6.4 磁场对电流的作用 同步作业 -2025-2026学年高二上学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

主题六 电与磁及其应用 第四节 磁场对电流的作用 同步作业 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求） 1. 磁场对通电导体的作用力被称为安培力，下列关于安培力的说法，正确的是（ ） A. 只要通电导体在磁场中，就一定受到安培力 B. 安培力的大小与磁场的磁感应强度成正比 C. 安培力的方向与电流方向、磁场方向都平行 D. 建筑用电磁阀门的工作原理与安培力无关 2. 用左手定则判断安培力的方向时，下列操作规范的是（ ） A. 让磁场线从手背进入，四指指向电流方向 B. 让磁场线从掌心进入，拇指指向电流方向 C. 让磁场线从掌心进入，四指指向电流方向 D. 让磁场线从手背进入，拇指指向电流方向 3. 一根通电直导线垂直放入匀强磁场中，若仅将导线中的电流增大为原来的2倍，导线受到的安培力将（ ） A. 增大为原来的2倍 B. 减小为原来的1/2 C. 保持不变 D. 增大为原来的4倍 4. 建筑施工中电磁起重机的核心工作原理，是利用了（ ） A. 通电导体在磁场中受到安培力作用 B. 电荷在电场中受到电场力作用 C. 磁体之间的相互吸引作用 D. 电流的磁效应产生强磁场 5. 匀强磁场中，一根长度为L的通电直导线，电流方向与磁场方向夹角为0°，则导线受到的安培力大小为（ ） A. BIL B. 0 C. BILsin0° D. BILcos0° 6. 关于安培力大小的计算公式F=BIL，下列适用条件正确的是（ ） A. 适用于所有磁场和任意放置的通电导体 B. 适用于匀强磁场，且通电导体垂直于磁场方向放置 C. 适用于非匀强磁场，且通电导体平行于磁场方向放置 D. 适用于所有磁场，且通电导体平行于磁场方向放置 7. 某匀强磁场的磁感应强度B=0.3T，一根长度0.2m的通电直导线垂直放入磁场，电流为5A，导线受到的安培力大小为（ ） A. 0.03N B. 0.3N C. 3N D. 30N 8. 通电线圈在匀强磁场中受到安培力的作用会发生转动，其根本原因是（ ） A. 线圈各边受到的安培力大小相等 B. 线圈各边受到的安培力方向相反，形成力矩 C. 线圈受到的合安培力不为零 D. 磁场对线圈的引力大于斥力 9. 建筑电气中的电动机，其转子线圈在磁场中转动时，线圈两侧的导体受到的安培力方向（ ） A. 相同，使线圈匀速转动 B. 相反，形成转动的力矩 C. 垂直于磁场方向，大小不等 D. 平行于电流方向，相互抵消 10. 一根通电直导线在匀强磁场中受到的安培力为F，若将导线长度增大为原来的2倍，电流减小为原来的1/2，磁感应强度不变，且导线仍垂直磁场放置，此时安培力大小为（ ） A. F/2 B. 2F C. F D. 4F 11. 下列机械建筑设备中，不是利用磁场对电流的作用（安培力）工作的是（ ） A. 电磁制动闸 B. 直流电动机 C. 电磁起重机 D. 动圈式扬声器 12. 匀强磁场中，通电直导线受到的安培力方向垂直于纸面向里，若仅将电流方向反向，其他条件不变，安培力的方向将（ ） A. 垂直于纸面向外 B. 保持垂直于纸面向里 C. 水平向右 D. 水平向左 二、填空题（本题共6小题，每空2分，共24分） 13. 磁场对通电导体的作用力叫做__________，其方向由__________定则判断，该定则反映了安培力方向与__________方向、__________方向三者之间的垂直关系。 14. 匀强磁场中，当通电导体垂直于磁场方向放置时，安培力的计算公式为__________；当导体与磁场方向成θ角时，安培力的计算公式为__________，其中θ为__________与__________的夹角。 15. 通电导体在磁场中不受安培力的条件是__________，此时导体中的电流方向与磁场方向__________（选填“平行”或“垂直”）。 16. 通电线圈在匀强磁场中，各边受到的安培力的__________为零，但会产生__________，使线圈绕转轴转动，这是电动机、电磁摆的核心工作原理。 17. 建筑施工用电磁制动系统中，通电导体在磁场中受到的安培力方向与导体的运动方向__________，从而产生__________作用，使运动的机械部件减速直至停止。 18. 某匀强磁场B=0.4T，一根通电直导线长0.5m，电流3A，导线与磁场方向成60°角放置，该导线受到的安培力大小为__________N；若将导线垂直磁场放置，安培力将__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 三、简答题（本题共2小题，每小题8分，共16分） 19. 