2024-2025学年高中物理第6章磁吃电流和运动电荷的作用第1节探究磁吃电流的作用作业含解析鲁科版选修3-1

PAGE7-探究磁场对电流的作用(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)关于电流计以下说法正确的是()A．指针稳定后，游丝形变产生的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关ABD[游丝形变产生的阻力效果与安培力引起的动力效果平衡时，线圈停止转动，故从转动角度来看二力方向相反，A正确；电流计内磁场是匀称辐射磁场，在线圈转动的范围内，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈所在各处的磁场大小相等方向不同，所以安培力与电流大小有关而与所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针转过的角度越大，B、D正确，C错误。故选ABD。]2．(多选)下列图中，表示电流I的方向、磁场B的方向和磁场对电流作用力F的方向的关系正确的是()ABCDBCD[由左手定则，A图中磁场对电流作用力F的方向应竖直向上，所以A错误，而B、C、D都符合左手定则。]3．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极旁边，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动状况是()A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动A[解法一：电流元法首先将圆形线圈分成许多小段，每小段可看作始终线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力状况如图甲所示。依据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。甲解法二：等效法将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示，乙据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动。同时，也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，依据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，又可得到相同的答案。]4．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，方向如图所示，过c点的导线所受安培力的方向()A．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C[依据直流电流的安培定则，a、b在c处所激发的磁场方向分别如图中Ba、Bb所示，应用平行四边形定则可知c导线所在处的合磁场方向如图所示。依据左手定则可知安培力F安的方向与ab连线垂直、指向左边。故选C。]5．先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直。如图所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系。下列说法正确的是()A．A、B两点磁感应强度相等B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度D．无法比较磁感应强度的大小B[导线受到的磁场力F＝ILB＝BL·I，对于题图给出的F­I图线，直线的斜率k＝BL，由图可知ka＞kb，又因A、B两处导线的长度L相同，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，B项正确。]6．如图所示，长方形线框abcd通有电流I，放在直线电流I′旁边，线框与直线电流共面，则下列表述正确的是()A．线框四个边都受安培力作用，它们的合力方向向左B．只有ad和bc边受安培力作用，它们的合力为零C．ab和dc边所受安培力大小相等，方向相同D．线框四个边都受安培力作用，它们的合力为零A[由左手定则可知ab段与cd段、ad段与bc段所受安培力的方向相反，分别向上、向下和向左、向右，选项B、C错；ab段与cd段所受的安培力依据对称性可知合力为零，由于ad段所在的位置靠近通电直导线，磁场比bc所在的位置强，所以所受的安培力合力向左，选项A正确，D错。]二、非选择题(14分)7．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10－2kg的通电直导线，电流I＝1A，方向垂直纸面对外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T、方向竖直向上的磁场中，设t0＝0，B0＝0，则须要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)[解析]支持力为0时导线的受力如图所示，由平衡条件得F安＝eq\f(mg,tan37°)＝eq\f(6×10－2×10,0.75)N＝0.8N，由F安＝BIL得B＝eq\f(F安,IL)＝eq\f(0.8,1×0.4)T＝2T，由B＝B0＋0.4t，B0＝0得t＝5s。[答案]5s一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．如图所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中心正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以推断出()A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大A[如图所示，画出直导线旁边的条形磁铁的磁感线，由左手定则可知，直导线受向下的安培力，由于力的作用是相互的，因此条形磁铁受向上的作用力。故A正确。]2．(多选)如图所示，在“探讨影响通电导体棒所受磁场力的因素”试验中，要使导体棒摇摆的幅度增大，以下操作中可行的是()A．增加磁铁的数量B．增大导体棒中的电流强度C．变更导体棒中的电流方向D．将磁铁更换成磁性较强的ABD[增大安培力即可使导体棒摇摆的幅度增大，依据安培力的公式F＝BIL可知，增加磁铁的数量，在磁场中有效长度增加，安培力增加；增大导体棒中的电流强度，安培力增大；变更导体棒中的电流方向，只会变更安培力的方向，不会变更安培力的大小；将磁铁更换成磁性较强的，磁感应强度增加，安培力增大，综上所述选项C不行行。]3．(多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根匀称金属棒。从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒()甲乙A．始终向右移动B．速度随时间周期性变更C．受到的安培力随时间周期性变更D．受到的安培力在一个周期内做正功ABC[依据题意得出v­t图象如图所示，金属棒始终向右运动，A正确。速度随时间做周期性变更，B正确。据F安＝BIL及左手定则可判定，F安大小不变，方向做周期性变更，则C项正确。F安在前半周期做正功，后半周期做负功，则D项错。]4．如图所示，在两个倾角均为α的光滑斜面上均水平放置一相同的金属棒，棒中通以相同的电流，一个处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B1；另一个处于垂直于斜面对上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，两金属棒均处于静止状态，则B1、B2大小的关系为()A．B1∶B2＝1∶cosαB．B1∶B2＝1∶sinαC．B1∶B2＝cosα∶1D．B1∶B2＝sinα∶1A[当B竖直向上时，如图甲所示，有B1ILcosα＝mgsinα；当B垂直斜面时，如图乙所示，有B2IL＝mgsinα；故eq\f(B1,B2)＝eq\f(1,cosα)，选项A正确。]甲乙二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．地球赤道上地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5T，一根长为500m的电线，电流为10A，试求导线受到的安培力的范围是多少？[解析]当电线的放置方式与磁场平行时，不受安培力作用，F＝0当电线的放置方式与磁场垂直时，安培力最大Fmax＝BIl＝0.2N故导线受到的安培力范围：0≤F≤0.2N。[答案]0≤F≤0.2N6．(14分)如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上固定一平行金属导轨，导轨间距离l＝0.25m，两导轨间接有滑动变阻器R和电动势E＝12V、内阻不计的电池。垂直导轨放有一根质量m＝0.2kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数μ＝eq\f(\r(3),6)。整个装置放在垂直斜面对上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8T。当调整滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在导轨上？导轨与金属棒的电阻不计，g取10m/s2。[解析]当滑动变阻器R接入电路的阻值较大时，I较小，安培力F较小，金属棒在重力沿斜面的分力mgsinθ作用下有沿斜面下滑的趋势，导轨对金属棒的摩擦力沿斜面对上(如图甲所示)。金属棒刚好不下滑时有Beq\f(E,R)l＋μmgcosθ－mgsinθ＝0，甲解得R＝eq\f(BEl,mgsinθ－μcosθ)＝4.8Ω，当滑动变阻器R接入