人教版選修11 2.3磁場對通電導線的作用 課時作業(yè) .doc

課時訓練9磁場對通電導線的作用題組一磁感應強度的理解1.關于磁感應強度,下列說法正確的是()a.磁場中某處的磁感應強度大小,就是長度為l、所通電流為i的一段直導線放在該處時,通電導線所受安培力f與i、l乘積的比值b.一小段通電直導線在磁場中所受安培力的方向就是該處的磁感應強度方向c.磁場中某點的磁感應強度的大小和方向與放在該處的通電短直導線受到的安培力的大小和方向無關d.一小段通電直導線在某處不受磁場力作用,說明此處磁感應強度為零解析:利用磁感應強度公式b=的前提是通電導線與磁場垂直,故a項錯誤;由左手定則可知,一小段通電直導線在磁場中某點所受安培力方向與該處的磁場方向垂直,故b項錯誤;磁場中某點的磁感應強度的大小和方向是客觀存在的,它是由磁場本身決定的,與該處放不放通電導線無關,故c項正確;當一段通電直導線在磁場中某處與磁場方向平行放置時,它就不受安培力的作用,但該處的磁感應強度不為零,故d項也錯誤.答案:c2.先后在磁場中a、b兩點引入長度相等的短直導線,導線與磁場方向垂直.如圖所示,圖中a、b兩圖線分別表示在磁場中a、b兩點導線所受的力f與通過導線的電流i的關系.下列說法中正確的是()a.a、b兩點磁感應強度相等b.a點的磁感應強度大于b點的磁感應強度c.a點的磁感應強度小于b點的磁感應強度d.無法比較磁感應強度的大小解析:導線受到的磁場力f=bil=bli.對于題圖給出的f-i圖線,直線的斜率k=bl,由題圖可知kakb,又因a、b兩處導線的長度l相同,故a點的磁感應強度大于b點的磁感應強度,選項b正確.答案:b3.某地放置有一根長l=500 m的導線,所通電流為10 a,已知該導線所受地磁場的最大磁場力f=0.2 n,求該處地磁場的磁感應強度為多大.解析:通電導線處在地磁場中,根據(jù)磁感應強度的定義,只有通電導線與磁場垂直時,所受的磁場力最大.由公式f=bil得b=得b= t=4.010-5 t.答案:4.010-5 t題組二安培力及其應用4.一段通電直導線放在同一勻強磁場中的三個不同位置,如圖所示.則()a.b情況下導線不受安培力b.b、c兩種情況下導線都不受安培力c.c情況下導線受的安培力大于a情況下導線受的安培力d.a、b情況下,導線所受安培力大小相等解析:由安培力大小的決定因素可知題圖b中電流與磁場方向平行時,電流不受安培力,所以b、d項錯,a項正確;a、c兩種情況中電流均與磁場方向垂直,所以安培力大小相等,因此c項錯誤.答案:a5.下列說法中錯誤的是()a.電荷處在電場強度為零的地方,受到的電場力一定為零b.一小段通電導線放在磁感應強度為零的地方,受到的磁場力一定為零c.一小段通電導體在某處不受磁場力的作用,則該處磁感應強度為零d.電荷在某處不受到電場力的作用,則該處電場為零答案:c6.下列關于通電導體在磁場中所受安培力方向正確的是()答案:b7.如圖所示磁感應強度b、電流i和安培力f之間的方向關系錯誤的是()解析:b、i、f三者方向關系兩兩垂直,且符合左手定則,所以只有d圖不正確.答案:d8.傾角為的導電軌道間接有電源,軌道上靜止放有一根金屬桿ab.現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強磁場,如圖所示.磁感應強度b逐漸增加的過程中,ab桿始終保持靜止,則ab桿受到的摩擦力()a.逐漸增大b.逐漸減小c.先增大后減小d.先減小后增大解析:金屬桿靜止在軌道上,所受合力為零,沿斜面向上的靜摩擦力等于重力的下滑分力.當垂直軌道平面向上加一勻強磁場后,由左手定則可知,金屬桿將受到沿斜面向上的安培力.在磁感應強度b逐漸增加的過程中,安培力逐漸增大,ab桿受到的靜摩擦力先沿斜面向上逐漸減小,當安培力大于重力的下滑分力后,再沿斜面向下逐漸增大.答案:d9.如圖所示,在水平向右的勻強磁場中放有矩形線框abcd,線框可繞其中心軸線自由轉(zhuǎn)動.若線框中通有圖中所示電流,試判斷此時線框的轉(zhuǎn)動方向.(從上向下看)解析:據(jù)左手定則,讓磁感線垂直穿入手心,四指指電流方向,則大拇指所指的方向即通電導線所受安培力的方向.由此可判斷,此時ab邊受安培力方向垂直紙面向里,cd邊受安培力方向垂直紙面向外,而ad邊和cd邊平行于磁場方向,所以此時不受安培力作用,因此線框ab邊向里轉(zhuǎn),cd邊向外轉(zhuǎn),即從上向下看線框順時針轉(zhuǎn)動.答案:從上向下看順時針轉(zhuǎn)動10.如圖所示,水平放置的兩平行金屬導軌ab、cd,間距為0.5 m,其上垂直于導軌放置質(zhì)量為0.05 kg的直金屬棒,整個裝置放在方向跟導軌平行的勻強磁場中.當金屬棒中的電流為2.0 a時,它對導軌的壓力恰好為零,g取10 m/s2.求磁感應強度的大小和方向.解析:金屬棒受力如圖所示,由二力平衡可得f=mg=0.5 n又因f=bil,所以b= t=0.5 t由左手定則可確定勻強磁場方向水平向右.答案:0.5 t方向水平向右(建議用時:30分鐘)1.