1、课时训练2磁场对通电导线和运动电荷的作用基础巩固1.如图所示,一种固定在竖直墙面MN上的自动跳闸限流开关,O是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口。图中虚线区域存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。CO间距离为L,当通过闸刀的电流超过I0时,开关将自动断开。下列说法中正确的是(B)A.跳闸时闸刀所受的安培力做负功B.限流开关正常工作时的电流方向应为COC.仅改变电流方向不会影响自动跳闸开关的正常工作D.增大匀强磁场的磁感应强度,可使自动跳闸的电流值增大2.下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是(C)3.依据如图所示的“处在磁场中的通电导体在导轨上运动”这一实验现象
2、及相应规律设计的家用电器是(C)A.电热水壶B.电饭锅 C.电风扇 D.电熨斗4.如图甲所示为一阴极射线管,接通电源后,电子射线由阴极向右射出,在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向上偏转,如图乙所示,在下列措施中可采用的是(C)A.加一电场,电场方向竖直向上B.加一磁场,磁场方向竖直向上C.加一磁场,磁场方向垂直荧光屏向外D.加一磁场,磁场方向垂直荧光屏向里解析:要想使荧光屏上的亮线向上偏转,需要使电子受到一个竖直向上的力,故可以加一个竖直向下的电场或者是加一个垂直荧光屏向外的磁场,选项C正确,A,B,D错误。5.如图所示,小磁针a,b,c,d放在通电螺线管产生的磁场中,稳定后指向正
3、确的是(D)A.磁针aB.磁针bC.磁针cD.磁针d解析:根据安培定则可知,通电螺线管的左端为N极,右端为S极,在螺线管外部磁感线由N极指向S极,而小磁针静止时N极所指的方向即为该点磁场的方向,故只有小磁针d显示的方向是正确的。6.如图,美国物理学家安德森在研究宇宙射线时,在云雾室里观察到有一个粒子的径迹和电子的径迹弯曲程度相同,但弯曲方向相反,从而发现了正电子,获得了诺贝尔物理学奖。云雾室中磁场方向可能是(B)A.垂直纸面向外B.垂直纸面向里C.沿纸面向上D.沿纸面向下解析:电子发生弯曲是因为受到洛伦兹力的作用,由左手定则可判断云雾室中磁场方向可能是垂直纸面向里,选项A,C,D错误,B正确。
4、7.如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时,先保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小;然后保持电流不变,改变导线通电部分的长度。对该实验,下列说法正确的是(B)A.当导线中的电流反向时,导线受到的安培力方向不变B.保持电流不变,接通“1,4”时导线受到的安培力是接通“2,3”时的3倍C.保持电流不变,接通“1,4”时导线受到的安培力是接通“2,3”时的2倍D.接通“1,4”,当电流增加为原来的2倍时,通电导线受到的安培力减半解析:当导线中的电流反向时,导线受到的安培力方向反向,选项A错误;保持电流不变,接通“1,4”时通电导线长度是接通“2,3”时的3倍,根据F=ILB,
5、所受到的安培力也是3倍,选项B正确,C错误;当电流增加为原来的2倍时,通电导线受到的安培力也加倍,选项D错误。8.根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的炮弹发射装置电磁炮,它的基本原理如图所示,下列结论中不正确的是(D)A.要使炮弹沿导轨向右发射,必须通以自M向N的电流B.要想提高炮弹的发射速度,可适当增大电流C.要想提高炮弹的发射速度,可适当增大磁感应强度D.使电流和磁感应强度的方向同时反向,炮弹的发射方向亦将随之反向解析:要使炮弹沿导轨向右发射,必须使它受到一个向右的力的作用,即安培力作用,根据左手定则可知,必须通以自M向N的电流,故A正确;要想提高炮弹的发射速度,即增大安
6、培力的大小,根据F=BIL,所以可适当增大电流或磁感应强度,故B,C正确;若使电流和磁感应强度的方向同时反向,则安培力方向不变,所以炮弹的发射方向不变,故D错误。9.(2019嘉兴模拟)小张同学探究电流之间作用力的关系,按如图方式连接电路,导线绕在一光滑绝缘圆管的外侧,A为圆管中轴线EF上的某点,闭合开关S,则(C)A.小磁针在A点N极指向EB.线圈之间不存在相互作用力C.线圈因受到安培力而相互吸引D.调换电源的正负极,线圈相互排斥解析:根据安培定则可知,螺线管E侧是磁场S极,F为N极,所以在螺线管内部,磁感线从E到F,所以小磁针在A点是N极指向F,选项A错误;线圈之间的电流方向相同,所以是相
