1、第课时磁场磁场对电流的作用 【测控导航】知识点题号1.磁场、磁感应强度、磁感线1、2、3、102.磁通量43.通电导体受到安培力作用5、6、84.与安培力有关的力学综合问题7、9、11、1218题为单选题;9、10题为多选题1.(2012上海普陀区一模)把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家是(A)A.奥斯特B.爱因斯坦C.牛顿D.伽利略解析:奥斯特发现了电流会产生磁场,故选项A对,选项B、C、D错误.2.为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的.在下列四个图中,正确表示安培假设中
2、环形电流方向的是(B)解析:本题考查的是电流的磁效应问题,意在考查学生应用物理知识解决实际问题的能力.由日常知识可知,地球的南极为磁场的N极,由右手螺旋定则可知,电流方向如图B,故选项B正确.3.(2012石家庄一模)在实验精度要求不高的情况下,可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度,具体做法是:在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘.导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方;当给导线通入电流时,发现罗盘的指针偏转一定角度,根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度.现已测出此地的地磁场水平分量B=5.010-5 T,通电后罗盘指针停在北偏东60的位置,如图所示.由此
3、测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为(C)A.5.010-5 T B.1.010-4 TC.8.6610-5 TD.7.0710-5 T解析:由题意作图可得tan 60=得BI8.6610-5 T.(1)要明确地磁场的分布特点;(2)磁感应强度的合成满足平行四边形定则.4.如图所示,一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中,若球冠的底面大圆半径为r,磁场方向与球冠底面垂直,则穿过整个球冠的磁通量为(A)A.r2BB.大于r2BC.小于r2BD.不能确定解析:有效面积S=r2,所以磁通量=r2B.5.(2012牡丹江一中一模)如图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的
4、磁感应强度B和电流所受安培力F的方向,其中正确的是(A)解析:根据左手定则可判定选项A正确,选项B、C、D错误.6.(2012惠州月考)图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里.在开关S接通后,导线D所受安培力的方向是(A)A.向上B.向下C.向左D.向右解析:由右手螺旋定则,软铁芯在导线处的磁场方向向左,由左手定则,导线D受到的安培力方向向上,选项A正确.7.(2013宜宾模拟)如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则金属棒MN所受安培力大小为(A)A.F= B.F=BIdsin C. F=BIdcos D. F=BI
5、d解析:安培力公式F=BIL中L指的是有效长度,对应本题,L=,所以F=.本题答案为A.8.已知地磁场的水平分量为B,利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度,如图所示为测定通电线圈中央一点的磁感应强度.实验方法:先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内,中央放一枚小磁针,N极指向北方;给线圈通电,此时小磁针N极指北偏东角后静止,由此可以确定线圈中电流方向(由东向西看)与线圈中央的合磁感应强度分别为(C)A.顺时针;B.顺时针;C.逆时针;D.逆时针;解析:通电线圈产生磁场方向向东,由安培定则可知电流沿逆时针方向;磁感应强度为矢量,根据其叠加原理可得B=Bcos (B为合磁感应强度),所以B
6、=.分析这类新情景问题,一定要认真审题,把图文结合阅读,并需要较强的空间想象能力.9. (2013宜宾模拟)如图所示,有两根长为L、质 量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为x.当两细棒中均通以大小为I,方向垂直纸面向里的电流时,a恰能在斜面上保持静止, 则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是(CD)A.方向向下B.大小为C.要使a仍能保持静止,而减小b在a处的磁感应强度,可使b上移D.若使b下移,a将不能保持静止解析:由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向向上
7、,A错误.a的受力如图(甲)所示.tan 45=,所以B=,B错.b无论上移还是下移,b在a处的磁感应强度均减小.若上移,a的受力如图(乙)所示.上移过程中N逐渐减小,F安先减小后增大,故C正确.若使b下移,同理可分析a将不能保持静止,D正确.10. (2012广州实验中学检测)如图所示,放在台秤上的条形磁铁两极未知,为了探明磁铁的极性,在它中央的正上方固定一导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则(AD)A.如果台秤的示数增大,说明磁铁左端是N极B.如果台秤的示数增大,说明磁铁右端是N极C.无论如何台秤的示数都不可能变化D.如果台秤的示数增大,台秤的示数随电流的增大而增大解析:
8、如果台秤的示数增大,说明导线对磁铁的作用力竖直向下,由牛顿第三定律知,磁铁对导线的作用力竖直向上,根据左手定则可判断,导线所在处磁场方向水平向右,由磁铁周围磁场分布规律可知,磁铁的左端为N极,选项A正确,选项B、C错误.由F=BIL可知选项D正确.11.水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2 m,接有电源电动势E=3 V,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向下穿过导轨,磁感应强度B=1 T.导体棒ab的电阻R=6 ,质量m=10 g,垂直放在导轨上并良好接触,求合上开关的瞬间.(1)金属棒受到安培力的大小和方向;(2)金属棒的加速度.解析:(1)闭合开关的瞬间,回路中的电流I= A=0.5 Aa
9、b棒所受安培力F安=BIL=0.1 N由左手定则知方向水平向右.(2)由牛顿第二定律知a=10 m/s2方向水平向右.答案:(1)0.1 N水平向右(2)10 m/s2,方向水平向右12.粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边,ab恰好处在水平位置,如图所示.已知ab的质量为m=10 g,长度L=60 cm,沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.4 T. (1)要使两根弹簧能处在自然状态,既不被拉长,也不被压缩,ab中应沿什么方向、通过多大的电流?(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时,两根弹簧均被拉长了x=1 mm,求该弹簧的劲度系数.(3)当导线
10、中由b到a方向通过0.2 A的电流时两根弹簧均被拉长多少?已知此时未超出弹簧的弹性限度.(取g=9.6 m/s2=9.6 N/kg)解析:(1)只有当ab受到的安培力方向竖直向上且大小等于ab的重力时,两根弹簧才能处于自然状态,根据左手定则,ab中的电流应由a到b,由二力平衡得mg=ILB,则I= A=0.4 A.(2)当导线中通过由a到b的电流时,受到竖直向上的安培力作用,被拉长的两根弹簧对ab有竖直向上的拉力,同时ab受竖直向下的重力,平衡时平衡方程为I1LB+2kx=mg可得弹簧的劲度系数k= N/m=24 N/m.(3)当电流方向由b到a时,ab所受安培力竖直向下,这时的平衡方程为:2kx=mg+I2LB,由此式可求出两根弹簧均被拉伸的长度为x= m=0.003 m.答案:(1)由a到b0.4 A(2)24 N/m(3)0.003 m