2在如图所示的四个图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是()【解析】安培力的方向一定与直导线和磁场所决定的平面垂直，A、B均错误，由左手定则可判断C错误，D正确【答案】D3一根长为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，受到的安培力大小不可能是()A0.4 NB0.2 NC0.1 ND0【解析】由安培力的公式FIlBsin 可知，安培力的大小与I和B的夹角有关当90时，F最大，FmaxIlB20.20.5 N0.2 N当0时，F最小，Fmin0，故F的大小范围是0F0.2 N，故B、C、D可能，A不可能【答案】A4如图619所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力() 【导学号：34660135】图619A方向沿纸面向上，大小为(1)ILBB方向沿纸面向上，大小为(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为(1)ILBD方向沿纸面向下，大小为(1)ILB【解析】导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知Lad(1)L，故线段abcd所受的合力大小FILadB(1)ILB，导线有效长度的电流方向为ad，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确【答案】A5如图6110所示，一根长直导线穿过载有恒定电流的金属环的中心且垂直于环面，导线和金属环中的电流如图所示，那么金属环所受安培力()图6110A沿圆环半径向里B等于零C沿圆环半径向外D水平向左【解析】据安培定则可以确定，直导线产生的磁场与金属环中电流平行，故金属环不受安培力，B对【答案】B6如图6111所示，两根相隔一定距离、相互垂直的异面直导线ab和cd，分别通有方向如图所示的电流，若通电导线ab固定不动，通电导线cd可以自由运动，则通电导线cd的运动情况是()【导学号：34660136】图6111A顺时针转动，同时靠近abB顺时针转动，同时远离abC逆时针转动，同时靠近abD逆时针转动，同时远离ab【解析】由安培定则知通电导线ab的磁场在ab之上垂直纸面向外，在ab之下垂直纸面向里，根据左手定则，通电导线cd上半部分所受安培力向右，下半部分所受安培力向左，故cd将顺时针转动因cd顺时针转动，其电流方向趋于和ab的电流方向一致，根据同向电流互相吸引，故cd同时靠近ab.【答案】A7将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图6112所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看()图6112A圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁【解析】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确【答案】C8将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场方向如图6113所示，已知磁感应强度为1 T试求下列各图中导线所受安培力的大小和方向图6113【解析】由公式FIBLsin 得：(1)中F10.(2)中F2IBL0.02 N，方向水平向右(3)中F3IBL0.02 N，方向垂直导线方向斜向上方(与水平成120角)【答案】(1)0(2)0.02 N，水平向右(3)0.02 N，与水平方向成120角斜向左上方能力提升9(多选)如图6114所示，质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上，导轨宽为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为，有电流时，ab恰好在导轨上静止，下图是它的四个侧视图，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是()图6114【解析】因杆ab静止在导轨上，所受合力为零，若杆ab所受的支持力和磁场对ab的安培力以及杆ab所受的重力的合力为零，或杆ab所受重力与所受安培力的合力为零，则ab杆与导轨之间的摩擦力就为零，对A、B、C、D四个图中杆ab进行受力分析知，选项A、B图中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零【答案】AB10如图6115所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出()图6115A弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大【解析】如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则可知，直导线受向下的安培力，由于力的作用是相互的，因此条形磁铁受向上的作用力故A正确【答案】A11如图6116所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)() 【导学号：34660137】图6116A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升【解析】如图所示，将导线AB分成左、中、右三部分，中间一段开始时电流方向与磁场方向一致，不受力左端一段所在处的磁场方向斜向上，根据左手定则其受力方向向外右端一段所在处的磁场方向斜向下，受力方向向里当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其受力方向向下，所以从上往下看导线将边逆时针方向转动边向下运动，C选项正确【答案】C12如图6117所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为l，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37角的导轨上，取sin 370.6，cos 370.8，求：图6117(1)磁场的磁感应强度B；(2)每个圆形导轨对导体棒的支持力大小N.【解析】导体棒的受力如图(自右向左看)因导体棒静止，满足条件tan 37FBIlcos 37联立以上三式，得(1)B.(2)Nmg.【答案】(1)(2)mg