1、课时跟踪检测(二十四)磁场的描述磁场对电流的作用一、单项选择题1. (2014深圳期末)指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时，其N极指向如图1虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极北偏东向)所示。则以下判断正确的是()图1A可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流B可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流C可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流D可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流2(2014龙岩质检)已知龙岩市区地磁场的磁感应强度B约为4.0105 T，其水平分量约为3.0105 T。若龙岩市区一高层建筑安
2、装了高50 m的竖直金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，经避雷针开始放电，某一时刻的放电电流为1.0105 A，此时金属杆受到地磁场对它的安培力方向和大小分别为()A方向向东，大小约为150 NB方向向东，大小约为200 NC方向向西，大小约为150 ND方向向西，大小约为200 N3(2014北京海淀测试)如图2是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图。三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中轻而柔软的细导线1、2、3、4悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上
3、，电源没有在图中画出。关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是()图2A改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变B仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变C增大电流同时改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定增大D仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变4(2013上海高考)如图3，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向()图3A向左B向右C垂直纸面向外D垂直纸面向里5.如图4，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截
4、面所在平面内的四点，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()图4Aa点Bb点Cc点 Dd点二、多项选择题6. (2014江西省重点中学联考)如图5所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成角(环面轴线为竖直方向)。若导线环上载有如图所示的恒定电流I，则下列说法正确的是()图5A导电圆环有收缩的趋势B导电圆环所受安培力方向竖直向上C导电圆环所受安培力的大小为2BIRD导电圆环所受安培力的大小为2BIRsin 7(2012海南高考)图6中装置可演示磁场对通电导线
5、的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b和导轨两端e、f分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是()图6A若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动8.如图7所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀
6、强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是()图7A此过程中磁感应强度B逐渐增大B此过程中磁感应强度B先减小后增大C此过程中磁感应强度B的最小值为D此过程中磁感应强度B的最大值为三、非选择题9.如图8所示，MN是一根长为l10 cm，质量m50 g的金属棒，用两根长度也为l的细软导线将导体棒MN水平吊起，使导体棒处在B T的竖直向上的匀强磁场中，未通电流时，细导线在竖直方向，通入恒定电流后，金属棒向外偏转的最大偏角37，求金属棒中恒定电流的大小。图810.水平放置的光滑金属导轨宽L0.2 m，接有电源电动势E3 V，电源内阻及导轨电阻不计。匀强
7、磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B1 T。导体棒ab的电阻R6 ，质量m10 g，垂直放在导轨上并接触良好，求合上开关的瞬间。图9(1)金属棒受到安培力的大小和方向；(2)金属棒的加速度。11(2014太原五中测试)粗细均匀的直导线MN的两端悬挂在两根相同的轻质弹簧下边，MN恰好在水平位置(如图10)。已知MN的质量m10 g，MN的长度l49 cm，沿水平方向与MN垂直的匀强磁场的磁感应强度B0.5 T。(取g9.8 m/s2)图10(1)要使两根弹簧能处于自然状态，既不被拉长，也不被压缩，MN中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)若导线中有从M到N方向的、大小为0.2 A的电流通过时，两根
8、弹簧均被拉长了x1 mm，求弹簧的劲度系数。(3)当由N到M方向通过0.2 A的电流时，两根弹簧被拉长多少？答 案1选C若某一条件下该指南针静止时N极指向题图实线(N极北偏东向)所示，则有一指向东方的磁场，由安培定则，可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流，选项C正确。2选A由安培力公式，金属杆受到地磁场对它的安培力大小为FBIL3.01051.010550 N150 N。由左手定则可判断出安培力方向为方向向东，选项A正确。3选B由左手定则可知，仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，F的方向一定改变，即导体棒摆动方向一定改变，而两者同时改变时，F方向不变，则导体棒摆动方向不变，故B正确
9、，A错误；由FBIL可知，当I增大，但L减小时，F大小不一定改变，C错误；仅拿掉中间的磁铁，意味着导体棒受力长度减小，则F应减小，则导体棒摆动幅度一定改变，D错误。4选B因为导线MN靠近ab，由图可知，线圈中等效合磁场为垂直纸面向里，当MN中电流减小时，由楞次定律可知感应电流的磁场阻碍磁通量的减小，故线圈向右运动，所受安培力的合力向右，故只有B项正确。5选C根据安培定则可知I1和I2电流分别在a处产生的磁场方向为垂直ac连线向上和向下，由于I1I2，且I1电流与a点的距离比I2电流与a点距离要小，故B1aB2a，则a处磁感应强度不可能为零，A错；两电流在b处产生的磁场方向均垂直ac连线向下，故
10、B错；I1和I2电流分别在c处产生的磁场方向为垂直ac连线向下和向上，且I1电流与c点的距离比I2电流与c点距离要大，故B 1c与B 2c有可能等大反向，C对；两电流在d处产生的磁场方向一定成某一夹角，且夹角一定不为180，D错。6选ABD若导线环上载有如图所示的恒定电流I，由左手定则可得导线环上各小段所受安培力斜向内，导电圆环有收缩的趋势，导电圆环所受安培力方向竖直向上，导电圆环所受安培力的大小为2BIRsin ，选项A、B、D正确，C错误。7选BD若a接正极，b接负极，则电磁铁产生的磁场方向向上，若e接正极，f接负极，由左手定则可判断金属杆所受安培力方向向左，故向左滑动；若e接负极，f接正
11、极，则L向右滑动，A错误，B正确。若a接负极，b接正极，则电磁铁产生的磁场方向向下，若e接正极，f接负极，则L向右滑动，C错误，D正确。8选AC导体棒受重力、支持力、安培力作用而处于平衡状态，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，安培力由沿斜面向上转至竖直向上，导体棒受力的动态变化如图所示，则由图知安培力逐渐增大，即此过程中磁感应强度B逐渐增大，A对、B错；刚开始安培力F最小，有sin ，所以此过程中磁感应强度B的最小值为，C对；最后安培力最大，有Fmg，即此过程中磁感应强度B的最大值为，D错。9解析：金属棒向外偏转的过程中，受重力mg、导线拉力FT
12、、安培力F共三个力的作用，其中导线的拉力不做功，由动能定理得：WFWG0其中WFFlsin BIl2sin ，WGmgl(1cos )金属棒中的电流为I解得：I5 A答案：5 A10解析：(1)闭合电键的瞬间，回路中的电流I A0.5 Aab棒所受安培力F安BIL0.1 N由左手定则知方向水平向右(2)由牛顿第二定律知a10 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11解析：(1)只有MN受到的安培力方向竖直向上且等于MN的重力时，两根弹簧才能处于自然状态。根据左手定则，MN中的电流方向应由M到N，电流的大小由mgBIl求得I A0.4 A(2)导线中通过由M到N方向的电流时，受到竖直向上的安培力作用，被拉长的两根弹簧对MN有竖直向上的拉力，MN受到竖直向下的重力，平衡时有：BI1l2kxmg可得弹簧的劲度系数kN/m24.5 N/m(3)当电流方向由N向M时，MN所受安培力竖直向下，平衡时有：2kxmgBI2l由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度xm0.003 m答案：(1)0.4 A方向是M到N(2)24.5 N/m(3)0.003 m