北京课改版九全物理 第12章 5 磁场对通电导体的作用 能力（含解析）

北京课改版九全物理 第12章 5 磁场对通电导体的作用 能力
一、单项选择题（共2小题；共8分）
1. 用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体 向左运动；把电源正、负极对调后接入电路，发现导体 向右运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力
A. 方向与电流方向有关 B. 方向与磁感线方向有关
C. 大小与电流大小有关 D. 大小与磁场强弱有关
2. 如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒 水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒 的运动方向是
A. 水平向右 B. 水平向左 C. 竖直向上 D. 竖直向下
二、双项选择题（共1小题；共4分）
3. 江涛用如图所示的实验装置，探究“磁场对通电直导线的作用”。闭合开关 ，原本静止的轻质硬直导线 水平向右运动。要使 水平向左运动，下列措施中可行的是
A. 将连接电源两端的导线对调 B. 将蹄形磁体的 、 极对调
C. 换用磁性更弱的蹄形磁体 D. 将滑动变阻器的滑片 向左移动
三、填空题（共3小题；共14分）
4. 如图闭合开关，用外力使 水平向右运动，发现导体 也随之运动，此装置中，甲部分产生的能量转化是 能转化为 能，人们根据这一原理发明了 。
5. 如图，要改变通电导体 在磁场中受力方向，你可以对调 或对调 。
6. 如图所示的实验装置，是用来研究 的。试验中把导线 放在磁场里，接通电源，让电流通过导线 ，会观察到导线向右运动；如果把电源正、负极对调后接入电路，会观察到导线 向 （填“左”或“右”）运动。
四、实验题（共3小题；共14分）
7. 如图所示是研究 的实验装置，闭合开关后，导体 会向左运动，若将磁极对调，则导体向 运动，如果向左移动滑动变阻器的滑片，则导体 运动速度变 。滑动变阻器除了有以上的作用外，还可以 。
8. 进一步探究：科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
（1）可见，平行通电导线之间有力的作用。而且，当通入的电流方向相同时，导线相互 。
（2）平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律 来描述。其中， 、 分别为两根导线中通入的电流， 为导线的长度， 为导线之间的距离， 为比例系数。某次实验数据如下：
请将表格填写完整。比例系数 。对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持 大小不变，两根导线中的电流大小关系可以用图象中的图线 来表示。
9. 如图所示，一束电子自右向左从夹缝里射出，穿过磁场时受磁场力的作用，面向纸面外偏转。
（1）如果两个磁极对调后，电子束将 偏转。
（2）如磁极不变，而把电子束换成带正电的粒子束，则此粒子束将 偏转。
（3）若换成不带电的粒子束，则此粒子束将 （填“发生”或“不发生”）偏转。
五、科普阅读题（共2小题；共10分）
10. 阅读短文，回答问题
演绎探究 探究安培力
磁场对运动电荷有力的作用，这种力称为洛伦兹力，安培力是定向移动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的合力，即通电导体在磁场中受到的作用力，这是由法国物理学家安培首先通过实验确定的，因此命名为安培力。
当通电导体与磁场方向垂直时，它受到的安培力最大，如图乙所示。此时安培力 的大小与导体的长度 和通过的电流 的乘积成正比，与磁场的磁感应强度 的关系如图甲所示。各物理量均取国际单位制单位时，比例系数为 。磁感应强度 的国际单位制单位是特斯拉，符号为 。
安培力的方向与磁场方向和电流方向有关，可用左手定则来判断：伸出左手，让大拇指与其余四根手指垂直，让四指所指方向与电流方向相同，并让磁感线穿过手心，此时大拇指所指方向即导体所受安培力方向（如图乙）。
（1）安培力大小与导体长度 、通过的电流 、磁感应强度 的关系为 ；
（2）长度为 、质量为 的均匀直金属棒 的两端与光滑的金属滑轨 、 紧密相连（金属滑轨与地面垂直，电阻不计），处于垂直于纸面向里的匀强磁场（磁场强弱和方向处处都相同）中，如图丙。电路的总电阻为 ，当电源电压调为 时，金属棒 恰好能静止在导轨上，则此匀强磁场的磁感应强度 的大小是 。（）
11. 估算
当你在大礼堂演出时，面对黑压压的观众，如果你想迅速了解台下大约有多少人，你可以用下面的方法来算：以某一排为标准，数出该排的人数，然后乘以排数，得到总人数。这就是一种估算的方法。所谓估算，就是根据某个合理的假定获得一个近似值的方法。估算不是瞎猜，它的结果是根据已知的信息进行合理推测得到的。
在无法获得确切数据的情况下，通常先建立合适的模型，再通过相应的测量、计算来进行估算，从而获得事物的有关信息。例如，我们为了估算一个大石块的体积，可以依据石块的形状建立柱体或球体的模型，通过测量石块的边长或周长，再按照建好的模型计算得出石块的大致体积。再如，林业工作者在统计一大片森林中树木的数量时，不可能一棵一棵地去数，他们通常会把整片森林平均分成若干个区域，从中选出数量比较平均的一个区域作为估测对象，数出这个区域里有多少树木，再乘以区域数量就可以得到结果。
生物学家在野外考察时，经常会发现动物留下的脚印，他们往往会利用脚印来估算动物在不同生长发育期的体重。怎么估算呢 通常是在方格纸上描绘出脚印的轮廓，数出脚印轮廓所围小方格的个数（凡大于半格的都算一个，小于半格的都不算），用一个小方格的面积乘以数出的小方格的个数，就大致得出了脚印的面积。再测量出脚印的深度，然后通过进一步的实验操作获得其他数据或信息，从而估算出动物的体重。
