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、102.磁通量3、43.通电导体受到安培力作用5、6、7、84.与安培力有关的力学综合问题9、11、121.(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环形电流方向的是(B)解析:本题考查
2、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.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.4.如图所示,ab是水平面上一个圆形线圈的直径,在过ab的竖直面内有一根通电导线ef,且ef平行于ab,当ef竖直向上平移时,穿过线圈面积的磁通量将(C)A.逐渐变大B.逐渐变小C.始终为零D.不为零,但始终保持不变解
3、析:穿过线圈的磁通量是由通电导线产生的磁场造成的,但是通电导线处于圆形线圈的正上方,所以穿过线圈的磁通量为零,而竖直方向的移动不会影响总磁通量的变化.5.如图所示,纸面内A、B两点间连接有四段导线,ACB、ADB、AEB、AFB,四段导线的粗细相同,材料相同,匀强磁场垂直于纸面向内,现给MN两端加上电压,则关于四段导线下列说法正确的是(B)A.四段导线受到的安培力的大小相等B.四段导线受到的安培力方向相同C.ADB段受到的安培力最小D.ACB段受到的安培力最大解析:四段导线等效成通电直导线的等效长度都等于ADB的长度,电流方向相同,因此受到的安培力的方向相同,由于ADB段电阻最小,因此电流最大
4、,受到的安培力最大.6.如图所示,电磁炮由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成.当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度.下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是(B)解析:要使电磁炮弹加速,则炮弹应受向右的安培力.由左手定则可知:磁场方向应为垂直纸面向外.B正确.7.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直,“”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里.开关S闭合后,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是(C)A.水平向左B.水平向右C.竖直向下D.竖直向上解析:开关闭合后根据安培定则可判定导线所在位置处磁感线的方向
5、为水平向右,再由左手定则判定导线受到安培力的方向为竖直向下,C项正确.8.如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关,O是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口,M、N接电源线,闸刀处于垂直纸面向里、B=1 T的匀强磁场中,CO间距离为10 cm,当磁场力为0.2 N时,闸刀开关会自动跳开.则要使闸刀开关能跳开,CO中通过的电流的大小和方向为(B)A.电流方向CO B.电流方向OCC.电流大小为1 AD.电流大小为0.5 A解析:根据左手定则通以O到C方向的电流时,受到的安培力向左,安培力为0.2 N时,电流应为2 A,B正确.9.如图所示,有一固定在水平地面上的倾角为的光滑斜面,有一根水平放在斜面上的导体
6、棒,长为L,质量为m,通有垂直纸面向外的电流I.空间中存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.现在释放导体棒,导体棒静止不动,设导体棒受到斜面的支持力为N,则关于导体棒所受各力间的关系正确的是(重力加速度为g)(C)A.mgsin =BIL B.mgcos =BILC.mgcos =N-BILsin D.Nsin =BIL解析:对导体棒受力分析如图所示,沿垂直于斜面方向列平衡方程得N=BILsin +mgcos 解得mgcos =N-BILsin 故C选项正确,D选项错误;平行斜面方向列平衡方程得BILcos =mgsin ,故A、B错误.10.已知地磁场的水平分量为B,利用这一值可以测定某一
7、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=.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.11.粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边,
8、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?(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
9、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 m12.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为l,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为且指向右斜上方,如图所示,问:(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?解析:从b向a看侧视图如图所示. (1)水平方向:f=Fsin 竖直方向:N+Fcos =mg又F=IlBI=联立得:N=mg-,f=.(2)使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,可知安培力竖直向上,则有F=mgBmin=,根据左手定则判定磁场方向水平向右.答案:(1)mg-(2)方向水平向右
