1、考点强化练25磁场的描述磁场对电流的作用1.下列四幅图所表示的内容与地磁场有关的是()2. 磁场中某区域的磁感线如图所示,则 ()A.a、b两处的磁感应强度方向相同B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbC.同一通电导线放在a处受力不一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大3.关于磁感应强度的概念,以下说法正确的有()A.电流元IL在磁场中受力为F,则磁感应强度B一定等于B.电流元IL在磁场中受力为F,则磁感应强度可能大于或等于C.磁场中电流元受力大的地方,磁感应强度一定大D.磁场中某点磁感应强度的方向,与电流元在此点的受力方向相同4.两个绝缘导体环AA、BB
2、大小相同,环面垂直,环中通有相同大小的恒定电流,如图所示,则圆心O处磁感应强度的方向为(AA面水平,BB面垂直纸面)()A.指向左上方B.指向右下方C.竖直向上D.水平向右5.如图所示是一道闪电划破夜空击中杭州北高峰的电视塔。假设发生闪电的云层带正电,则在闪电瞬间,电视塔受到地磁场的在水平方向的作用力方向是()A.向西B.向南C.向东D.向北6.(多选)如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2;A、B、C、D为导线某一横截面所在的平面内的四点,且A、B、C与两导线共面,B点在两导线之间,B、D的连线与导线所在平面垂直,磁感应强度可能为零的点是()A.A点B.B点C.C点D.
3、D点7.一新型电磁船的船体上安装了用于产生强磁场的超导线圈,在两船舷之间装有电池,导电的海水在磁场力作用下即可推动该船前进。如图是电磁船的简化原理图,其中MN和PQ是与电池相连的导体棒,MN、PQ、电池与海水构成闭合回路,且与船体绝缘。要使该船水平向左运动,则超导线圈在MNPQ所在区域产生的磁场方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向左D.水平向右8.如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为l,且abc=bcd=135。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线abcd所受到的磁场的作用力的合力()A
4、.方向沿纸面向上,大小为(+1)BIlB.方向沿纸面向上,大小为(-1)BIlC.方向沿纸面向下,大小为(+1)BIlD.方向沿纸面向下,大小为(-1)BIl9.(多选)如图所示,质量是M,长为L的直导线通有垂直纸面向外的电流I,被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中,导线能静止在倾角为的光滑斜面上,则磁感应强度B的大小和方向可能是()A.大小为,方向垂直斜面向上B.大小为,方向垂直纸面向里C.大小为,方向水平向右D.大小为,方向沿斜面向下10.(多选)如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,金属棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为,如果仅改变下列
5、某一条件,角的相应变化情况是()A.金属棒质量变大,角变大B.两悬线等长变短,角变小C.金属棒中的电流变大,角变大D.磁感应强度变大,角变大11.(多选)(2018浙江东阳中学期中)如图所示,一根长度为L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止放在导轨上,垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成角。下列说法正确的是()A.导体棒受到磁场力大小为BILB.导体棒对轨道压力大小为mg-BILcos C.导体棒受到导轨摩擦力为(mg-BILsin )D.导体棒受到导轨摩擦力为BILcos 12.(多选)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的
6、电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外。则()A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B013.(多选)如图所示,水平向右的匀强磁场的磁感应强度B1=1 T,长L=1 m的直导线通有I=1 A的恒定电流,导线平行于纸面与B1成60的夹角时,发现其不受安培力。而将导线垂直于纸面放
7、置时,可测出安培力为2 N,则该区域存在的另一匀强磁场B2的大小和方向可能是()A.大小为 T,方向竖直向上B.大小为 T,方向竖直向上C.大小为 T,方向在纸面内与导线成arcsin D.大小为 T,方向在纸面内与导线成arcsin 14.一电流表的原理示意图如图所示,质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k。在矩形区域ABCD内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于AB。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的CD边重合,当MN中有电流通过时,指针示数
8、可表示电流。(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?(3)若k=2.0 N/m,AB=0.20 m,CB=0.050 m,B=0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将(3)中量程扩大1倍,磁感应强度应变为多大?15.(2018浙江11月选考)如图所示,在间距L=0.2 m的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面(向内为正)的磁场,磁感应强度的分布沿y方向不变,沿x方向如下:B=导轨间通过单刀双掷开关S连接恒流源和电容C=1 F的未充电的电容器,恒流源可为电路提供恒定电流I=2
9、A,电流方向如图所示。有一质量m=0.1 kg的金属棒ab垂直导轨静止放置于x0=0.7 m处。开关S掷向1,棒ab从静止开始运动,到达x3=-0.2 m处时,开关S掷向2。已知棒ab在运动过程中始终与导轨垂直。求:(提示:可以用F-x图象下的“面积”代表力F所做的功)(1)棒ab运动到x1=0.2 m时的速度v1;(2)棒ab运动到x2=-0.1 m时的速度v2;(3)电容器最终所带的电荷量Q。考点强化练25磁场的描述磁场对电流的作用1.D2.C安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、l和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关。3.B只有当电流元与磁场垂直时,B=。当电流元与磁场不垂直
10、时,B,故A错误。当电流元与磁场垂直时F=BILsin ,是电流元与磁场方向的夹角。则B,故B正确。由公式F=BILsin 可知,磁场中电流元受力情况取决于B、I、L及四个因素,则F大,B不一定大,故C错误。磁感应强度的方向,与电流元在此点的受力方向垂直,故D错误。4.A根据安培定则可知,导体环AA在O处产生的磁场方向为竖直向上,导体环BB在O处产生的磁场方向为水平向左,按平行四边形定则可知,O处磁感应强度的方向为指向左上方,故选项A正确,选项B、C、D错误。5.C地磁场由地球南极指向北极,放电现象是电视塔的自由电子向云层释放,故电流指向大地,由左手定则可知电视塔受到地磁场的在水平方向的作用力
11、向东,故C正确。6.AC两电流在该点的合磁感应强度为0,说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系。根据右手螺旋定则在两电流的同侧磁感应强度方向相反,则为A或C,如果I1I2,则C点可能为零,故A、C正确,B、D错误。7.B海水中电流方向从MN流向QP,且船向左运动,海水所受的安培力方向向右,根据牛顿第三定律可知,船体所受的安培力方向向左,再根据左手定则,可知,磁场方向竖直向下。故B正确,ACD错误。8.A本题的结果F合=F+Fbc=(+1)BIl可以这样理解:利用F=BIl计算垂直放在磁场中的弯曲导线受的安培力时,式中的l等于ad两端点连接直线的长度,相应的电流方向沿l由始端流向末端。9.
