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1、1第第 1 1 课时课时 磁场及磁场对电流的作用磁场及磁场对电流的作用1.(2018江苏扬州测试)下列关于磁场、磁感应强度、磁通量说法正确的是( A ) A.小磁针 N 极在某点所受的磁场力方向跟该点的磁感线方向一致 B.磁感线在空中能相交,并且是客观存在的一系列曲线 C.磁感线较密处,磁感应强度较小;磁感线较疏处,磁感应强度较大 D.磁通量的单位是特斯拉 解析:由磁场方向的规定可知,磁针北极在某点所受的磁场力方向跟该点的磁感线方向一致, 选项 A 正确;磁体外部磁感线从磁体北极出来回到南极,任何两条磁感线都不能相交,而且磁 感线不是客观存在的,选项 B 错误;磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感
2、线越密的地方磁场越 强,越疏的地方,磁场越弱,选项 C 错误;磁通量的单位是韦伯,符号为 Wb,选项 D 错误. 2.(2018上海普陀区调研)如图,导线框垂直匀强磁场放置,已知电源电动势 E=6 V、内阻 r=1 ,定值电阻 R=5 ,其余电阻不计.磁感应强度 B=1.5 T,AB 与 CD 相距 d=20 cm,金属 棒 MN 与 CD 间的夹角 = 30,则棒 MN 所受的安培力大小为( A )A.0.6 N B.0.3 N C.0.26 ND.0.15 N解析:通过导体棒的电流为 I= A=1 A,受到安培力为 F=BI=1.51 N=0.6 N,选项 A 正确,B,C,D 错误. 3
3、.(2017广西桂林段考)(多选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,能正 确反映各量间关系的是( BC )解析:F 与 IL 成正比,IL 增大,F 也会增大,选项 A 错误,C 正确;B 由磁场本身决定,不受 F 和 IL 的影响,选项 B 正确,D 错误. 4.如图所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置着一根长直导线,电流方向垂直纸面向外, a,b,c,d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中( B )A.a,b 两点磁感应强度相同 B.b 点磁感应强度最大 C.a 点磁感应强度最大2D.c,d 两点磁感应强度相同 解析:根据安培定则,直线电流产生磁场的磁感应强度如
4、图,根据平行四边形定则,c 点与 d 点合磁感应强度大小相等,方向不同;a 点磁感应强度绝对值最小;b 点磁感应强度等于两个 磁感应强度的代数和,最大,选项 B 正确.5.(2018江苏泰州质检)在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中,要使导体摆 动的幅度增大,以下操作中不可行的是( C )A.增加磁铁的数量 B.增大导体棒中的电流 C.改变导体棒中的电流方向 D.将磁铁更换成磁性较强的 解析:增大安培力即可使导体摆动的幅度增大,根据安培力的公式 F=ILB 可知,增加磁铁的数 量,在磁场中有效长度增加,安培力增加;增大导体棒中的电流,安培力增大;改变导体棒中的 电流方向,只会改变安培
5、力的方向,不会改变安培力的大小;将磁铁更换成磁性较强的,磁感 应强度增强,安培力增大,故选 C. 6.(2017山东菏泽期末)如图所示,五根平行的长直导体棒分别过竖直平面内的正方形的四 个顶点和中心,并和该正方形平面垂直,各导体棒中均通有大小相等的电流,方向如图所示, 则中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是( B )A.水平向右B.水平向左 C.竖直向下D.竖直向上 解析:根据题意,由右手螺旋定则对角导线电流产生磁场正好相互叠加,如图所示,由矢量的 合成法则,则得磁场方向竖直向下,根据左手定则可知,中心处的导体棒受到其余四根导体棒 的磁场力的合力方向是水平向左,选项 B 正确.
