第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用_第1頁(yè)
第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用_第2頁(yè)
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1、8-2一、選擇題(本大題共9個(gè)小題,共63分,每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對(duì)的得7分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)1關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念,以下說法中正確的有()A電流元IL在磁場(chǎng)中受力為F,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于B電流元IL在磁場(chǎng)中受力為F,則磁感應(yīng)強(qiáng)度可能大于或等于C磁場(chǎng)中電流元受力大的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大D磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,與電流元在此點(diǎn)的受力 方向相同【解析】 判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,需要在電流元受力最大的前提下進(jìn)行,選項(xiàng)A、B中的力F可能小于或等于最大受力,因此,磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能大于或等于;電流元在磁場(chǎng)中受力與其放置方向有關(guān),因此電流元受力大的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度不一

2、定大;磁場(chǎng)的方向規(guī)定為小磁針靜止時(shí)N極所指的方向,與電流元受力方向不相同。綜上所述,B項(xiàng)正確?!敬鸢浮?B2.(2011上海單科)如右圖,長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等,夾角為60的V形,并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí),該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A0 B0.5 BIlCBIl D2BIl【解析】 V形導(dǎo)線通入電流I時(shí)每條邊受到的安培力大小均為BIl,方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上,再由平行四邊形定則可得其合力FBIl,答案為C?!敬鸢浮?C3質(zhì)量為m的通電細(xì)桿放在傾角為的導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌的寬度為d,桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,有電流通過桿

3、,桿恰好靜止于導(dǎo)軌上,在如下圖所示的A、B、C、D四個(gè)圖中,桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是()【解析】 選項(xiàng)A中通電細(xì)桿所受的安培力水平向右,選項(xiàng)B中通電細(xì)桿所受安培力豎直向上,這兩種情況下,如果沒有摩擦力,通電細(xì)桿都可以靜止在導(dǎo)軌上,選項(xiàng)C中通電細(xì)桿所受安培力方向豎直向下,選項(xiàng)D中通電細(xì)桿所受安培力方向水平向左,這兩種情況下,如果沒有摩擦力,通電細(xì)桿均不能靜止,故選項(xiàng)C、D正確?!敬鸢浮?CD4(2011黃岡)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的同一位置,先后放入長(zhǎng)度相等的兩根直導(dǎo)線a和b,a、b導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)方向垂直,但兩導(dǎo)線中的電流大小不同,下圖表示導(dǎo)線所受安培力F與通電電流I的關(guān)系,a、b各自有一組F、I

4、的數(shù)值,在圖象中各描一個(gè)點(diǎn),其中正確的是()【解析】 由于導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直,故FBIL,而a、b兩導(dǎo)線的L相同,B相同,所以FI,因此選項(xiàng)D正確。【答案】 D5.如右圖所示,一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng),且abcbcd135。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力()A方向沿紙面向上,大小為(1)ILBB方向沿紙面向上,大小為(1)ILBC方向沿紙面向下,大小為(1)ILBD方向沿紙面向下,大小為(1)ILB【解析】 由左手定則及力的合成可知合力方向沿紙面向上,故

5、知選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。再由安培力公式FBIL可得合力大小為(1)ILB,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤?!敬鸢浮?A6.如右圖所示,真空中兩點(diǎn)電荷q和q以共同的角速度繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),P點(diǎn)距q近,則P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)?)A沿OO向上B沿OO向下C從q指向qD磁感應(yīng)強(qiáng)度為0【解析】 電荷的定向移動(dòng)形成電流,當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),相當(dāng)于產(chǎn)生兩個(gè)環(huán)形電流,由I知兩個(gè)電荷產(chǎn)生的等效電流大小相等,q產(chǎn)生的電流形成的磁場(chǎng)在P點(diǎn)方向向上,q產(chǎn)生的電流形成的磁場(chǎng)在P點(diǎn)方向向下,但由于P點(diǎn)離q近,因此P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)沿OO向上,故選項(xiàng)A正確?!敬鸢浮?A7.如右圖所示,一弓形線圈通以逆時(shí)針電流,在其圓弧的圓心處,垂直

6、于紙面放一直導(dǎo)線,當(dāng)直導(dǎo)線通有指向紙內(nèi)的電流時(shí),線圈將()Aa端向紙內(nèi)、b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且靠近導(dǎo)線Ba端向紙內(nèi)、b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且遠(yuǎn)離導(dǎo)線Cb端向紙內(nèi)、a端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且靠近導(dǎo)線Db端向紙內(nèi)、a端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且遠(yuǎn)離導(dǎo)線【解析】 弓形通電線圈圓弧部分不受磁場(chǎng)力,直線部分上半部受磁場(chǎng)力指向紙內(nèi),下半部分受磁場(chǎng)力指向紙外,導(dǎo)致線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)到弓形線圈平面與直導(dǎo)線趨于平行時(shí),由于直線電流的磁場(chǎng)隨著離開導(dǎo)線距離的增加而減弱,線圈直線部分所受安培力大于圓弧部分,因此線圈受直導(dǎo)線的吸引而靠近導(dǎo)線。故A項(xiàng)正確。【答案】 A8.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處,各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等

