磁场对电流的作用（练习）-高教版第三版《物理（通用类）》【上好课】（原卷版+解析版）

高教版第三版《物理（通用类）》 主题五 电与磁及其应用 5.4磁场对电流的作用 一、选择题 1. 一根沿南北方向放置的水平直导线处在水平向东的匀强磁场中，导线受到的安培力竖直向上。导线中的电流方向是（　　） 由南向北 由北向南 竖直向上 竖直向下 2. 一段有效长度为 的直导线垂直放入匀强磁场，导线中电流为 ，所受安培力为 。该磁场的磁感应强度为（　　） 3. 研究安培力与磁感应强度的关系，下列操作正确的是（　　） 同时改变磁感应强度和电流，只比较安培力 保持电流、有效长度和夹角不变，只改变磁感应强度 保持磁感应强度不变，同时改变电流和有效长度 只保持导线材料不变，其他条件任意改变 4. 磁电式仪表接入稳定电流后，指针偏转一段角度并停在某刻度。指针能够停下来的直接原因是（　　） 线圈中的电流自动变为零 磁场在指针偏转后自动消失 弹簧力矩与安培力矩达到平衡 换向器不断改变线圈中的电流方向 二、填空题 5. 导线与磁场垂直，磁感应强度和电流保持不变。导线在磁场中的有效长度由 增至 ，若原来受到的安培力为 ，则后来受到的安培力为______ 。 6. 一段通电直导线在匀强磁场中受到非零安培力，据此可以排除导线与磁场方向______，但不能据此断定二者一定______。 7. 直流电动机工作时，主要把电能转化为______能；为使线圈保持原来的转动趋势，需要由______在适当位置改变线圈中的电流方向。 8. 磁电式仪表正常偏转时突然断开电路，线圈中的安培力矩随即变为______，指针在螺旋弹簧作用下回到______位置。 一、选择题 9. 导线始终与磁场垂直。磁感应强度变为原来的倍，电流变为原来的倍，有效长度变为原来的倍，则安培力变为原来的（　　） 倍 倍 倍 倍 10. 某小组在导线与磁场垂直时记录四组数据：第组为 、 、 、 ；第组为 、 、 、 ；第组为 、 、 、 ；第组为 、 、 、 。要研究安培力与电流的关系，应比较（　　） 第、组 第、组 第、组 第、组 11. 某灵敏磁电式表头的线圈导线很细。若未经限流或扩大量程就让较大电流通过表头，最可能出现的后果是（　　） 指针偏角变小，灵敏度提高 安培力矩消失，指针始终回零 线圈可能过热受损，表头不能正常工作 换向器自动改变电流方向，保护线圈 二、填空题 12. 一段水平直导线中的电流由南向北，所受安培力水平向西。用左手定则反推，磁场方向应为竖直向______。 13. 同一磁电式表头中， 电流使指针偏转小格。在弹簧弹性限度内，若电流增至 ，指针应偏转______小格；保持电流大小不变但反向，指针的偏转方向将______。 14. 直流电动机的换向器若不能在线圈转到适当位置时改变电流方向，安培力矩将不能持续维持原来的______趋势，线圈可能出现振荡或______。 三、解答题 15. 某小组把有效长度为 的直导线垂直放入同一匀强磁场，测得电流分别为 、 、 时，安培力分别为 、 、 。回答：（）这些数据说明安培力与电流有什么关系？（）求该磁场的磁感应强度。（）若改用有效长度为 的导线并通入 电流，导线仍与磁场垂直，求安培力。 　 　 　 学科网（北京）股份有限公司 $ 高教版第三版《物理（通用类）》 主题五 电与磁及其应用 5.4磁场对电流的作用 一、选择题 1. 一根沿南北方向放置的水平直导线处在水平向东的匀强磁场中，导线受到的安培力竖直向上。导线中的电流方向是（　　） 由南向北 由北向南 竖直向上 竖直向下 【答案】 【解析】用左手定则反推电流方向：让磁感线由手背穿入手心，大拇指指向竖直上方，此时四指由北指向南，因此电流方向为由北向南。 2. 一段有效长度为 的直导线垂直放入匀强磁场，导线中电流为 ，所受安培力为 。该磁场的磁感应强度为（　　） 【答案】 【解析】导线与磁场垂直，可用安培定律。由 ，故选。 3. 研究安培力与磁感应强度的关系，下列操作正确的是（　　） 同时改变磁感应强度和电流，只比较安培力 保持电流、有效长度和夹角不变，只改变磁感应强度 保持磁感应强度不变，同时改变电流和有效长度 只保持导线材料不变，其他条件任意改变 【答案】 【解析】研究安培力与磁感应强度的关系时，只能改变磁感应强度；电流、磁场中的有效长度以及导线与磁场的夹角都应保持不变。 4. 磁电式仪表接入稳定电流后，指针偏转一段角度并停在某刻度。