6、7.(2017甘肃嘉峪关期末)两条导线互相垂直,但相隔一小段距离,其中 AB 固定,电流方向 由 B 到 A,CD 可自由运动,电流方向由 C 到 D.当通以图所示方向电流后,CD 导线将( D )3A.顺时针方向转动,同时靠近 AB B.逆时针方向转动,同时离开 AB C.顺时针方向转动,同时离开 AB D.逆时针方向转动,同时靠近 AB 解析:根据右手螺旋定则可知,电流 AB 产生的磁场在右边垂直纸面向里,在左边垂直纸面向 外,在 CD 左右两边各取一小段电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向下, 右边的电流元所受安培力方向向上,CD 导线逆时针方向转动,当 CD 导线转过
7、90后,两电流 为同向电流,相互吸引,所以导线 CD 逆时针方向转动,同时靠近导线 AB,选项 D 正确,A,B,C 错误. 8.导学号 58826185(2018山西怀仁模拟)长为 L 的通电直导体棒放在倾角为 的光滑斜面上,并处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,如图所示,当 B 方向竖直向上,电流为 I1时导体 棒处于平衡状态;若 B 方向改为垂直斜面向上,则电流为 I2时导体棒处于平衡状态,电流比 值 I1I2应为( B )A.cos B.C.sin D.解析:若磁场方向竖直向上,则安培力水平方向,受力如图.由平衡条件可得 mgtan =I1LB; 若磁场方向垂直于斜面向上,则安培力沿斜
8、面向上.由平衡条件可得 mgsin =I2LB,则 I1I2=1cos ,选项 B 正确.9.导学号 58826186 如图所示,铜棒 ab 长 l0=0.1 m,质量为 m=0.06 kg,两端与长为 l=1 m 的轻铜线相连,静止于竖直平面内,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度 B=0.5 T,现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒发生摆动,已知最大偏转角为 37,则在 向上摆动过程中(不计空气阻力,g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)则( D )A.铜棒的机械能守恒 B.铜棒的机械能先增大后减小 C.铜棒中通电电流大小为 9 A D.铜棒中通电
9、电流大小为 4 A 解析:铜棒在上升过程中,安培力做正功,机械能一直增大,选项 A,B 错误;由动能定理知 W安 -W重=0,即 BIl0lsin 37=mgl(1-cos 37),代入数值得 I=4 A,选项 C 错误,D 正确.410.老师在课堂上做了一个演示实验:装置如图所示,在容器的中心放一个圆柱形电极 B,沿 容器边缘内壁放一个圆环形电极 A,把 A 和 B 分别与电源的两极相连,然后在容器内放入液 体,将该容器放在磁场中,液体就会旋转起来.某同学回去后重复老师的实验步骤,但液体并 没有旋转起来.造成这种现象的原因可能是,该同学在实验过程中( C )A.将磁铁的磁极接反了 B.将直流
10、电源的正负极接反了 C.使用的电源为 50 Hz 的交流电源 D.使用的液体为饱和食盐溶液 解析:容器中磁场方向向下,在电场作用下,液体中的正、负离子分别向电极附近运动,同时 由于磁场的作用,根据左手定则知正、负离子做圆周运动,故液体旋转起来的原因是液体在 磁场力作用下运动,选项 A,B,D 都不影响液体旋转,选项 C 使用 50 Hz 的交流电源,电极电性 发生周期性变化,且时间仅为 0.02 s,故液体中正、负离子的运动幅度较小,液体无法形成 旋转的趋势,故选项 C 正确. 11.导学号 58826187(2017吉林实验中学五模)如图所示,在倾角为 的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为 L
11、,质量为 m 的直导体棒,导体棒中的电流 I 垂直纸面向里,欲使导体棒 静止在斜面上,可施加一个平行于纸面的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度为 B.当匀强磁场 的方向由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中,下列关于 B 的大小变化的说法中,正确 的是( C )A.逐渐增大B 逐渐减小 C.先减小后增大D 先增大后减小 解析:对导体棒受力分析,受重力 G、支持力 N 和安培力 FA,三力平衡,合力为零,将支持力 N 和安培力 FA合成,合力与重力相平衡,如图所示.从图中可以看出,安培力 FA先变小后变大, 由于 FA=ILB,其中电流 I 和导体棒的长度 L 均不变,故磁感应强度先变小后变大,故选
