课时分层作业：第2章+2+磁场对通电导线的作用力5+Word版含解析

课时分层作业(五)
[基础达标练]
(15分钟　48分)
1．(6分)关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　)
A．一小段通电导线放在磁感应强度B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零
B．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零
C．放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场力为1 N，则该处的磁感应强度就是1 T
D．磁场中某处的磁感应强度B的方向跟电流在该处受到磁场力F的方向相同
A　[根据F＝BIL，当B为零时F一定为零，所以A正确，通电导线与磁场平行时，即使磁感应强度不为零，磁场力仍为零，所以B错误，C选项缺少导线与磁场垂直这一前提条件，所以C错误，B与F方向一定垂直，所以D错误．]
2．(6分)下列通电导线放在如图所示的磁场中，所受安培力的方向垂直于纸面向里的是(　　)
B　[根据左手定则，让磁感线穿过手心，即手心向下，四指指向电流方向，即指向右侧，大拇指垂直于纸面指向外，故安培力方向垂直纸面向外，故A错误；根据左手定则，让磁感线穿过手心，即手心向上，四指指向电流方向，即指向右侧，大拇指垂直于纸面指向里，故安培力方向垂直纸面向里，故B正确；根据左手定则，让磁感线穿过手心，即手心向里，四指指向电流方向，即指向右侧，大拇指平行于纸面垂直电流指向下，故安培力方向垂直电流向下，故C错误；根据左手定则，让磁感线穿过手心，即手心向外，四指指向电流方向，即指向右侧，大拇指垂直于电流指向上，故安培力方向垂直电流指向上，故D错误．]
3．(6分)关于磁能量，下列说法中正确的是(　　)
A．磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量
B．磁通量越大，磁感应强度越大
C．通过某一面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零
D．磁通量就是磁感应强度
C　[磁通量不仅有大小，而且有方向，但磁通量是标量；故A错误；磁通量Φ＝BS所以磁通量的大小有两个因素决定，磁通量越大，磁感应强度不一定越大，故B错误；磁通量Φ＝BS，通过某一面的磁通量为零，可能是磁场与面平行，所以该处磁感应强度不一定为零，故C正确；磁通量Φ＝BS，磁通量不是磁感应强度，故D错误；综上所述本题答案是C.]
4．(6分)在匀强磁场内放一面积为S的正方形线框，当线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框所围面积的磁通置为Φ，则磁感应强度为(　　)
A．ΦS　　　 B．
C. D．0
B　[当线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框所围面积的磁通量为Φ，则磁感应强度为：B＝，故B正确，A、C、D错误．]
5．(6分)下列说法中正确的是(　　)
A．沿着磁感线的方向磁感应强度一定减小
B．若电流元在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零
C．知道电流的方向，同时知道该电流在磁场中某点所受到的安培力的方向，就能确定该点的磁场方向
D．电流所受到的安培力的方向一定与电流的方向垂直，也与电流所在处的磁场方向垂直
D　[磁感应强度大小与磁感线疏密有关，A错误．电流元不受安培力可能是B为0，也可能是B与I平行，所以B错误．已知I、F的方向不能确定B的方向，C错误．F垂直于B、I形成的平面，则D正确．]
6．(6分)如图2-2-7所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则导体棒MN所受安培力大小(　　)
图2-2-7
A．F＝BId B．F＝BIdsin θ
C．F＝BIdcos θ D．F＝
D　[电流的方向与磁场方向垂直，则F＝BIL＝，L为MN在导体框间的长度．故D正确，ABC错误．]
7．(6分)地球本身是一个大磁体，在赤道上空东西方向放置一通电直导线，若通电电流足够大时，直导线可以静置于空中，则电流的流向是(　　)
A．由东向西　　　 B．由西向东
C．以上都可以 D．以上都不可能
B　[先确定赤道上空地磁场的方向是由南指向北，然后根据直导静置于空中，受力平衡，确定出安培力的方向向上，再根据左手定则，电流方向应该是由西向东．]
8. (6分)如图2-2-8所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为(　　)
图2-2-8
A.BS B.BS
C.BS D.BS
B　[Φ＝BSsin α＝BS，选B.]
[能力提升练]
(25分钟　50分)
9．(8分)(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是(　　)
A．0.4 N B．0.2 N
C．0.1 N D．0
BCD　[当导线与磁场垂直放置时安培力最大，F＝BIL＝0.2 N．但本题中导线如何放置不明确，所以F≤0.2 N都有可能．]
10．(8分)(多选)如图2-2-9所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零(　　)
图2-2-9
A．适当增大电流
B．使电流反向并适当减小
C．保持电流I不变，适当增大B
D．使电流I反向，适当减小
AC　[由图可知，棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有方向从M流向N的电流，根据左手定则可得，安培力的方向竖直向上，由于此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，必须增加安培力，根据安培力公式：F＝BIL可知，适当增加电流强度，或增大磁场，故AC正确，BD错误．]
11．(8分)如图2-2-10所示，一个闭合线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度B，用下述哪个方法可使线圈的磁通量增加一倍(　　)
图2-2-10
A．把线圈匝数增加一倍
B．把线圈面积增加一倍
C．把线圈的半径增加一倍
D．转动线圈使得轴线与磁场方向平行
B　[把线圈的匝数增加一倍，穿过线圈的磁感线的条数不变，磁通量不变，故A错误；根据Φ＝BSsin θ，把线圈面积增加一倍，线圈的磁通量增加一倍，故B正确；线圈的半径增加一倍，线圈的面积S＝πR2变为原来的4倍，磁通量为原来的4倍，故C错误；线圈的轴线与磁场方向成30°角时，磁通量为：Φ1＝BSsin 60°＝BS，当轴线与磁场方向平行时，磁通量为Φ2＝BS，即＝，故选项D错误．]
12．(8分)如图2-2-11所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其中正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通一垂直纸面向外的电流，则(　　)
图2-2-11
A．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力作用
A　[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下，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向上，所以磁铁对桌面压力减小．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．]
13．(8分)把一根长为L＝10 cm的直导线垂直磁感线方向放入如图2-2-12的匀强磁场中．
图2-2-12
(1)当导线中通以I1＝2 A的电流时，导线受到的安培力F1大小为1.0×10－7N，试求该磁场的磁感应强度的大小B；
(2)若该导线中通以I2＝3 A的电流，试求此时导线所受安培力大小F2.
【解析】　(1)由B＝F1/I1L　代入数据得：B＝5×10－7T　故磁场的磁感应强度为5×10－7T.
(2)由F＝BIL　代入数据得：F2＝BI2L＝1.5×10－7N
【答案】　(1)5×10－7T　(2)1.5×10－7N
14．(10分)如图2-2-13所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：
(1)匀强磁场磁感应强度的大小；
(2)ab棒对导轨的压力．(g取10 m/s2)
图2-2-13
【解析】　金属棒ab中电流方向由b→a，它所受安培力方向水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B，再求出ab对导轨的压力．
(1)ab棒静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则：
mgsin θ＝BILcos θ.
B＝＝ T＝1.73 T.
(2)对导轨的压力为：N′＝＝ N＝6 N.
【答案】　(1)1.73 T　(2)6 N