7、的恒定電流,方向如圖所示。過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向()A與ab邊平行,豎直向上 B與ab邊平行,豎直向下C與ab邊垂直,指向左邊 D與ab邊垂直,指向右邊【解析】 根據(jù)安培定則,a、b在c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)分別為垂直于ac連線斜向下和垂直于bc連線斜向下,并且大小相等,由平行四邊形定則可確定c處合磁場(chǎng)方向向下,又根據(jù)左手定則,可判定c處直導(dǎo)線所受安培力方向垂直于ab邊,指向左邊,所以C項(xiàng)正確。【答案】 C9(2011江蘇調(diào)研)如下圖甲所示,電流恒定的通電直導(dǎo)線MN垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長(zhǎng)導(dǎo)軌上,電流方向由M指向N,在兩導(dǎo)軌間存在著豎直磁場(chǎng),取垂直于紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向,當(dāng)

8、t0時(shí)導(dǎo)線恰好靜止,若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化,下列說法正確的是()A在最初的一個(gè)周期內(nèi),導(dǎo)線在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B在最初的一個(gè)周期內(nèi),導(dǎo)線一直向左運(yùn)動(dòng)C在最初的半個(gè)周期內(nèi),導(dǎo)線的加速度先增大后減小D在最初的半個(gè)周期內(nèi),導(dǎo)線的速度先增大后減小【解析】 由安培力的表達(dá)式FBIL結(jié)合圖乙可知,安培力F在一個(gè)周期內(nèi)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化而變化,在前周期內(nèi),安培力F方向不變,大小變小,加速度方向不變,大小變小,由于初速度為零,所以在水平方向上做變加速直線運(yùn)動(dòng);在周期到周期內(nèi),磁場(chǎng)方向改變,安培力方向改變,由小變大,加速度方向改變,由小變大,速度減小,至周期時(shí)速度減小到零,所以D正確,C錯(cuò);而后在周期到

9、周期內(nèi),MN反向加速,在一個(gè)周期結(jié)束時(shí)又回到原來的位置,所以A正確,B錯(cuò)。【答案】 AD二、非選擇題(本題共3個(gè)小題,共37分,解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10(10分)三根平行的直導(dǎo)線,分別垂直地通過一個(gè)等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),如右圖所示,現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)O所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向如何?【解析】 根據(jù)安培定則,I1與I3在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,I2在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng) 度的方向與B1(B3)相垂直,又知B1、B2、B3的大小相等均為B,根據(jù)矢量的運(yùn)算可知O處的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Bo B。方向在

10、三角形平面內(nèi)與斜邊夾角為,tan 2,如圖所示?!敬鸢浮?B,與斜邊夾角為(tan 2)斜向下11(13分)如右圖所示,將長(zhǎng)為50 cm、質(zhì)量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài),位于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)金屬棒中通以0.4 A電流時(shí),彈簧恰好不伸長(zhǎng),求:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大?(2)當(dāng)金屬棒中通過大小為0.2 A,方向由a到b的電流時(shí),彈簧伸長(zhǎng)1 cm,如果電流方向由b到a,而電流大小不變,彈簧伸長(zhǎng)又是多少?【解析】 (1)當(dāng)ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等時(shí),彈簧不伸長(zhǎng),由BILmg可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度:B T0.49 T(2)當(dāng)

11、大小為0.2 A的電流由a流向b時(shí),ab棒受到兩根彈簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用,處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有:2kx1mgBI1L當(dāng)電流反向后,ab棒在兩個(gè)彈簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用下處于平衡,有:2kx2mgBI2L兩式相除并整理,得彈簧伸長(zhǎng)x2為:x2x11 cm3 cm?!敬鸢浮?(1)0.49 T(2)3 cm12(13分)(2011濟(jì)南市)如右圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E2 V,內(nèi)電阻r0.5 ,豎直導(dǎo)軌電阻可忽略,金屬棒的質(zhì)量m0.1 kg,電阻R0.5 ,它與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4,有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)0.2 m,為了使金屬棒能夠靠在導(dǎo)軌外面靜止不動(dòng),我們施一與紙面成30向里且與金屬棒垂直的磁場(chǎng),問磁場(chǎng)方向是斜向上還是斜向下?磁感應(yīng)強(qiáng)度B的范圍是多大?(g10 m/s2)【解析】 以靜止的金屬棒為研究對(duì)象,其側(cè)視的受力分析如圖所示。若摩擦力方向向上,則B1ILsin 30B1ILcos 30m

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