2018版高中物理第3章打开电磁学的大门学业分层测评8磁场中的通电导线鲁科版选修1_12019011

学业分层测评(八) 磁场中的通电导线
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于通电直导线所受安培力F，磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法正确的是()
A．F、B、I三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I
C．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I
D．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
【解析】由左手定则知F垂直于B、I形成的平面，即F既垂直于B，又垂直于I.
【答案】 B
2．在如图中，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磁场力F的方向，其中正确的是() 【导学号：18152060】
【解析】由左手定则判断可知C正确．
【答案】 C
3．关于磁感应强度，下列说法中正确的是()
F
A．由B＝可知，B与F成正比，与Il成反比
Il
F
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
Il
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是客现存在的，与是否放通电导线，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
4．各地地磁场磁感应强度(水平分量)B x有所不同，可以在相关手册上查到．下表给出我
1
国几个城市的B x值.
地名北京广州上海武汉
B x/10－4 T 0.289 0.375 0.333 0.343
现将同一根通电直导线分别在以上四地竖直放置，则使导线受磁场力最大的是()
A．北京B．广州
C．上海D．武汉
【解析】由安培力公式F＝BIL可知，同一根通电直导线竖直放置时，地磁场磁感应强度水平分量B x越大，导线所受安培力越大，故导线在广州所受磁场力最大，B正确．【答案】 B
5．如图3­1­6所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较
() 【导学号：18152061】
图3­1­6
A．F N减小，f＝0B．F N减小，f≠0
C．F N增大，f＝0 D．F N增大，f≠0
【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
竖直向上，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直
向下，所以磁铁对桌面压力增大．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】 C
6．(多选)关于磁电式电流计，下列说法正确的是()
A．电流计的工作原理是安培力对通电线框的转动作用
B．电流计的工作原理是安培力对通电线框的加速作用
C．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成正比
D．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成反比
【解析】电流计的工作原理是通电线圈在磁场中受到安培力的作用，并产生转动．电流越大，线框受到的安培力越大，指针偏转角度越大，故A、C正确，B、D不正确．【答案】AC
7．(多选)通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，ab与MN平行，电流方向如图3­1­7所示．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是()
2
【导学号：18152062】
图3­1­7
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力朝左
D．cd边不受安培力的作用
【解析】先判定导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里如图所示，
且离导线MN越近，磁场越强；越远，磁场越弱，由此可判定bc边和
ad边所受安培力大小相等，方向相反，ab边所受安培力比cd边大，即
F ab>F cd，方向相反，由此可判定线框所受安培力的合力向左．故B、C选项正确．
【答案】BC
8．有一小段通电导线，长为1 cm，电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是()
A．B＝2 T B．B≤2T
C．B≥2T D．以上情况都有可能
【解析】如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1 N，则该F0.1
点磁感应强度为B＝＝T＝2 T
IL 5 × 0.01
如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受的力，垂直放置时受力将大于0.1 N，由定义式可知，B将大于2 T．应选C.
【答案】 C
[能力提升]
9．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图3­1­8所示．过c点的导线所受安培力的方向()
图3­1­8
A．与ab边平行，竖直向上
3
B ．与 ab 边平行，竖直向下
C ．与 ab 边垂直，指向左边
D ．与 ab 边垂直，指向右边
【解析】 根据同向电流相互吸引知，c 处电流受 a 、b 电流的安培力分别沿 ca 和 cb 方 向，这两个力大小相等，故 c 处导线受这两个安培力的合力向左与 ab 垂直．
【答案】 C
10．如图 3­1­9 所示，在倾角为 θ 的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为 L ，质量 为 m 的通电直导线，电流 I 方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应 强度的大小和方向可以是( )
【导学号：18152063】
图 3­1­9
mg tan θ
A ．
B ＝ ，方向垂直斜面向下 IL
mg tan θ
B ．B ＝ ，方向垂直斜面向上 IL mg
C ．B ＝ ，方向水平向左 IL
mg cos θ
D ．B ＝ ，方向水平向右
IL 【解析】 如磁场方向垂直斜面向下，则安培力方向沿斜面 向上，
受力分析如图．当安培力等于重力沿斜面向下的分力时，导线平 衡
mg sin θ mg sin θ＝BIL ，B ＝ ；当磁场垂直斜面向上时，安培力沿
IL 斜面
向 下，导线不可能静止；如磁场水平向左，则安培力竖直向上，当 F ＝ mg ＝ mg
BIL 时，即B ＝ 时，导线静止；如磁场水平向右，则安培力竖直向下，不可能静止．所以， IL
只有 C 正确．
【答案】 C
11．节日里，大街小巷，彩灯闪烁，很是好看．某校学生王亮学习了安培力后，与兴趣小 组成员制作了彩灯闪烁装置．把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的 水银面接触，并使它与小彩灯泡、电池、开关、导线组成如图 3­1­10 所示电路．闭合开关后， 彩灯不停地闪烁起来．请你分析一下彩灯的闪烁原理． 4
图3­1­10
【解析】闭合开关后，弹簧通电彩灯亮，弹簧可看作多个同向电流圆线圈，每个圆线圈受其他线圈的安培力，相互吸引而纵向收缩、变短，下端离开水银面而断电，彩灯不亮．安培力消失，在重力作用下，弹簧下端又接触水银面通电，彩灯再亮，弹簧再收缩，如此反复下去，彩灯就能不停地闪烁起来．
【答案】见解析
12．一根长度0.1 m的均匀金属杆，两端焊接等长的细软导线，悬挂在同一水平的两点上，abcd所在的区域内有一竖直向上的匀强磁场，当ab中通以如图3­1­11所示电流时，金属杆ab 偏离原来的位置到两根悬线和竖直方向的夹角为30°时保持平衡，如果金属杆ab的质量为0.086 6k g，其中通过电流的大小为10 A，求匀强磁场的磁感应强度大小(g取10 m/s2). 【导学号：18152064】
图3­1­11
【
解析】画出导体棒ab的受力图如图所示(侧视图，从a向b看)，ab处于静止状态，所以三力合力为零，有F安＝mg tan 30°＝BIL
3
0.086 6 × 10 ×
mg tan 30° 3
所以B＝＝T＝0.5 T.
IL 10 × 0.1
【答案】0.5 T
5。