高中物理粤教版1第三章磁场学业分层测评15

学业分层测评(十五)探究安培力(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于安培力、磁感应强度的说法，正确的是()A．通电导体不受磁场力作用的地方一定没有磁场B．将I、L相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置，受安培力一定相同C．磁感线指向磁感应强度减小的方向D．以上说法都不正确【解析】由F＝BILsinθ，当I∥B时，F＝0，此时通电导线不受磁场力，但导线处有磁场，故A错；如果I、L相同，放在同一匀强磁场中因放置角度不同，安培力也可能不同，故B不对；在匀强磁场中沿磁感线方向磁感应强度不变，故C错，正确答案为D.【答案】D2．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三者必保持垂直B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B【解析】左手定则是判断安培力的方向、电流方向、磁场方向的一种方法，要正确理解左手定则的内容．由左手定则知，安培力的方向总是既垂直于磁场方向又垂直于电流方向(即安培力垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面)，但磁场方向不一定总垂直于电流方向．答案为B.【答案】B3．由磁感应强度定义式B＝eq\f(F,IL)知，磁场中某处的磁感应强度的大小()A．随着通电导线中电流I的减小而增大B．随着IL乘积的减小而增大C．随着通电导线所受磁场力F的增大而增大D．跟F、I、L无关【解析】磁感应强度是用比值定义法定义的．B＝eq\f(F,IL)只是指出了计算B的方法，而B的大小由磁场本身决定，与F、I、L无关．【答案】D4．(多选)下列关于磁通量的说法，正确的是()A．磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B．某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量越大D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零【解析】磁通量Φ是磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即Φ＝BS，亦表示穿过磁场中某面积S的磁感线的总条数，Φ只有大小，没有方向，是标量．由此可知选项A错误，B正确．磁通量Φ的大小由B、S共同决定，所以面积大，Φ不一定大，由此可知选项C错误．由于磁感线是闭合曲线，所以只要有磁感线穿入封闭曲面，如一个球面，则该磁感线必然从该曲面穿出，由此可知选项D正确．【答案】BD5．(多选)把一小段通电直导线放入磁场中()A．若导线受到的安培力为零，说明它所在处磁感应强度为零B．若通电直导线垂直放入磁场中，导线受到的安培力最大C．若电流方向与磁场方向不垂直时，安培力也一定既垂直于导线，又垂直于磁场D．根据B＝F/IL可知，磁感应强度B与安培力F成正比，与电流I导线长度L的乘积(IL)成反比【解析】安培力的大小除与电流大小、导线长度有关外，还与电流和磁场方向间的夹角大小有关，两者平行时为零，垂直时最大，故当安培力为零时，磁感应强度不一定为零，A错，B对，由左手定则知道电流方向与磁场方向不垂直时，安培力也一定既垂直于导线，又垂直于磁场，C对，磁感应强度由磁场本身决定，与电流受到的安培力以及电流元大小无关，D错．【答案】BC6．(多选)一根长为0.2m的导线，通过的电流为2A，放在磁感应强度为T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()【导学号：30800037】A．N B．NC．N D．0【解析】根据安培力的定义，当磁感应强度B与通电导线电流I方向垂直时，磁场力有最大值为F＝BIL＝×2×N＝N．当两方向平行时，磁场力有最小值为0.随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在N与0之间取值．故C、D均有可能．【答案】CD7．在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受到的力也不相同．下图中的几幅图象表现的是导线所受到的力F与通过导线的电流I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点．下列四幅图中正确的是()【解析】两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点，并且电流方向都与磁场方向垂直．由于磁场方向是不变的，故导线所在处的磁感应强度是确定的．根据磁感应强度的定义式B＝eq\f(F,IL)，当L确定时，F∝I时，则F－I图象应是过原点的一条直线，故C对．【答案】C8．面积S＝0.5m2的闭合金属圆环处于磁感应强度B＝【解析】根据公式Φ＝B·S＝×Wb＝Wb；当金属环面与磁场平行时，没有磁感线穿过，故Φ＝0.注意：Φ＝B·S中的S指的是与B垂直的面积．【答案】Wb0[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3­3­12所示，过c点的导线所受安培力的方向()【导学号：30800038】图3­3­12A．与ab边平行，竖直向上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】根据安培定则，a、b在c处产生的磁场分别为垂直于ac连线斜向下和垂直于bc连线斜向下，并且大小相等，由平行四边形定则可确定c处合磁场方向向下，又根据左手定则，可判定c处直导线所受安培力方向垂直于ab边，指向左边，所以C项正确．【答案】C10．(多选)两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I1和I2，电流的方向如图3­3­13所示．在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上．导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是()图3­3­13A．a点 B．b点C．c点 D．d点【解析】由安培定则可判知，电流I1、I2分别在a、b两点产生的磁感应强度方向相反，大小有可能相等，合磁感应强度可能为0，而c、d两点的合磁感应强度不可能为0.【答案】AB11.如图3­3­14所示，两根平行金属导轨M、N，电阻不计，相距0.2m，上边沿导轨垂直方向放一个质量为m＝5×10－2kg的金属棒ab，ab的电阻为Ω.两金属导轨一端通过电阻R和电源相连．电阻R＝2Ω，电源电动势E＝6V，电源内阻r＝Ω，如果在装置所在的区域加一个匀强磁场，使ab对导轨的压力恰好是零，并使ab处于静止．(导轨光滑，g图3­3­14【解析】因ab对导轨压力恰好是零且处于静止，ab所受安培力方向一定竖直向上且大小等于重力，由左手定则可以判定B的方向应为水平向右，ab中的电流I＝eq\f(E,R＋r＋rab)＝eq\f(6,2＋＋A＝2AF＝ILB＝mgB＝eq\f(mg,IL)＝eq\f(5×10－2×10,2×T＝T【答案】T水平向右12．如图3­3­15所示，两光滑的平行金属轨道与水平面成θ角，两轨道间距为L，一金属棒垂直两轨道水平放置．金属棒质量为m，电阻为R，轨道上端的电源电动势为E，内阻为r.