為了簡化安培的實驗,我們可以用如圖所示的裝置探究影響安培力方向的因素.實驗中如果發(fā)現(xiàn)導體棒被推出磁鐵外,則此時磁鐵的磁極和電流方向可能是()a.磁鐵n極在上,電流方向abb.磁鐵n極在上,電流方向bac.磁鐵s極在上,電流方向bad.以上三種情況都有可能答案:b2.關于通電導體在磁場里受力方向與電流方向和磁感線方向之間的關系,下列說法中錯誤的是()a.電流方向反向時,導體受力方向改變b.磁場方向反向時,導體受力方向改變c.電流方向和磁場方向同時反向,導體的受力方向改變d.電流方向和磁場方向同時反向,導體的受力方向不變解析:由左手定則可知,只使其中一個反向,則受力方向一定變化,當兩個都反向時,則不變化.選c.答案:c3.一根長直導線穿過載有恒定電流的環(huán)形導線中心且垂直于環(huán)面,導線中的電流方向如圖所示.則環(huán)的受力方向()a.沿環(huán)的半徑向外b.沿環(huán)的半徑向里c.水平向左d.不受安培力解析:由安培定則知,通電直導線周圍磁場是以導線上各點為圓心的同心圓,所以環(huán)形導線與磁感線平行,因此不受安培力.答案:d4.號稱空中“飛鯊”的殲-15在我國第一艘航母“遼寧艦”起降一次成功,艦機適配性能良好,圖為殲-15起飛瞬間,數(shù)秒內(nèi)戰(zhàn)斗機速度在零和數(shù)百千米每小時間轉(zhuǎn)換,且滑行距離不超過100米.動力和阻力控制是飛機起降的硬指標.為了提高航空母艦上飛機的起飛速度,人們正研制一種電磁彈射裝置,它的基本原理是:將待彈射的飛機掛在導體棒上,導體棒放置在處于勻強磁場中的兩條平行導軌上,給導軌通以電流,使飛機和導體棒作為一個載流導體在磁場的作用下沿導軌做加速運動,從而將飛機以某一速度彈射出去.關于這種彈射裝置,以下說法中不正確的是() 殲-15起飛瞬間a.導體棒中的電流方向是nmb.導體棒中的電流方向是mnc.可以通過改變磁感應強度的大小來改變飛機彈射出時的速度d.如要提高飛機的彈射速度,可以增大導軌中的電流解析:載流導體在勻強磁場中所受的安培力水平向右,由左手定則判斷導體棒中的電流方向是mn,b對,不符合題意,a錯,符合題意.設導軌的寬度為l,導體棒中通過的電流為i,磁感應強度為b,載流體的質(zhì)量為m,所受阻力為ff.載流體受到的安培力f=bil,運動加速度a=,滑行距離為d時獲得的速度v=.因此增大i或b,可以提高飛機的彈射速度,c、d對,不符合題意.答案:a5.如圖所示的四幅圖中,能說明電動機工作原理的是()解析:電動機是通電導體在磁場中受安培力作用的具體應用,所以只有選項c符合.答案:c6.各地地磁場磁感應強度(水平分量)bx有所不同,可以在相關資料上查到.下表給出我國幾個城市的bx值.地名北京廣州上海武漢bx/10-4 t0.2890.3750.3330.343現(xiàn)將同一根通電直導線分別在以上四地豎直放置,使導線受磁場力最大的是()a.北京b.廣州c.上海d.武漢解析:由通電導線豎直放置知,其所受安培力大小只與水平方向磁感應強度bx有關,由表中數(shù)據(jù)看出廣州的bx最大,所以該導線在廣州受磁場力最大.答案:b7.如圖所示,在“研究影響通電導體棒所受磁場力的因素”實驗中,要使導體擺動的幅度增大,以下操作中可行的是()a.減少磁鐵的數(shù)量b.增大導體棒中的電流c.改變導體棒中的電流方向d.將磁鐵更換成磁性較弱的解析:要使導體擺動的幅度增大,即受安培力增大,由安培力大小f=bil可知增大電流可以,其余三項均不能,所以只有選項b正確.答案:b8.如圖所示,兩個完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上,但能自由移動,若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流,則它們的運動情況是()a.都繞圓柱轉(zhuǎn)動b.以不等的加速度相向運動c.以相等的加速度相向運動d.以相等的加速度相背運動解析:同向環(huán)形電流間相互吸引,雖然兩電流大小不等,但由牛頓第三定律知,兩線圈所受作用力必大小相等,故c正確.答案:c9.如圖所示,一段長為1 m、質(zhì)量為2 kg的通電導體棒懸掛于天花板上.現(xiàn)加一垂直紙面向外的勻強磁場,當通入i=2 a電流時懸線的張力恰好為零.(g取10 n/kg)求:(1)所加勻強磁場的磁感應強度b的大小;(2)如果電流方向不變,通入電流大小變?yōu)? a時,磁感應強度的大小為多少?此時懸線總拉力又為多少?解析:(1)導體棒受力如圖.由平衡條件得f安=mg又因f安=bil所以b= t=10 t.(2)因為磁感應強度是由磁場本身的性質(zhì)決定的,所以電流變?yōu)? a后,磁感應強度仍為10 t.由平衡條件得f=mg-bil=210 n-1011 n=10 n.答案:(1)10 t(2)10 t10 n10.一根重10 n的導體棒垂直放置在兩根足夠長的金屬導