7、互吸引的,选项B错误,C正确;如果调整电源正负极,线圈中的电流方向改变,但依然是相同的,所以还是相互吸引,选项D错误。10.(2018浙江4月学考)处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO转动,当线框中通以电流I时,如图所示,此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是(D)解析:根据左手定则可判断,选项D正确。能力提高11.如图所示,逆时针的环形电流圆心处垂直放置一根通电直导线MN,水平面是粗糙的,直导线MN始终静止。下面说法正确的是(D)A.若直导线中电流方向从M到N,则直导线对水平面压力减小B.若直导线中电流方向从N到M,则直导线所受静摩擦力方向向左C.同时增加环形导线、直导线的电流大小,直导线
8、所受安培力变大D.无论环形导线电流方向、直导线电流方向如何,直导线对水平面压力始终等于直导线自身的重力解析:根据安培定则可知,环形导线在圆心处的磁场方向与通电导线平行,因此不论直导线中电流方向、环形导线中电流方向如何,直导线都不受安培力,直导线对水平面压力始终等于自身重力,选项A,B,C错误,D正确。12.(2017浙江4月学考)如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通过方向相反大小相等的电流,a,b两点位于两导线所在的平面内。则(D)A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不
9、变解析:根据安培定则可知,b处的两分磁场方向均为垂直纸面向外,所以选项A错误;ef在a处的磁场垂直纸面向外,所以选项B错误;根据左手定则可判断,通入电流方向相反的两根导线所受的安培力互相排斥,所以选项C错误;不管电流方向如何,只要电流方向相反,两导线间就互相排斥,选项D正确。13.长为L的通电直导线放在倾角为的光滑斜面上,并处在磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,当B方向垂直斜面向上,电流为I1时导体处于平衡状态;当B方向改为竖直向上,电流为I2时导体处于平衡状态。则电流强度比值为(C)A.sin B. C.cos D.解析:若磁场方向垂直于斜面向上,则安培力沿斜面向上,由平衡条件可得mgs
10、in =BI1L;若磁场方向竖直向上,则安培力沿水平方向,由平衡条件可得mgtan =BI2L;则I1I2=cos 1,故C正确,A,B,D错误。14.小李同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁,接通电路前小磁针指向是垂直于纸面方向,当接通电路后,放在其上方的小磁针N极立即转向左侧,如图所示。则下列判断正确的是(B)A.导线A端接电源负极B.小磁针所在位置的磁场方向水平向左C.若小磁针放在电磁铁正下方,则电路接通后小磁针N极会向右偏D.若小磁针放在电磁铁左侧,则电路接通后小磁针N极仍向左偏解析:由小磁针方向可知,小磁针所在位置处磁场水平向左,即电磁铁左端为S极,电磁铁右端为N极,根据安培定则可知,电流从
11、A流向B,即B端接电源负极,选项A错误,B正确;若小磁针放在电磁铁下方,电路接通之后小磁针N极仍然会向左偏,选项C错误;若小磁针放在电磁铁左侧,则小磁针N极会向右偏,选项D错误。15.如图是电子射线管示意图,接通电源后,电子射线由阴极沿x轴正方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是(B)A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向C.加一电场,电场方向沿z轴负方向D.加一电场,电场方向沿y轴正方向解析:由于电子沿x轴正方向运动,若所受洛伦兹力向下,则可使电子向下偏转,由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向;若加电
12、场使电子向下偏转,所受电场力方向向下,则所加电场方向应沿z轴正方向,由此可知B正确。16.在倾角为的光滑斜面上,置一通有电流为I、长为L、质量为m的导体棒,如图所示,试求:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,应加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。解析:(1)导体棒受重力、斜面支持力和安培力作用,当磁场方向不同时,重力不变,支持力方向不变,导体所受安培力发生变化,三力间的矢量关系如图所示。当安培力最小时,磁感应强度最小。根据左手定则判断可知,磁感应强度B的方向为垂直斜面向上由平衡条件得mgsin =BIL得B=。(2)当导体棒对斜面无压力时,安培力方向竖直向上,由左手定则可知磁感应强度B水平向左则mg=BIL,得B=。答案:(1)方向垂直斜面向上(2)方向水平向左