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課時(shí)分層作業(yè)(五) 奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示 [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (15分鐘　50分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題7分) 1．某同學(xué)做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，把小磁針?lè)旁谒降耐娭睂?dǎo)線的下方，當(dāng)通電后發(fā)現(xiàn)小磁針不動(dòng)，稍微用手撥動(dòng)一下小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)180后靜止不動(dòng)．由此可知，通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是(　　) A．自東向西　　　 B．自南向北 C．自西向東 D．自北向南 D　[通電前小磁針指南北，通電后小磁針不動(dòng)，說(shuō)明通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)還在南北方向，稍微用手撥動(dòng)一下小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)180后靜止不動(dòng)，說(shuō)明通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)方向相反，故D正確. ] 2．在做“奧斯特實(shí)驗(yàn)”時(shí)，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是(　　) A．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長(zhǎng)線上 B．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的正下方 C．導(dǎo)線沿南北方向放置在磁針的正上方 D．導(dǎo)線沿東西方向放置在磁針的正上方 C　[導(dǎo)線南北放置時(shí)，其正下方的磁場(chǎng)恰好沿東西方向，磁針偏轉(zhuǎn)比較明顯．] 3．小劉同學(xué)用鐵釘與漆包線繞成電磁鐵，當(dāng)接通電路后，放在其上方的小磁針N極立即轉(zhuǎn)向左側(cè)，如圖1513所示．則此時(shí)(　　) 圖1513 A．導(dǎo)線A端接電池正極 B．鐵釘左端為電磁鐵的N極 C．鐵釘內(nèi)磁場(chǎng)方向向右 D．漆包線內(nèi)電流由A流向B C　[小磁針靜止時(shí)N極指向?yàn)樵撎幋艌?chǎng)方向，根據(jù)通電螺線管磁場(chǎng)分布知，鐵釘右端為電磁鐵N極，左端為S極，再根據(jù)安培定則知C項(xiàng)正確．] 4．(多選)如圖1514所示，金屬棒MN放置在處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩條平行金屬導(dǎo)軌上，與金屬導(dǎo)軌組成閉合回路，當(dāng)回路通有電流(電流方向如圖中所示)時(shí)，關(guān)于金屬棒受到安培力F的方向和大小，下列說(shuō)法中正確的有(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082027】 圖1514 A．F方向向右 B．F方向向左 C．增大電流強(qiáng)度，F(xiàn)增大 D．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，F(xiàn)減小 AC　[根據(jù)左手定則知F的方向向右．增大電流強(qiáng)度或增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，都能使F增大．] 5．(多選)如圖1515所示，通電直導(dǎo)線處在蹄形磁鐵兩極間，受到力F的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖1515 A．這個(gè)力F是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的 B．這個(gè)力F沒(méi)有反作用力 C．這個(gè)力F的反作用力作用在通電導(dǎo)線上 D．這個(gè)力F的反作用力作用在蹄形磁鐵上 AD　[磁體間、電流間、磁體與電流間的作用力都是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的，所以A是對(duì)的；力的作用是相互的，任何一個(gè)力都有施力物體和受力物體，導(dǎo)線在蹄形磁鐵間受到的這個(gè)力也不例外，它的施力物體是蹄形磁鐵，受力物體是通電導(dǎo)線，所以這個(gè)力的反作用力作用于蹄形磁鐵上，B、C是錯(cuò)的，D是對(duì)的．] 6．在赤道上，地磁場(chǎng)可以看作是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是510－5T.如果赤道上有一條沿東西方向的直導(dǎo)線，長(zhǎng)40 m，載有20 A的電流，地磁場(chǎng)對(duì)這根導(dǎo)線的作用力大小是(　　) A．