指针能够停下来的直接原因是（　　） 线圈中的电流自动变为零 磁场在指针偏转后自动消失 弹簧力矩与安培力矩达到平衡 换向器不断改变线圈中的电流方向 【答案】 【解析】线圈偏转时螺旋弹簧产生阻碍转动的力矩。弹簧力矩随偏转增大，直到与安培力矩平衡，线圈和指针便停在相应刻度。 二、填空题 5. 导线与磁场垂直，磁感应强度和电流保持不变。导线在磁场中的有效长度由 增至 ，若原来受到的安培力为 ，则后来受到的安培力为______ 。 【答案】 【解析】在其他条件不变且导线与磁场垂直时，安培力与有效长度成正比。有效长度变为原来的倍，所以安培力也变为原来的倍，即 。 6. 一段通电直导线在匀强磁场中受到非零安培力，据此可以排除导线与磁场方向______，但不能据此断定二者一定______。 【答案】平行；垂直 【解析】导线与磁场平行时安培力为零，所以非零受力可以排除平行情形；斜交时也可能受到非零安培力，因此不能仅凭受力非零断定二者垂直。 7. 直流电动机工作时，主要把电能转化为______能；为使线圈保持原来的转动趋势，需要由______在适当位置改变线圈中的电流方向。 【答案】机械；换向器 【解析】直流电动机通过安培力矩驱动线圈转动，实现电能向机械能的转化。换向器在线圈转到适当位置时改变电流方向，使新的安培力矩继续维持原转动趋势。 8. 磁电式仪表正常偏转时突然断开电路，线圈中的安培力矩随即变为______，指针在螺旋弹簧作用下回到______位置。 【答案】零；零刻度 【解析】断开电路后线圈中没有电流，安培力矩消失。螺旋弹簧的恢复作用使线圈和指针返回零刻度位置。 一、选择题 9. 导线始终与磁场垂直。磁感应强度变为原来的倍，电流变为原来的倍，有效长度变为原来的倍，则安培力变为原来的（　　） 倍 倍 倍 倍 【答案】 【解析】垂直条件下安培力与磁感应强度、电流和有效长度的乘积成正比。三个倍率相乘为，因此安培力变为原来的倍。 10. 某小组在导线与磁场垂直时记录四组数据：第组为 、 、 、 ；第组为 、 、 、 ；第组为 、 、 、 ；第组为 、 、 、 。要研究安培力与电流的关系，应比较（　　） 第、组 第、组 第、组 第、组 【答案】 【解析】研究安培力与电流的关系时，应保持磁感应强度和有效长度相同。第、组只有电流不同，满足控制变量要求；其他组合还改变了磁感应强度或有效长度。 11. 某灵敏磁电式表头的线圈导线很细。若未经限流或扩大量程就让较大电流通过表头，最可能出现的后果是（　　） 指针偏角变小，灵敏度提高 安培力矩消失，指针始终回零 线圈可能过热受损，表头不能正常工作 换向器自动改变电流方向，保护线圈 【答案】 【解析】磁电式表头灵敏度高，但线圈导线很细，允许通过的电流较小。较大电流会使线圈发热加剧，可能损坏线圈，因此不能把未知大电流直接接入灵敏表头。 二、填空题 12. 一段水平直导线中的电流由南向北，所受安培力水平向西。用左手定则反推，磁场方向应为竖直向______。 【答案】下 【解析】四指由南指向北，大拇指指向西方。要使磁感线垂直穿入手心，磁场应竖直向下。 13. 同一磁电式表头中， 电流使指针偏转小格。在弹簧弹性限度内，若电流增至 ，指针应偏转______小格；保持电流大小不变但反向，指针的偏转方向将______。 【答案】；反向 【解析】同一表头稳定时，安培力矩随电流增大，弹簧平衡力矩随偏转角增大，所以偏转格数与电流成正比。倍率为，偏转格数为；电流反向时安培力矩反向，指针偏转方向也反向。 14. 直流电动机的换向器若不能在线圈转到适当位置时改变电流方向，安培力矩将不能持续维持原来的______趋势，线圈可能出现振荡或______。 【答案】转动；停转 【解析】线圈转过适当位置后，若电流不及时换向，线圈两侧的受力不能继续形成维持原转动方向的力矩，持续转动条件被破坏，因此可能振荡或停转。 三、解答题 15. 某小组把有效长度为 的直导线垂直放入同一匀强磁场，测得电流分别为 、 、 时，安培力分别为 、 、 。回答：（）这些数据说明安培力与电流有什么关系？（）求该磁场的磁感应强度。（）若改用有效长度为 的导线并通入 电流，导线仍与磁场垂直，求安培力。 【答案】（）在磁感应强度、有效长度和夹角不变时，安培力与电流成正比；（） ；（） 。 【解析】（）电流依次增为原来的倍、倍，安培力也依次增为原来的倍、倍，说明控制其他条件不变时安培力与电流成正比。（）由，代入任一组数据得 。（）由，得 。 学科网（北京）股份有限公司 $