1、磁场的描述 磁场对电流的作用一、选择题(本题共10个小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，请将正确选项前的字母填在题后的括号内)1取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()A0B0.5BCB D2B解析：由于图(b)中两股导线中电流大小相等、方向相反，它们在螺线管内中部的磁感应强度大小相等，方向相反，故在螺线管内中部的磁感应强度大小为0，A对，B、C、D错，故选A.答
2、案：A2如图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为的导轨上，导轨和杆间不光滑通有电流时，杆静止在导轨上如图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是()A BC D解析：要使静摩擦力为零，如果FN0，必有Ff0.中安培力的方向竖直向上，与重力的方向相反，可能使FN0，是正确的；如果FN0，则通电细杆受除静摩擦力Ff以外的其他力的合力只要为零，那么Ff0.在中，通电细杆所受的重力G、支持力FN及安培力F安三力的合力可能为零，则通电细杆所受静摩擦力可能为零、中，从通电细杆所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以通电细杆所受静摩擦力不可能为零故正
3、确的选项应为B.答案：B3如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A0 B0.5BIlCBIl D2BIl解析：V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力FBIl，答案为C.答案：C4如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，则()A磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C磁
4、铁对桌面压力增加，不受桌面的摩擦力作用D磁铁对桌面压力增加，受到桌面的摩擦力作用解析：通电后，压力FN和摩擦力Ff如何变化取决于磁铁所受的电流磁场的磁场力的方向，由于磁铁的N极和S极都受到磁场力的作用，判断起来比较复杂为此，我们可以变换研究对象，先研究通电导线受到的磁场力的方向，再根据牛顿第三定律判断磁铁受到的磁场力的方向磁铁的磁场中经过导线的磁感线如图所示，由左手定则可知，导线受的安培力方向是竖直向上的，故磁铁受的磁场力方向竖直向下，因此，压力FN增大；又因为导线在水平方向上不受力，也就是说磁铁在水平方向上也不受力的作用，即摩擦力Ff0.答案：C5在匀强磁场的同一位置，先后放入长度相等的两根
5、直导线a和b，a、b导线的方向与磁场方向垂直，但两导线中的电流大小不同，下图中表示导线所受安培力F与通电电流I的关系，a、b各自有一组F、I的数值，在图象中各描一个点，其中正确的是()解析：由于导线与磁场垂直，故FBIL，而a、b两导线的L相同，B相同，所以FI，因此选项D正确答案：D6如右图所示，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流方向向外，a、b、c、d是以直导线上的点为圆心的同一个圆周上的四个点，则下列说法不正确的是()A四个点不可能有磁感应强度为零的点Ba点的磁感应强度最小Cb、d两点磁感应强度大小相同Dc点的磁感应强度最大解析：通电导线在圆周上各点磁感应强度B等大，在
6、a点通电导线磁场与匀强磁场反向，有可能抵消，所以A错误；b、d两点对应的两磁场垂直，所以b、d两点总的磁感应强度大小相等但方向不同；c点两磁场同向，所以c点磁感应强度最大答案：A7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I引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()解析：地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北可知，B正确答案：B8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
7、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()A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：磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力FBIL，方向为垂直于磁场方向与导线方向所确定的平面斜向下，具有水平向右的分量，故A、C错误，B正确导体棒的合力F合Fcos(90)Fsin ，由a得a，D错误答案：B9一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是()A(c)和(d)的情况下，导线所受到的安培力都大于(a)的情况B
8、(b)的情况下，导线不受力C(b)、(c)的情况下，导线都不受力D(a)、(b)、(d)的情况下，导线所受安培力大小都相等解析：(b)的情况下，由于I与B同向，通电导线没受到安培力作用(a)、(c)、(d)三种情况下，F、I与B三者大小不变且方向总是相互垂直的，所以F的大小相同答案：B10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.当两细棒中均通以电流大小为I的同向电流时，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不正确的是()A方向向上B大
9、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，A正确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FN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正确答案：B二、非选择题(本题共2个小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)如图所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6102 kg的通电直导线，
10、电流强度I1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中设t0时，B0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示由平衡条件FTcos 37FFTsin 37mg由解得：F代入数值得：F0.8 N由FBIL得：B T2 T.B与t的变化关系为B0.4t.所以：t5 s.答案：5 s12(15分)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m10 g，长度L60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场
11、的磁感应强度B0.4 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x1 mm，求该弹簧的劲度系数(3)当导线中由b到a方向通过0.2 A的电流时两根弹簧被拉长多少？(取g9.6 m/s29.6 N/kg)解析：(1)只有当ab受到的磁场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，电流的大小由mgBIL求得I A0.4 A.(2)当导线中通过由a到b的电流时，受到竖直向上的磁场力作用，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BIL2kxmg可得弹簧的劲度系数k N/m24 N/m(3)当电流方向由b向a时，ab所受磁场力竖直向下，这时的平衡方程为：2kxmgBIL由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度为x m0.003 m3 mm.答案：(1)由a到b0.4 A(2)24 N/m(3)3 mm