410－8N B．2.510－5N C．910－4N D．410－2N D　[磁場(chǎng)方向是南北方向，電流方向是東西方向，它們相互垂直，可以利用公式F＝BIL來(lái)計(jì)算此安培力的大小，其大小為F＝BIL＝510－52040 N＝410－2N.] 二、非選擇題(8分) 7．如圖1516所示，在水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放入矩形線框abcd，線框可繞其中心軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，若線框中通入圖中所示電流．試判斷此時(shí)線框的轉(zhuǎn)動(dòng)方向．(從上向下看) 圖1516 [解析]　據(jù)左手定則，讓磁感線穿入手心，四指指向電流方向，則大拇指所指的方向即通電導(dǎo)線所受安培力方向．由此可判斷此時(shí)：ab邊受安培力方向垂直紙面向里，dc邊受安培力方向垂直紙面向外，而ad邊和bc邊平行磁場(chǎng)方向，所以此時(shí)不受安培力作用，因此線框ab邊向里轉(zhuǎn)，cd邊向外轉(zhuǎn)，即從上向下看線框順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)． [答案]　從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) [能力提升練] (25分鐘　50分) 一、選擇題(本題共4小題，每小題7分) 1．1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)，把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方(如圖1517 所示)，給導(dǎo)線通電時(shí)，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣．這說(shuō)明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為電流的磁效應(yīng)．以下哪種情況比較正確地反映了奧斯特實(shí)驗(yàn)？實(shí)際做一下進(jìn)行驗(yàn)證．(　　) 電流能使磁針偏轉(zhuǎn) 圖1517 A．電流流向由南向北時(shí)，其下方的小磁針N極偏向東邊 B．電流流向由東向西時(shí)，其下方的小磁針N極偏向北邊 C．電流流向由南向北時(shí)，其下方的小磁針N極偏向西邊 D．電流流向由西向東時(shí)，其下方的小磁針N極偏向北邊 C　[為使小磁針能產(chǎn)生明顯的偏轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使電流流向沿南北方向，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)電流流向由南向北時(shí)，由安培定則判斷其下方的磁場(chǎng)方向由東向西，故小磁針N極指向西邊，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確．] 2．摩擦產(chǎn)生靜電，會(huì)給人們生活帶來(lái)許多麻煩，甚至對(duì)人的生命構(gòu)成危害．一些高大的建筑物都裝有避雷針就是為了防止雷電的危害．假設(shè)在赤道上某處有一豎直的避雷針，當(dāng)帶有正電的烏云經(jīng)過(guò)避雷針的上方時(shí)，避雷針開(kāi)始放電，則地磁場(chǎng)對(duì)避雷針的作用力方向?yàn)?　　) A．正南　　　B．正東 C．正西　　　D．正北 B　[當(dāng)帶有正電的烏云經(jīng)過(guò)避雷針的上方時(shí)，在避雷針上端產(chǎn)生的感應(yīng)電荷是負(fù)電荷，它會(huì)通過(guò)針尖逐漸放出，比較緩慢地中和云層所帶的正電荷，即避雷針中電流向下．赤道上空的磁感線由南向北，據(jù)左手定則可判斷地磁場(chǎng)對(duì)避雷針的作用力方向指向正東．] 3．為了判斷一個(gè)未知正負(fù)極的蓄電池極性，某同學(xué)將該蓄電池通過(guò)電阻跟螺線管連接起來(lái)，發(fā)現(xiàn)小磁針的N極立即向螺線管偏轉(zhuǎn)，如圖1518所示．用M、N和P、Q分別表示蓄電池和螺線管兩極，下列判斷正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082028】 圖1518 A．電源M端為正極 B．電源N端為正極 C．螺線管P端為S極 D．螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由P指向Q B　[小磁針的N極向螺線管偏轉(zhuǎn)說(shuō)明小磁針?biāo)谖恢么艌?chǎng)方向向左，即螺線管P端為N極，Q端為S極，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在螺線管的內(nèi)部磁場(chǎng)方向由S極指向N極，所以螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由Q指向P，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則可知，在電源外部電流從N流向M，電源N端為正極，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確．] 