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1、磁场的描述、磁场对电流的作用测试题及解析 一、立足主干知识，注重基础性和综合性1. (2020 烟台模拟 )如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有一根水平放置的通电长直导线，电流方向向左，abcdef 是与直导线在同一平面内关于直导线对称的正六边形，且与磁场方向平行，下列关于各点的磁感应强度大小与方向的说法正确的是( )A. a、d 两点的磁场方向相同B. b、e 两点的磁场方向相同C. a 点的磁感应强度大于 b 点的磁感应强度D. a 点的磁感应强度大于 f 点的磁感应强度解析：选 C 根据安培定则知，通电直导线在周围产生的磁场中， a、b、c 三点的磁场方向都是垂直 平面向里的，d、e、f
2、是垂直平面向外的。再加上原磁场，根据矢量合成法则知， a、d 两点的磁场方 向不同，b、e 两点的磁场方向也不同，所以 A、B 错误。又根据在导线的相同距离处，电流产生的磁 感应强度大小相同，距离导线越近，磁感应强度越大，则知导线所产生的磁场中，a、c、d、f 的磁感 应强度大小相同，b、e 的磁感应强度大小相同，而且 a、c、d、f 的磁感应强度大于 b、e 的磁感应强度， 所以合成以后，a 点的磁感应强度大于 b 点的磁感应强度，所以 C 正确。a 点的磁感应强度和 f 点的磁 感应强度大小相同，所以 D 错误。2多选(2019 江苏高考)如图所示，在光滑的水平桌面上，a 和 b 是两条固
3、定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在 a、b 产生的磁场作用下静止。则 a、b 的电流方向可能是( )A均向左Ca 的向左，b 的向右B均向右Da 的向右，b 的向左解析：选 CD 如图甲所示，当 a、b 中电流方向均向左时，矩形线框靠近导线的两边所受安培力方向 相同，使线框向导线 b 移动。同理可知，a、b 中电流均向右时，线框向导线 a 移动，故 A、B 错误。 电流方向 a 的向左，b 的向右时，a、b 中电流 I在线框所在处产生的磁场方向如图乙所示，导线 AB、 CD 所在处的磁感应强度相同，但所受安培力大小相等、方向相反，线框静
4、止。同理可知，电流方向a 的向右，b 的向左时，线框也能静止。故 C、D 正确。3(2019 吉林长春模拟)在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示。有一种探测 方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：用测1 21 21 211 21 22 1 2量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为 a；在 a 点附近的地面上，找到 与 a 点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线 EF；在地面上过 a 点垂直于 EF 的直线上，找 到磁场方向与地面夹角为 45的 b、c 两点，测得 b、c 两点距离为 L。由此可确定金属管
5、线( )LA平行于 EF，深度为2LC垂直于 EF，深度为2B平行于 EF，深度为 LD垂直于 EF，深度为 L解析：选 A 根据通电直导线产生的磁场特点：距离电流越近，产生的磁感应 强度越大，则 a 点距离管线最近，EF 上的点均是距离管线最近的点，管线在 EF 的正下方，与 EF 平行；根据安培定则做出管线产生磁场的横截面图示，如L图所示，则由几何关系可以确定 a 到管线的距离为 ， 故 A 正确，B、C、D 错2误。4.如图所示，蹄形磁铁用柔软的细绳悬吊在天花板上，在磁铁两极的正下方固定着一根 水平直导线。当直导线中通以向右的电流时( )A 磁铁的 N 极向纸外、S 极向纸内转动，绳子对
6、磁铁的拉力减小B 磁铁的 S 极向纸外、N 极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力减小C 磁铁的 N 极向纸外、S 极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大D 磁铁的 S 极向纸外、N 极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大解析：选 C假设磁铁不动，导线运动，磁铁在通电导线左边的磁场斜向下，而在导线右边的磁场斜向上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左边一小段所受安培力的方向垂直纸面向里， 右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，导线顺时针转动。如今导线不动，磁铁运 动，根据相对运动，则知磁铁逆时针转动(从上向下看)，即 N 极向纸外转动，S 极向纸内转动。当转动 90时，导线所受的安培力方
7、向竖直向上，根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线向下的作用力，故绳子 对磁铁的拉力增大，C 正确。5.如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线 M 和 N 的电流大小分别为 I 和 I ，已知 I I ，方向均向上。若用 F 和 F 分别表示导线 M 和 N 受到的磁场力，则下列说法正确的是( )A 两根导线互相排斥B 为判断 F 的方向，需要知道 I 和 I 的合磁场方向C 两个力的大小关系为 F FD 仅增大电流 I ，F 、F 会同时都增大121 2 1 2 1 2 1 2 1 2解析：选 D根据安培定则判断通电直导线周围产生的磁场，