12、项 C 正确.12.(2017河北邯郸期中)(多选)如图所示,质量为 m、长为 L 的导体棒电阻为 R,初始时静 止于光滑的水平轨道上,电源电动势为 E,内阻不计;匀强磁场的磁感应强度为 B,其方向与轨 道平面成 角斜向上方,开关闭合后导体棒开始运动,则( BD )5A.导体棒向左运动B.开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为C.开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为D.开关闭合瞬间导体棒 MN 的加速度为解析:开关闭合,由左手定则可知,拇指指向为垂直磁感线向右,从而导致导体棒向右运动,选项 A 错误;当开关闭合后,根据安培力公式 F=ILB,与 I= 可得 F=,选项 B 正确,C 错误;当
13、开关闭合后,安培力的方向与导轨成 90- 的夹角,由牛顿第二定律与安培力的大小可知,加速度 a=,选项 D 正确.13.据报道,最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示.炮弹(可视为长方 形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁接触良好,开始时炮弹在导轨的一端,通以 电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离 d=0.10 m,导轨长 L=5.0 m,炮弹质量 m=0.30 kg.导轨上的电流 I 的方向如图中箭头所示.可 以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为 B=2.0 T,方向垂直于纸面 向里.若炮弹出口速度为 v
14、=2.0103 m/s,求通过导轨的电流 I 的大小.忽略摩擦力与重力 的 影响.解析:在导轨通有电流 I 时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为 F=IdB根据动能定理有 FL= mv2联立解得 I=代入题给数据得 I=6.0105 A. 答案:6.0105 A 14.导学号 58826188(2017北京海淀区期末)如图所示,两根倾斜直金属导轨 MN,PQ 平行放置,它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角 =37,两轨道之间的距离 L=0.50 m.一6根质量 m=0.20 kg 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上,并与导轨垂直,且接触良好,整套装置 处于与 ab 棒垂直的匀强磁场中.在导
15、轨的上端接有电动势 E=36 V、内阻 r=1.6 的直流 电源和电阻箱 R.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计,sin 37=0.60,cos 37=0.80, 重力加速度 g=10 m/s2.(1)若金属杆 ab 和导轨之间的摩擦可忽略不计,当电阻箱接入电路中的电阻 R1=2.0 时, 金属杆 ab 静止在轨道上. 如果磁场方向竖直向下,求满足条件的磁感应强度的大小; 如果磁场的方向可以随意调整,求满足条件的磁感应强度的最小值及方向; (2)如果金属杆 ab 和导轨之间的摩擦不可忽略,整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感 应强度大小 B=0.40 T 的匀强磁场中,当电阻箱接入电路中的电
16、阻值 R2=3.4 时,金属杆 ab 仍保持静止,求此时金属杆 ab 受到的摩擦力 f 大小及方向. 解析:(1)设通过金属杆 ab 的电流为 I1,根据闭合电路欧姆定律可知 I1=设磁感应强度为 B1,由安培定则可知金属杆 ab 受安培力沿水平方向,金属杆 ab 受力如图(1).对金属杆 ab,根据共点力平衡条件有 I1LB1=mgtan 解得 B1=0.30 T根据共点力平衡条件可知,最小的安培力方向应沿导轨平面向上,金属杆 ab 受力如图(2) 所示.设磁感应强度的最小值为 B2,对金属杆 ab,根据共点力平衡条件有I1LB2=mgsin ,解得 B2=0.24 T根据左手定则可判断出,此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下.7(2)设通过金属杆 ab 的电流为 I2,根据闭合电路欧姆定律可知 I2=假设金属杆 ab 受到的摩擦力方向沿轨道平面向下, 根据共点力平衡条件有 I2LB=mgsin +f 解得 f=0.24 N 结果为正,说明假设成立,摩擦力方