12、BC安培力沿斜面向上大小为Mgtan ,而重力和支持力的合力等于Mgsin 小于安培力,所以导线有沿斜面往上的运动趋势,故A错误;无所谓B的大小,安培力均为0,而绳的拉力、重力和支持力可以满足平衡条件,故B正确;安培力竖直向上,重力和安培力平衡,没有支持力和拉力,故C正确;安培力垂直斜面向上大小为Mg,沿斜面方向分解重力。因为MgMgcos ,所以导线有离开斜面的运动趋势,故D错误。10.CD水平的直线电流在竖直磁场中受到水平的安培力,与竖直方向形成夹角为,此时它受力平衡,有tan =。所以金属棒质量变大,角变小,故A错误;根据tan =,两悬线变短,不影响平衡状态,角度不变,故B项错误;根据
13、tan =,金属棒中的电流变大,角变大,故C正确;根据tan =,磁感应强度变大角度变大,故D项正确。11.AD根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示。B与I垂直,故导体棒受到磁场力大小为F=BIL,选项A正确;根据共点力平衡规律得,BILsin +FN=mg,得导体棒对轨道的压力大小为FN=mg-BILsin ,选项B错误;因为导体棒受到的是静摩擦力,因而受到静摩擦力大小要运用力的平衡规律求解,即为Ff=BILcos ,选项C错误,选项D正确。12.AC先利用右手定则判断通电导线各自产生的磁场强度,然后再利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。L1在ab两点产生的磁场强度大小相等设为
14、B1,方向都垂直于纸面向里,而L2在a点产生的磁场强度设为B2,方向向里,在b点产生的磁场强度也为B2,方向向外,规定向外为正,根据矢量叠加原理可知,B0-B1-B2=B0,B2+B0-B1=B0,可解得B1=B0;B2=B0,故AC正确。故选AC。13.AC根据题意“导线平行于纸面与B1成60的夹角时,发现其不受安培力”说明合磁场一定与电流方向平行,即合磁场可能跟电流方向相同,或相反。根据左手定则,将导线垂直于纸面放置时,所受的安培力的合力一定跟导线垂直。垂直放置时,不妨设电流方向垂直纸面向内,则两种情况分别如下图;B1产生的安培力为F1,方向垂直B1向下,大小为F1=B1IL=1 N第一种
15、情况,合磁场跟电流方向相同。根据平行四边形定则,以F1为邻边、F合为对角线作另一个邻边F2,如上图所示,根据几何关系可知=30,F合=2 N、F1=1 N,所以F2= N因为F2=B2IL,所以B2= T= T,如图,B2的方向在纸面内垂直B1向上,A正确,B错误。第二种情况,合磁场跟电流方向相反根据平行四边形定则,以F1为邻边、F合为对角线作另一个邻边F2,如上图所示,=30,所以根据余弦定理,有F2= N= N因为F2=B2IL,所以B2= T= T根据正弦定理有,所以sin =F1=1=故=arcsin 所以B2的方向如图所示,在纸面内与导线成角向下,故=arcsin ,C正确,D错误。
16、14.答案 (1)(2)M端(3)2.5 A(4)0.10 T解析 (1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为x,则有mg=kx,解得x=。(2)为使电流表正常工作,金属棒MN的安培力必须向下,因此M端应接正极。(3)设电流表满偏时通过MN的电流为Im,则有BImAB+mg=k(CB+x),联立并代入数据得Im=2.5 A。(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B,则有2BImAB+mg=k(CB+x),解得B=。代入数据得B=0.10 T。15.答案 (1)2 m/s(2)(3) C解析 (1)安培力F=BIL,加速度a=速度v1=2 m/s(2)在区间-0.2 mx0.2 m安培力F=5xIL如图所示安培力做功W=)动能定理W=v2= m/s(3)动量定理-BLQ=mv-mv3电荷量Q=CBLvx=-0.2 m处的速度v3=v1=2 m/sQ= C
