学鲁科版选修31 6.1探究磁场对电流的作用 作业（4）.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-1 6.1探究磁场对电流的作用 作业（4）1如图所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力大小的下列说法中正确的是（）a. 小于环重力mg，并保持恒定b. 大于环重力mg，并保持恒定c. 始终等于环重力mgd. 大于环重力mg，并逐渐减小2如图所示，光滑平行金属导轨pp和qq处于同一水平面内，p和q之间连接一电阻r，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现垂直于导轨放置一根导体棒mn，用一水平向右的力f拉动导体棒mn，下列关于导体棒mn中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是（）a. 感应电流的方向是qpb. 感应电流的方向是mnc. 安培力水平向左d. 安培力水平向右3一个不计重力的带正电荷的粒子，沿图中箭头所示方向进入磁场，图中标出了带电粒子所受洛伦兹力f的方向，其中正确的是a. b. c. d. 4通电直导线放在匀强磁场中，磁感应强度b的方向如图所示，“”表示磁场方向垂直纸面向里，“”表示磁场方向垂直纸面向外。图中标出了导线所受安培力f的方向，其中正确的是a. b. c. d. 5如图所示，通电长直螺线管周围有三只可自由转动的小磁针，闭合开关s后，三只小磁针n极的偏转方向是a. 全向左b. 全向右c. a、b向左，c向右d. a向左，b、c向右6下列说法错误的是（ ）a. 英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。b. 安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，他认为在原子，分子等微粒内部存在着分子电流c. 丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，证明电流周围存在磁场d. 元电荷的数值最早是物理学家安培测得的e=1.6x10-19c7有关运动电荷和通电导线受到磁场对它们的作用力的方向，下列图示中正确的是 （ ）a. b. c. d. 8在磁感应强度b为510-3t的匀强磁场中。导线长l为0.4m，电流为1.5a。求导线受到的安培力（ ）a. b. c. d. 9下列说法正确的是（ ）a. 电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹b. 白炽灯、电烙铁和电解槽都是纯电阻用电器c. 安培力的方向总是垂直于磁场方向d. 楞次定律中“阻碍”的含义是感应电流的磁场与原磁场方向相反10如图所示，当电流通过线圈时，小磁针将发生偏转，关于线圈中电流方向和小磁针的偏转方向，正确的说法是( )a. 通入逆时针方向的电流，小磁针的s极指向外b. 通入顺时针方向的电流，小磁针的n极指向外c. 通入逆时针方向的电流，小磁针的n极指向外d. 通入顺时针方向的电流，小磁针的s极指向外11某匀强磁场的磁感应强度为0.2 t，通电直导线长为0. 5 m，电流是3 a，求下列情 况下通电直导线在磁场中所受的安培力.(1)当电流方向与磁场方向相同时，安培力大小f1;(2)当电流方向与磁场方向垂直时，安培力大小f2;(3)当电流方向与磁场方向60时，安培力大小f3。12磁流体发电是一种新型发电方式，图甲和图乙是其工作原理示意图图甲中的a、b是电阻可忽略的导体电极，两个电极间的间距为d，这两个电极与负载电阻相连假设等离子体（高温下电离的气体，含有大量的正负带电粒子）垂直于磁场进入两极板间的速度均为v0整个发电装置处于匀强磁场中，磁感应强度强度大小为b，方向如图乙所示（1）开关断开时，请推导该磁流体发电机的电动势e的大小；（2）开关闭合后，a如果电阻r的两端被短接，此时回路电流为i，求磁流体发电机的等效内阻r；b我们知道，电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，请你分析磁流体发电机的非静电力是由哪个力充当的，其工作过程如何13如图所示，一段长为1 m、质量为2 kg的通电导体棒用两等长的悬线悬挂于天花板上现加一垂直纸面向里的匀强磁场，当导体捧中通入i2 a的电流时悬线的张力恰好为零g10 m/s2，求：(1)所加匀强磁场的磁感应强度b的大小；(2)如果电流方向不变，通入电流大小变为1 a时，磁感应强度的大小为多少？此时一根悬线拉力又为多少？14重为g=0.1n的金属棒ab，放在光滑的平行金属导轨上，如图所示，轨道间距为l=0.5m，所在平面与水平面的夹角为30,匀强磁场垂直于轨道平面向上，电源电动势e=3v，金属棒电阻r=6，其余电阻不计，若金属棒恰好静止，求：磁感应强度的大小。15如图所示，直导线中自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，单位体积中的自由电荷数为n，导线长度为l，横截面积为s，磁场的磁感应强度为b. (1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力为多大？(2)长为l的导线中含有的自由电荷数为多少？如果把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力，则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？