8、再根据左手定则判断安培力的方向，可知两根导线相互吸引，故 A 错误；判断 F 的方向，以 M 导线为研究对象，N 导线提供磁场，根据左手 定则，要知道的是 I 产生的磁场，故 B 错误；通电直导线在周围产生的磁场 B 的大小和该直导线中通 过的电流大小成正比，即 BkI，安培力 FBIL，即 F B I LkI I L，F B I LkI I L，两个力大 小相等，故 C 错误、D 正确。6.如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的 M、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b 在 M、N 的连线上，O 为MN 的中点，c、d 位于 MN 的中垂线上，且 a、b、c
9、、d 到 O 点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )A O 点处的磁感应强度为零B a、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D a、c 两点处磁感应强度的方向不同解析：选 C O 点处的磁场是由 M、N 两处的直线电流产生的，由安培定则和磁场叠加原理可判断出 M、 N 两处的直线电流在 O 处产生的磁场方向向下，磁感应强度一定不为零，选项A 错误；a、b 两点处的 磁感应强度大小相等，方向相同，选项 B 错误；c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项 C 正确；a、c 两点处磁感应强度的方向都是竖直向下，选项
10、D 错误。7.如图所示，无限长导线，均通以恒定电流 I，直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点 O 为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点 O 处不形成磁场，在第一象限圆弧电流在原点产生的磁感应强度为 B，现在原点 O 处放一小段与 x 轴重合的长为 L 的通电导线 P(可以视为电流元)，导线 P 的电流大小为 I，电流方向沿 x 轴正方向，则通电导线 P 受到的安培力的大小和方向是( )A 2BIL，方向与 y 轴正方向相同B 2BIL，方向与 y 轴负方向相同C 4BIL，方向与 y 轴正方向相同D 4BIL，方向与 y 轴负方向相同解析：选 A由题意可知，第一象限圆弧电流
11、在原点产生的磁感应强度为 B，由安培定则可知磁场方向垂直纸面向里；根据安培定则可知，第二和第三象限内圆弧电流在 O 点产生的磁场的方向都是向里的， 第四象限内圆弧电流在 O 点产生的磁场的方向是向外的，所以四段圆弧在 O 点产生的磁场的合场强为 2B，方向向里；电流元的电流方向向右，由左手定则可知，电流元受到的安培力的方向向上，与 y 轴 的正方向相同，大小：F2BIL，故 A 正确，B、C、D 错误。8.(2020 石家庄模拟)如图所示，将一个半径为 R 的导电金属圆环串联接入电路中，电路的电流强度为 I，接入点 a、b 是圆环直径上的两个端点，流过圆弧 acb 和 adb的电流相等。金属圆
12、环处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向与圆环所在平面垂直。则金属圆环受到的安培力为( ) A0C2BIRBBIRD2BIRI解析：选 D acb 段与 adb 段圆弧的电流方向均向右，由电路知识知，其电流大小为 。acb 段圆弧所受2I I的安培力 FB L，L 是指导线首尾相连的直线的长度，故 acb 段受的安培力为 FB 2RBIR。 由2 2左手定则知方向向下；同理可得 adb 段圆弧受的安培力大小为 BIR，方向向下，金属圆环受到的安培力 为两段圆弧的合力，为 2BIR，选项 D 正确。9.一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠右极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截
13、面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，逐渐增大导电棒中的电流，磁铁一直保持静止。可能产生的情况是( )A 磁铁对桌面的压力不变B 磁铁对桌面的压力一定增大C 磁铁受到摩擦力的方向可能改变D 磁铁受到的摩擦力一定增大解析：选 D以导电棒为研究对象，由于磁场方向未知，由左手定则判断得知导电棒所受安培力方向斜向左下方或右上方，根据牛顿第三定律得知，导电棒对磁铁的作用力方向斜向右上方或左下方，安 培力的水平分力等于摩擦力，逐渐增大导电棒中的电流，安培力增大，摩擦力增大，方向不变，故 C 错误，D 正确。由于导电棒对磁铁的作用力可能斜向上，也可能斜向下，无法判断对桌面的压力的变 化，故 A、B 错误。二
14、、强化迁移能力，突出创新性和应用性10.多选(2019 温州联考)如图所示，金属细棒质量为 m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为 k，棒 ab 中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零。若电流大小不变而方向反向，则( )A 每根弹簧弹力的大小为 mgB 每根弹簧弹力的大小为 2mgmgC弹簧形变量为k2mgD弹簧形变量为k解析：选 AC 电流方向改变前，对棒受力分析，根据平衡条件可知，棒受到的安培力竖直向上，大小等于 mg；电流方向改变后，棒受到的安培力竖直向下，大小等于 mg，对棒受力分析，根据平衡条件mg可知，每根弹簧弹力的大小为 mg，弹簧形变量为 ，选项 A、C 正确。k11.如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A 为水平放置的直导线的N1N2N1 N2N1 N2N1 N2N1 N2N1 N2NNmg 0.6 3011截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为 F ；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的 压力为 F ，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )A F