结合机械建筑专业知识，画出“通电直导线垂直放入匀强磁场中”的示意图（标注磁场方向、电流方向、安培力方向），并简述左手定则的具体操作步骤；说明安培力大小与电流、磁感应强度的关系。 20. 建筑施工现场的塔吊常配备电磁制动装置，避免塔吊吊臂因重力自行转动，结合磁场对电流的作用，解释该制动装置的工作原理，并说明制动过程中的能量转化情况。 四、综合应用题（本题共2小题，第21题10分，第22题14分，共24分） 21. 匀强磁场中，磁感应强度B=0.6T，方向水平向左，一根长度L=0.3m的通电直导线垂直放入该磁场中，导线中的电流I=4A，回答下列问题： （1）求导线受到的安培力大小； （2）若电流方向垂直纸面向外，用左手定则判断安培力的方向； （3）若将导线与磁场方向成30°角放置，其他条件不变，求此时导线受到的安培力大小。 22. 结合磁场对电流的作用的知识和机械建筑专业应用，回答下列问题： （1）某建筑用直流电动机的定子磁场为匀强磁场，B=0.8T，转子上一根导体棒长0.25m，垂直磁场放置，通入电流10A，求该导体棒受到的安培力大小； （2）电磁起重器的铁芯内部为匀强磁场，一根通电导线长1.2m，垂直磁场放置时受到的安培力为720N，已知磁场的磁感应强度B=1.0T，求导线中的电流大小； （3）建筑电气中，一根水平放置的通电导线通入竖直向上的电流，处于水平向右的匀强磁场中，判断导线受到的安培力方向，并画出示意图； （4）机械加工中的电磁离合器，通过控制电流的通断实现离合，结合安培力的知识解释其工作原理，并说明电流断开时离合器的状态变化。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1. B 2. C 3. A 4. A 5. B 6. B 7. B 8. B 9. B 10. C 11. C 12. A 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 安培力；左手；电流；磁感应强度（磁场） 14. F=BIL；F=BILsinθ；电流方向；磁场方向 15. 电流方向与磁场方向平行；平行 16. 合力；力矩 17. 相反；阻碍 18. 0.52；增大 三、简答题（每小题8分，共16分） 19. 示意图描述：画水平向右的匀强磁场线（标注B），垂直磁场线画一根竖直的通电直导线（标注L），导线中电流方向竖直向上（标注I），根据左手定则，安培力方向垂直纸面向外（标注F）；磁场线、电流方向、安培力方向三者两两垂直。 左手定则操作步骤：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，且所有手指与手掌在同一平面内；让磁场线从掌心垂直进入，四指指向通电导体中的电流方向，此时拇指所指的方向就是导体受到的安培力方向。 安培力的大小关系：在匀强磁场中，当导线垂直磁场放置时，安培力大小与磁场的磁感应强度B、导线中的电流I、导线的有效长度L均成正比，即F随B、I、L的增大而增大。 20. 工作原理：塔吊电磁制动装置包含电磁铁和与吊臂转轴相连的通电导体盘，当塔吊正常工作时，制动装置不通电，无磁场产生，导体盘不受安培力，吊臂可自由转动；当需要制动时，给电磁铁通电产生匀强磁场，同时给导体盘通入电流，导体盘在磁场中受到安培力作用，且安培力方向与导体盘的转动方向相反，对转轴产生阻碍力矩，使吊臂的转动速度逐渐减小，实现制动。 能量转化情况：塔吊吊臂的机械能（动能、重力势能）先通过安培力做功转化为导体盘的电能，再通过电流的热效应转化为内能，最终内能散发到空气中，实现机械能的消耗，完成制动。 四、综合应用题（共24分） 21. （1）导线垂直磁场放置，安培力大小F=BIL=0.6T×4A×0.3m=0.72N （2）左手定则判断：磁场线从掌心（左侧）进入，四指指向电流方向（垂直纸面向外），拇指指向竖直向上，即安培力方向为竖直向上。 （3）导线与磁场成30°角，安培力大小F=BILsin30°=0.6T×4A×0.3m×0.5=0.36N 答：（1）0.72N；（2）竖直向上；（3）0.36N。 22. （1）导体棒垂直磁场放置，安培力F=BIL=0.8T×10A×0.25m=2N （2）由F=BIL得，电流I=F/BL=720N/(1.0T×1.2m)=600A （3）安培力方向：垂直纸面向里；示意图：画水平向右的磁场线（标注B），导线水平放置且电流方向竖直向上（标注I），安培力方向垂直纸面向里（标注F），三者两两垂直。 （4）工作原理：电磁离合器的主动端和从动端分别连接通电线圈和金属导体片，当接通电流时，线圈产生匀强磁场，金属导体片在磁场中受到安培力作用，向线圈方向运动，使主动端与从动端紧密接触，实现动力传递（离合器合）；状态变化：当电流断开时，线圈的磁场消失，导体片不再受到安培力，在复位弹簧的作用下与主动端分离，动力传递中断（离合器离）。 答：（1）2N；（2）600A；（3）垂直纸面向里，示意图见解析；（4）工作原理与状态变化见解析。 学科网（北京）股份有限公司 $