试卷第3页，总4页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1d【解析】磁感应强度均匀减小，穿过回路的磁通量均匀减小，根据法拉第电磁感应定律得知，回路中产生恒定的电动势，感应电流也恒定不变由楞次定律可知，感应电流方向：顺时针，再由左手定则可得，安培力的合力方向竖直向下则ab棒所受的安培力f=bil，可知安培力f均匀减小，且方向向下，金属环ab始终保持静止，则拉力大于重力，由于磁感应强度均匀减小所以拉力的大小也逐渐减小，则可知，拉力开始时大于重力mg，并且逐渐减小，d正确2c【解析】根据右手定则判断可知：导体棒mn中感应电流方向nm，电阻r感应电流的方向是pq，根据左手定则判断可知mn所受的安培力方向水平向左，故c正确，abd错误；故选c。【点睛】导体棒切割产生的感应电流方向由右手定则判断，所受的安培力方向由左手定则判断。3d【解析】a图磁场方向向上，正电荷运动方向向上，磁场方向和电荷运动方向平行，电荷所受的洛伦兹力为零，故a错误；b图磁场方向垂直纸面向外，正电荷运动方向向下，根据左手定则可知，电荷所受的洛伦兹力水平向左，故b错误；c图磁场方向水平向右，正电荷运动方向向左，磁场方向和电荷运动方向平行，电荷所受的洛伦兹力为零，故c错误；d图磁场方向垂直纸面向里，正电荷运动方向向右上方，根据左手定则可知，电荷所受的洛伦兹力方向与速度方向垂直指向左上方，故d正确。所以d正确，abc错误。4d【解析】a图电流方向向上，磁场方向向上，因为磁场方向和电流方向平行，所以不受安培力的作用，故a错误；b图磁场垂直纸面向外，电流向下，根据左手定则，安培力方向向左，故b错误；c图磁场水平向右，电流水平向左，因为磁场方向和电流方向平行，所以不受安培力的作用，故c错误；d图磁场垂直纸面向里，电流斜向右上方，根据左手定则，安培力方向垂直导线斜向左上方，故d正确。所以d正确，abc错误。5c【解析】由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为n极，右端为s极；由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，所以小磁针a左端为n极，右端为s极，故a的n极向左偏；小磁针b左端为n极，右端为s极，b的n极向左偏；小磁针c应该是左端为s极，右端为n极，故c的n极向右偏，故c正确，abd错误。6d【解析】英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，故a正确；安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，他认为在原子、分子等微粒内部存在着分子电流，故b正确；丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，证明电流周围存在磁场，故c正确；元电荷的数值最早是物理学家密立根测得的，故d错误；本题选错误的，故选d7b【解析】由左手定则可判定：a图中的电荷受到的洛伦兹力竖直向下，b图中电荷受到的洛伦兹力竖直向下， c图中导线受到的安培力竖直向下，d图中导线受到的安培力竖直向上，故acd错误，b正确故选b8a【解析】导线和磁场方向垂直，直导线受到安培力的大小为，选a.9c【解析】带电粒子的运动轨迹有初速度和受力情况决定，电场线并不是带电粒子的运动轨迹，a错误；白炽灯将电能转化为光能和热能，不是纯电阻用电器，b错误；根据左手定则可得安培力的方向总是垂直于磁场方向，c正确；感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同，d错误10cd【解析】安培定则：用右手握着通电线圈，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电线圈的n极当线圈通以沿逆时针方向的电流时，根据安培定则知，纸里是通电线圈的s极，纸外是通电线圈的n极通电线圈内部的磁场是从s极出来回到n极，小磁针在通电线圈的内部，小磁针n极受到的磁力和磁场方向相同，小磁针n极垂直指向纸外故a错误，c正确；当线圈通以沿顺时针方向的电流时，根据安培定则知，纸里是通电线圈的n极，纸外是通电线圈的s极通电线圈内部的磁场是从s极出来回到n极，小磁针在通电螺线管的内部，小磁针n极受到的磁力和磁场方向相同，小磁针n极垂直指向纸里，故b错误，d正确；故选cd【点睛】一个通电线圈也有n极和s极，也按照安培定则判断，纸里是线圈的n极，纸外是线圈的s极线圈外部的磁场是从线圈的n极出来回到s极，线圈内部的磁场是从线圈的s极出来回到n极磁场中该点的磁体n极受到磁力方向和该点的磁场方向相同11（1）f1=0（2）0.3n（3）【解析】（1）当电流方向与磁场方向相同时，不受安培力，即f1=0.（2）当电流方向与磁场方向垂直时，安培力最大 f2=bil=0.230.5n=0.3n（3）由安培力公式得 12（1）e=bdv0；（2）a、；b、洛伦兹力，使正电荷向a板汇聚，负电荷向b板汇聚。【解析】（1）等离子体射入两板之间时，正离子受向上的洛伦兹力而偏向a极板，同时负离子偏向b极板，随着离子的不断积聚，在两板之间形成了从a到b向下的附加电场，当粒子受的电场力与洛伦兹力相等时，粒子不再偏转，此时两板的电势差即为发电机的电动势，满足 ，解得e=bdv0（2）开关闭合后，a如果电阻r的两端被短接，此时回路电流为i，求磁流体发电机的等效内阻: b.由（1）的分析可知，洛伦兹力使正电荷向a板汇聚，负电荷向b板汇聚。13（1）10t（2）10t， 5n【解析】试题分析：导线张力恰好为零，根据物体的平衡求出安培力大小，然后根据f=bil求出b的大小；磁感应强度不变，根据f=bil求出电流为1a时的安培力，然后根据平衡条件求每根悬线的拉力。（1）对通电导线受力重力和安培力，根据平衡条件有：mg=bil代入数据得：b=10t（2）磁感应强度不变，仍为b=10t，对通电导线受线的拉力、重力和安培力，根据平衡条件有：2t+bli=mg 代入数据得：t=5n点睛：本题主要考查了安培力的方向和大小的计算，以及基本共点力平衡的运算。140.2t【解析】试题分析：对导体棒受力分析，根据平衡条件列方程，导体棒所受安培力与重力沿斜面向下的分力相等，由此可以求出磁感应强度的大小。根据闭合电路欧姆定律可得回路中的电流： 对金属棒受力分析如图所示：根据平衡条件，有f=gsin30 又安培力为： f=bil 联立