4．如圖1519所示，兩個(gè)同樣的導(dǎo)線環(huán)同軸平行懸掛，相隔一小段距離，當(dāng)同時(shí)給兩導(dǎo)線環(huán)通以同向電流時(shí)，兩導(dǎo)線環(huán)將(　　) 圖1519 A．相吸引 B．相排斥 C．保持靜止 D．邊吸引邊轉(zhuǎn)動(dòng) A　[把環(huán)形電流等效成小磁針，由安培定則知左側(cè)小磁針S極對(duì)著右側(cè)小磁針N極，相互吸引，A正確．] 二、非選擇題(本題共2小題，共22分) 5．(10分)某班的一物理實(shí)驗(yàn)小組為探究電與磁的關(guān)系進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)探究，他們選用的器材有干電池組、導(dǎo)線、小燈泡、電流表、開(kāi)關(guān)等，他們將上述器材串聯(lián)，并利用支架把電路中的一根導(dǎo)線豎直放置，在豎直導(dǎo)線四周的水平平臺(tái)上放置了許多很小的小磁針．然后閉合開(kāi)關(guān)，觀察到小燈泡發(fā)光，小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)． 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)在電路中連接小燈泡的主要目的是________________________________ (選填“知道電路是否接通”或“避免電路發(fā)生短路”)． (2)通電豎直導(dǎo)線周?chē)男〈裴槶h(huán)繞導(dǎo)線形成一個(gè)______________________ ________________. (3)改變導(dǎo)線的電流方向，則小磁針的偏轉(zhuǎn)方向____________________． 小磁針環(huán)繞導(dǎo)線形成的圖形仍是一個(gè)________． (4)通電豎直導(dǎo)線的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明電流能夠產(chǎn)生________． (5)如果豎直導(dǎo)線中的電流方向由下向上時(shí)，它周?chē)男〈裴槺睒O的環(huán)繞方向是逆時(shí)針?lè)较颍敲?，豎直導(dǎo)線中的電流方向由上向下時(shí)，導(dǎo)線周?chē)男〈裴槺睒O的環(huán)繞方向是________． (6)該實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)實(shí)際上是丹麥科學(xué)家________發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程． [解析]　(1)因?qū)Ь€、電流表電阻太小，應(yīng)在電路中串聯(lián)一個(gè)限流電阻，避免電路發(fā)生短路．本電路中小燈泡就是替代限流電阻的． (2)通電導(dǎo)線周?chē)拇鸥芯€是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，所以小磁針環(huán)繞導(dǎo)線形成一個(gè)圓圈． (3)改變導(dǎo)線中的電流方向，則小磁針周?chē)膱A形磁感線的方向隨之改變，因此小磁針偏轉(zhuǎn)方向改變，但仍然是一個(gè)圓圈． (4)通電導(dǎo)線附近的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)． (5)通電直導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的磁感線的方向與電流方向有關(guān)，電流方向改變時(shí)其磁感線方向也改變．電流方向由上向下時(shí)，導(dǎo)線周?chē)男〈裴槺睒O的環(huán)繞方向變?yōu)轫槙r(shí)針?lè)较颍? (6)該實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)實(shí)際上是奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程． [答案]　(1)避免電路發(fā)生短路　(2)圓圈 (3)發(fā)生改變　圓圈　(4)磁場(chǎng)　(5)順時(shí)針?lè)较? (6)奧斯特 6．(12分)如圖1520所示，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng).已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，導(dǎo)體棒的電阻為R，其余電阻不計(jì)．磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)體棒斜向上，與水平面間的夾角為θ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求軌道對(duì)導(dǎo)體棒的支持力和摩擦力的大小. 圖1520 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082029】 [解析]　棒的受力分析圖如圖所示． 由閉合電路歐姆定律有：I＝ 由安培力公式有：F＝BIL 由共點(diǎn)力平衡條件有： Fsin θ＝f FN＋Fcos θ＝mg 聯(lián)立以上各式可解得：f＝ FN＝mg－. [答案]　mg－