既然是估算，结果可能会与实际值不能严格吻合，二者存在偏差很正常。这时，我们可以通过建立更合理的模型或者多次测量取平均值等方法来减小偏差。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）为提高估算结果的准确性，可以采用 的方法。（写出一种方法即可）
（2）生物学家发现一只熊在雪地里留下的一串脚印，选取出这只熊四脚着地停留时的脚印，图甲是其中的一个脚印。生物学家在方格纸上描绘出该脚印的轮廓，如图乙所示。
① 已知图中每个小方格的面积均为 ，则该脚印的面积约为 。
② 为估算出该熊的体重，你认为生物学家在当时的条件下还需要进行怎样的实验操作 请写出简要的实验步骤。
六、综合应用题（共1小题；共13分）
12. 请根据题意回答下列问题：
（1）如图所示，闭合开关后，灯 不发光。已知故障仅发生在灯 或电阻 上。某同学使用一个完好的灯 替换 一定能检出故障（选填“”或“”），此时：
（2）若灯 不发光，则故障是 。
（3）若 ，则故障是 断路。
答案
第一部分
1. A
【解析】通电导线在磁场中受力而运动，运动方向跟电流方向和磁场方向有关。接通电源，发现导体 向左运动，把电源正负极对调后接入电路，电流的方向改变了，发现导体 向右运动，说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关。
2. A
【解析】通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，同时对调电源与磁体的两极，即同时改变电流的方向和磁场的方向，则导体受力方向不变，还是水平向右运动。故选：A。
第二部分
3. A， B
【解析】将连接电源两端的导线对调，电流方向改变，受力运动方向改变，故A正确。将蹄形磁体的 、 极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，故B正确；换用磁性更强的蹄形磁体，不会改变运动方向，故C错误；将滑动变阻器的滑片 向左移动，电阻减小，电路中的电流增大，导线的运动速度增大，不会改变运动方向，故D错误。
第三部分
4. 电；机械；电动机
5. 磁极；电源正负极
【解析】通电导体在磁场中的受力方向与磁场和电流方向有关，只改变电流方向或只改变磁场方向都可改变通电导体在磁场中的受力方向。故如图，要改变通电导体 在磁场中受力方向，你可以对调磁极或对调电源正负极
6. 磁场对通电导线的作用；左
第四部分
7. 磁场对电流作用；右；快；保护电路
【解析】闭合开关后，导体 会运动，说明通电导体在磁场中会受到力的作用；导体在磁场中受到力的方向与磁场方向、电流方向有关，如果对调磁极，则受力方向会改变，导体向右运动；向左移动滑动变阻器的滑片，电路中的电流变大，导体 受力也变大，则导体 运动速度会变快；在本实验中，滑动变阻器除了改变电路中的电流外，还可以保护电路。
8. （1） 吸引
【解析】由图可知：左边的平行通电导线在当通入方向相同的电流时，它们之间的距离变小，表明它们导线相互吸引；
（2） ；
【解析】由安培定律 可得：；
由表格的第 次中的数据代入得：得：；
所以则第 次数据中 ；
第 次数据中 ；
对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持 大小不变，则 ；
因为两根导线中的电流大小关系是成反比的，图象中的图线 来表示。
9. （1） 向纸内；
【解析】本题要依据题中的信息，利用类比方法分析解答。电荷的定向移动即形成电流，而正电荷和负电荷的定向移动方向相反，可理解为电流的方向相反。根据通电导体在磁场中受到力的作用，而电流是电荷的定向移动形成的，故可用探究影响通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关的方法进行分析。
（2） 向纸内
（3） 不发生
第五部分
10. （1）
【解析】由题意可知，安培力 大小与导体的长度 和通过的电流 的乘积成正比，由题图甲知安培力 大小与磁感应强度 的倒数成反比，即安培力 大小与磁感应强度 成正比，故安培力 的大小与导体的长度 和通过的电流 的乘积成正比，与磁感应强度 成正比，各物理量均取国际单位制单位时比例系数为 ，所以 ；
（2）
【解析】电路中的电流 ；因为金属棒 恰好能静止在导轨上，所以安培力等于重力，即 ；根据 知，匀强磁场的磁感应强度 的大小为：。
11. （1） 建立合理模型
（2） ①
② 示例：测出脚印的深度，在紧挨脚印旁边的雪地上放一平底容器，在容器中缓缓放入适当的物体，当容器下陷的深度与脚印的深度相同时，测量出容器及内部物体的总重力 、容器的底面积 ，再利用熊四个脚印的总面积 ，可计算出该熊的重力为 。
第六部分
12. （1）
【解析】[ ]由题意可知，闭合开关后，灯 不发光，那么有可能是电阻 断路、灯 断路、灯 短路；假设用灯 替换 ，那么如果灯 不能发光，则可能是电阻 断路或灯 短路；如果灯 能发光，一定是灯 断路，这些情况下不能检出是哪个元件故障；假设用灯 替换 ，如果灯 不能发光，那么可能是灯 断路，如果灯 能发光，灯 不发光，那么是灯 短路，如果灯 能发光，灯 也发光，那么是电阻 断路，这些情况下能检出是哪个元件故障；所以用一个完好灯 替换 一定能检出故障。
（2） （灯） 断路
【解析】[ ]由上述可知，用灯 替换 ，若灯 不发光，那么故障是 断路。
（3） 与 均发光
【解析】[ ]由上述可知，如果故障是 断路，那么灯 能发光，灯 也发光。
第1页（共1 页）