新教材2021-2022人教版物理选择性必修第二册课时检测：1.1　磁场对通电导线的作用力含解析

3.0 envi 2024-11-19 4 4 461.3KB 7 页 3知币
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课时跟踪检测( 一 )　磁场对通电导线的作用力
1．关于通电导线所受安培力 F的方向，磁场 B的方向和电流 I的方向之间的关系，下
列说法正确的是(　　)
A．F、B、I三者必须保持相互垂直
B．F必须垂直 B、I，但 B、I可以不相互垂直
C．B必须垂直 F、I，但 F、I可以不相互垂直
D．I必须垂直 F、B，但 F、B可以不相互垂直
解析：选B　安培力 F总是与磁场 B和电流 I所决定的平面垂直，但 B与I(即导线)可
以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力 F与磁场及力 F与导线都是垂直的，故
A、C、D错误，B正确。
2．海影号电磁推进试验舰艇如图甲所示，船体下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海
平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁 M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，
舰艇内超导体在 M、N间产生强磁场，使 M、N间海水受到磁场力作用被推出，舰艇因此
前进。要使图乙中的舰艇向左前进，则所加磁场的方向应为(　　)
A．水平向左　　　　　　 B．水平向右
C．竖直向上 D．竖直向下
解析：选D　海水中电流方向从 M流向 N，且舰艇向左运动，舰艇受到海水对舰艇的
作用力向左，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根据左手定则可知
磁场方向竖直向下，故 A、B、C错误，D正确。
3．如图所示，“L”形导线 abc 固定并垂直放置在磁感应强度为 B的匀强磁场
中，ab⊥bc，ab 长为 2l，bc 长为 l，导线通入恒定电流 I，设导线受到的安培力大
小为 F，方向与 bc 夹角为 θ，则(　　)
A．F＝3BIl，tan θ＝
B．F＝BIl，tan θ＝
C．F＝7BIl，tan θ＝
D．F＝BIl，tan θ＝2
解析：选B　连接 ac，根据几何关系得 ac＝l，则 F＝BIl，F与bc 的夹角 θ满足 tan θ
＝＝，选项 B正确。
4．[多选]如图所示，两根通电长直导线 a、b平行放置，a、b中的电流
大小分别为 2I和I，电流方向如图中箭头所示，此时 a受到的安培力大小为
F。若在 a、b的正中间再放置一根与 a、b平行共面的通电长直导线 c后，a
受到的安培力大小变为 2F，则 b受到的安培力可能是(　　)
A．大小为，方向向左 B．大小为，方向向右
C．大小为，方向向右 D．大小为，方向向左
解析：选BD　未放 c导线时，a、b导线之间的安培力是吸引力，大小相等，置入 c导
线后，a导线受到的安培力大小为 2F，方向可能向左，也可能向右，故 c导线对 a导线的
作用力可能向右、大小为 F，或向左、大小为 3F，所以 c导线对 b导线的作用力可能向右、
大小为，或向左、大小为，则 b导线受到的安培力为向右、大小为，或向左、大小为。选
项B、D正确。
5． 已 知 长 沙 市区 地 磁 场 的 磁感 应 强 度 B约为 4．0×10 －5 T ， 其 水 平 分 量 约 为
3．0×10－5 T。若市区一高层建筑安装了高 50 m 的竖直金属杆作为避雷针，在某次雷雨天
气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，经避雷针开始放电，电流方向自上而下，
大小为 1．0×105 A，此时金属杆受到地磁场对它的安培力的方向和大小分别为(　　)
A．方向向西，大小约为 150 N
B．方向向西，大小约为 200 N
C．方向向东，大小约为 150 N
D．方向向东，大小约为 200 N
解析：选C　当带有正电的乌云经避雷针放电时，放电电流方向沿避
雷针向下，若面向北方而立，则空间水平磁场均为 “×”，则右侧为东方，
左侧为西方，如图所示。由左手定则可知金属杆所受安培力的方向向东，
大小为 F＝BIl＝3．0×10－5×1×105×50 N＝150 N，故 C正确。
6．两条直导线互相垂直，但相隔一个小段距离，其中一条 AB 是固定
的，另一条 CD 能自由转动，如图所示。当直流电流按如图所示方向通入两
条导线时，CD 导线将(　　)
A．顺时针方向转动，同时靠近导线 AB
B．顺时针方向转动，同时离开导线 AB
C．逆时针方向转动，同时离开导线 AB
D．逆时针方向转动，同时靠近导线 AB
解析：选D　根据电流方向相同时导线相互吸引、相反时相互排斥，可知 CD 导线将
沿逆时针方向转动，同时靠近导线 AB，所以 D正确。
7．[多选]如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线
成θ＝30°角，导线中通过的电流为 I，为了增大导线所受的安培力，可
采取的办法是(　　)
A．增大电流 I
B．增加直导线的长度
C．使导线在纸面内顺时针转 30°角
D．使导线在纸面内顺时针转 45°角
解析：选AB　由公式 F＝BIlsin θ知，当增大电流时，可增大通电导线所受的安培力，
故A正确；由公式 F＝BIl sin θ 知，当增加直导线的长度时，可增大通电导线所受的安培
力，故 B正确；当使导线在纸面内顺时针转 30°时，导线沿垂直磁场方向投影长度为零，
则所受安培力为零，故 C错误；当使导线在纸面内顺时针转 45°时，导线沿垂直磁场方向
投影长度缩短，则所受安培力变小，故 D错误。
8．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧
将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为 F1。现在磁铁上方中心偏
左位置固定一通电导线，电流方向垂直纸面向里，当加上电流后，台秤读数
为F2，则以下说法正确的是(　　)
A．F1>F2B．F1<F2
C．弹簧长度将变长 D．弹簧长度将不变
解析：选A　选通电导线为研究对象，根据左手定则判断可知，通电导线所受安培力
方向为斜向右下方，根据牛顿第三定律分析得知，磁铁受到的安培力方向斜向左上方，则
磁铁将向左运动，弹簧被压缩，所以长度将变短，故 C、D错误；由于磁铁受到的安培力
方向斜向左上方，对台秤的压力减小，则 F1>F2，故 A正确，B错误。
9．[多选]超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪声船。电磁船的简化原理图如图
所示，MN 和CD 是与电源相连的两个电极，MN 与CD 之间的部分区域有垂直纸面向里的
匀强磁场(磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，通电的海水会受到安培力的作
用，船体就在海水的反作用力推动下运动。以下说法正确的是(　　)
A．电磁船将电能转化为船的机械能，效率可高达100%
B．仅改变电流的方向，就能控制船前进或者后退
C．仅将磁场方向改变90°，就能控制船前进或者后退
D．仅将磁场方向改变180°，就能控制船前进或者后退
解析：选BD　电磁船的工作原理是：通电的海水受到向后的安培力作用，获得一定
的速度，根据牛顿第三定律可知，船体同时受到相反方向的作用力，使船体向前运动。由
于有一部分电能转化为海水的动能，电磁船将电能转化为船的机械能的效率不可能达到
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