高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 5_3 探究电流周围的磁场学业分层测评 沪科版选修3-1
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探究电流周围的磁场
(建议用时:45分钟)
[学业达标]
1. (2016·临汾高二检测)如图535所示,把一条导线平行地放在磁针的上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转.发现这个实验现象的物理学家是( )
图535
A.牛顿B.爱因斯坦
C.奥斯特D.居里夫人
【解析】发现电流能使小磁针偏转的物理学家是奥斯特.故C正确.
【答案】C
2.(多选)通有恒定电流的长直螺线管,下列说法中正确的是( )
A.该螺线管内部是匀强磁场
B.该螺线管外部是匀强磁场
C.放在螺线管内部的小磁针静止时,小磁针N极指向螺线管的N极
D.放在螺线管外部中点处的小磁针静止时,小磁针N极指向螺线管的N极
【解析】长直螺线管内部中间部分是匀强磁场,在磁场中小磁针的N极指向就是该处磁场的方向.
【答案】AC
3. (2016·内江高二检测)如图536所示为一通电螺线管,a、b、c是通电螺线管内、外的三点,则三点中磁感线最密处为( )
图536
A.a处B.b处
C.c处D.无法判断
【解析】通电螺线管的磁场类似于条形磁铁的磁场,内部最强,两端外侧稍弱,外部的中间部分最弱.
【答案】A
4.闭合开关S后,小磁针静止时N极指向如图537所示,那么图中电源的正极( )
图537
A.一定在a端B.一定在b端
C.在a端或b端均可D.无法确定
【解析】磁铁外面的磁感线分布与通电螺线管相似,由安培定则即可判断电源的正极在a端.
【答案】A
5.直线电流周围的磁场,其磁感线分布和方向用下列哪个图来表示最合适( )
【解析】由安培定则可判断A、C错误;直线电流周围的磁感线的分布,由近及远,由密逐渐变疏,而不是等距的同心圆,B错误,D正确.
【答案】D
6.如图538所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( )
【导学号:37930062】
图538
A.小磁针N极向里转
B.小磁针N极向外转
C.小磁针在纸面内向左摆动
D.小磁针在纸面内向右摆动
【解析】由安培定则可判断小磁针所在处电流的磁场方向向里,而小磁针N极的受力方向与磁场方向相同,故小磁针N极向里转,S极向外转,故选A.
【答案】A
7.如图539所示,两根长直通电导线互相平行,电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处,且A、B两点处于同一水平面上.两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B,则C处磁场的总磁感应强度的大小和方向是( )
图539
A.B竖直向上B.B水平向右
C.3B水平向右
D.3B竖直向上
【解析】由安培定则可判断出A和B在C处的磁场分别垂直于AC和BC连线,如图所示.由矢量叠加原理可求出C处磁场的总磁感应强度的大小为3B,方向水平向右.
【答案】C
8.在图5310中,分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向,请画出对应的磁感线(标上方向)或电流的方向.
图5310
【解析】根据安培定则,各图中电流方向和磁感线方向判定如图所示.
【答案】见解析
[能力提升]
9.如图5311所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近,磁铁处于水平位置并和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心,线圈将( )
图5311
A.转动同时靠近磁铁
B.转动同时离开磁铁
C.不转动,只靠近磁铁
D.不转动,只离开磁铁
【解析】把环形电流等效成一个小磁针,由安培定则知,此小磁针的N极向里S极向外.条形磁铁的N极吸引小磁针的S极排斥N极,故线圈将发生转动同时靠近磁铁.从上面观察的俯视图如图所示.答案为A.
【答案】A
10. (多选)(2015·上海静安区高二检测)如图5312所示,回形针系在细线下端被磁铁吸引,下列说法正确的是( )
图5312
A.回形针下端为N极
B.回形针两端出现感应电荷
C.现用点燃的火柴对回形针加热,过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了,原因是回形针加热后,分子电流排列无序了
D.用点燃的火柴对回形针加热,回形针不被磁铁吸引,原因是回形针加热后,分子电流消失了
【解析】回形针被磁化后的磁场方向与条形磁铁磁场方向一致,故回形针的下端为N 极,A对,B错.对回形针加热,回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了,故C对,D 错.
【答案】AC
11.在纸面上有一个等边三角形ABC,在B、C顶点处是通有相同电流的两根长直导线,导线垂直于纸面放置,电流方向如图5313所示,每根通电导线在三角形的A点产生的磁感应强度大小为B,则三角形A点的磁感应强度大小为________,方向为________.若C 点处的电流方向反向,则A点处的磁感应强度大小为________,方向为________. 【导学号:37930063】
图5313
【解析】如图所示,由安培定则知B处导线在A点的磁感应强度方向水平偏下30°,
C 处导线在A 点的磁感应强度方向水平偏上30°,由平行四边形定则可以求得合磁感应强度
沿水平方向向右,
大小为B 1=2B cos 30°=
3B .
当C 处的电流反向时,如图所示.
由平行四边形定则可知合磁感应强度的方向沿竖直向下方向,大小等于B . 【答案】
3B 水平向右 B 竖直向下
12.三根平行长直导线,分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点,如图5314所示.现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B ,则该处实际磁感应强度的大小如何?方向如何?
图5314
【解析】 根据安培定则,I 1和I 3在O 点处产生的磁感应强度的方向相同,大小均为B ,合成大小为2B ,I 2在O 点产生的磁感应强度与它们垂直,如图所示.由大小均为B 可知,
O 点处实际磁感应强度的大小B 0=2B 2+B 2=5B .
设B 0与斜边夹角为α,则:tan α=2B
B
=2.
所以α=arctan 2,即为B 0的方向. 【答案】 5B 方向与斜边夹角为arctan 2