高中物理 第2章 打开电磁联系的大门 2_2 安培力与磁感应强度 2_3改写通信史的发明-电报和电话学业达标测评

2.2 安培力与磁感应强度 2.3改写通信史的发明-电报和电话
(建议用时：45分钟)
1．如图2­2­8所示，用一块蹄形磁铁靠近发光的白炽灯，灯丝会持续颤抖，产生上述现象的原因主要是灯丝受到了( )
图2­2­8
A．重力
B．电场力
C．恒定的安培力
D．变化的安培力
【解析】白炽灯灯丝中通有电流，在外加磁场中受到变化的安培力作用而颤抖．【答案】 D
2．各地地磁场磁感应强度(水平分量)B x有所不同，可以在相关手册上查到．下表给出我国几个城市的B x值．
( ) A．北京B．广州
C．上海D．武汉
【解析】由安培力公式F＝BIL可知同一根通电直导线竖直放置时，地磁场磁感应强度水平分量B x越大，导线所受安培力越大，故导线在广州所受磁场力最大，B正确．【答案】 B
3．关于对通电直导线所受安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )
A．F、B、I三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I
C．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I
D．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
【解析】由左手定则可知力F垂直平面BI，但B和I不一定垂直，故选项B正确．【答案】 B
4．如图2­2­9所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，
分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有( )
图2­2­9
A．Φ1>Φ2
B．Φ1＝Φ2
C．Φ1<Φ2
D．无法判断
【解析】磁通量定义式中的S应理解为处于磁场中的有效面积，由于环1和环2处在磁场中的面积相同，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2，故B选项正确．【答案】 B
5．(多选)在一根长为0.2 m的直导线中通入2 A的电流，将导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是
( ) 【导学号：22940017】A．0.4 N B．0.2 N
C．0.1 N D．0
【解析】当导线与磁场方向垂直时，有效长度l最大，安培力最大，F max＝BIl＝0.5×2×0.2 N＝0.2 N；当导线与磁场方向平行时，有效长度l＝0，此时安培力最小，F min ＝0；所以安培力大小的范围是0≤F≤0.2 N，故B，C，D均正确．
【答案】BCD
6．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如图2­2­10中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述线状态的四个图示中正确的是( )
图2­2­10
【解析】 根据左手定则可得只有D 正确．
【答案】 D
7．如图2­2­11所示，质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的导轨上，导轨宽为d ，杆ab 与导轨间的摩擦因数为μ，有电流时，ab 恰好在导轨上静止，下图是它的四个侧视图，标出四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )
图2­2­11
【解析】 因杆ab 静止在导轨上，所受合力为零，若杆ab 的支持力和磁场对ab 的安培力的合力可能为零，则ab 杆与导轨之间的摩擦力就可能为零，对A 、B 、C 、D 四个图中杆ab 进行受力分析知，选项A 、B 图中杆ab 与导轨之间的摩擦力可能为零．
【答案】 AB
8．如图2­2­12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＝45
，回路面积为S ，磁感应强度为B ，则通过线框的磁通量为________．
图2­2­12
【解析】由于Φ＝BS中S为垂直于磁场方向的面积，因此Φ＝BS sin α＝4
5 BS.
【答案】4
5 BS
9．如图2­2­13所示，在同一水平面的两导轨相互平行，处在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 A时，金属棒能获得2 m/s2的加速度．则磁场的磁感应强度为多少？
图2­2­13
【解析】对金属棒进行受力分析，利用牛顿第二定律可得：
当金属棒中的电流为5 A时，BI1L－F阻＝0
当金属棒中的电流为8 A时，BI2L－F阻＝ma
由以上两式得B＝
ma
I 2－I1L
＝
3.6×2
－
T＝1.2 T.
【答案】 1.2 T
磁悬浮列车
磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类．
常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁悬浮列车transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右．列车速度可达每小时400～500千米，适合于城市间的长距离快速运输．
超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表．它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500千米以上．。