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1、課后限時集訓25 磁場的描述　磁場對電流的作用 建議用時：45分鐘 1.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則(　　) A．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力大 D．同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力小 A　[磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小，由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb，所以A正確，B錯誤；安培力的大小跟該處的磁感應強度的大小B、電流大小I、導線長度L和導線放置的方向與磁感應強度的方向的夾角有關，故C、D錯誤。] 2.(2016·北京高

2、考)中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結合上述材料，下列說法不正確的是(　　) A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近 C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 C　[由“常微偏東，不全南也”和題圖知，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，地磁的南極在地理北極附近，地球是一個巨大的磁體，因此地球內(nèi)部也存在磁場，故選項A、B的說法正確。從題圖中磁感線的分布

3、可以看出，在地球表面某些位置(如南極、北極附近)磁感線不與地面平行，故選項C的說法不正確。宇宙射線粒子帶有電荷，在射向地球赤道時，運動方向與地磁場方向不平行，因此會受到磁場力的作用，故選項D的說法正確。] 3.(2019·菏澤一模)如圖所示，在天花板下用細線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止狀態(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應強度大小為B的水平勻強磁場中，環(huán)與磁場邊界交點A、B與圓心O連線的夾角為120°，此時懸線的張力為F。若圓環(huán)通電，使懸線的張力剛好為零，則環(huán)中電流大小和方向是(　　) A．電流大小為，電流方向沿順時針方向 B．電流大小為，電流方向沿逆時針方向 C．電流大

4、小為，電流方向沿順時針方向 D．電流大小為，電流方向沿逆時針方向 A　[要使懸線拉力為零，則圓環(huán)通電后受到的安培力方向豎直向上，根據(jù)左手定則可以判斷，電流方向應沿順時針方向，根據(jù)力的平衡有F＝F安，而F安＝BI·R，求得I＝，A項正確。] 4.(2019·臨沂市一模)1876年美國物理學家羅蘭完成了著名的“羅蘭實驗”。羅蘭把大量的負電荷加在一個橡膠圓盤上，然后在圓盤附近懸掛了一個小磁針，將圓盤繞中心軸按如圖所示方向高速旋轉(zhuǎn)時，就會發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。忽略地磁場對小磁針的影響，則下列說法錯誤的是(　　) A．小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是橡膠圓盤上產(chǎn)生了感應電流 B．小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明了電

5、荷的運動會產(chǎn)生磁場 C．當小磁針位于圓盤的左上方時，它的N極向左側(cè)偏轉(zhuǎn) D．當小磁針位于圓盤的左下方時，它的N極向右側(cè)偏轉(zhuǎn) A　[本題中不符合感應電流的產(chǎn)生條件，故無法產(chǎn)生感應電流，故A錯誤；由題意可知，小磁針受到磁場力的作用，原因是電荷的定向移動，從而形成電流，而電流周圍會產(chǎn)生磁場，因此B正確；圓盤帶負電，根據(jù)安培定則可知，產(chǎn)生的磁場方向向上，等效為上方N極的條形磁鐵，故小磁針處于圓盤的左上方時，小磁針的N極將向左側(cè)偏轉(zhuǎn)，故C正確；同理，若小磁針處于圓盤的左下方時，則小磁針的N極向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，故D正確。] 5.(2019·溫州八校聯(lián)考)阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓

6、具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是(　　) A．電路中的電源必須是交流電源 B．電路中的a端點須連接直流電源的負極 C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度 D．若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度 C　[電磁鐵產(chǎn)生磁性，使玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，電路中的電源必須是直流電源，電路中的a端點須連接直流電源的正極，選項A、B錯誤；若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，電磁鐵產(chǎn)生的磁性更強，電磁鐵對玩偶的磁力增強，可增加玩偶飄浮的最大高度，選項C正確；若將可變電阻的電阻值調(diào)大，電磁鐵

7、中電流減小，產(chǎn)生的磁性變?nèi)酰瑒t降低玩偶飄浮的最大高度，選項D錯誤。] 6.(2019·常德市期末檢測)在絕緣圓柱體上a、b兩個位置固定有兩個金屬圓環(huán)，當兩環(huán)通有如圖所示電流時，b處金屬圓環(huán)受到的安培力為F1；若將b處金屬圓環(huán)移動到位置c，則通有電流為I2的金屬圓環(huán)受到的安培力為F2。今保持b處金屬圓環(huán)原來位置不變，在位置c再放置一個同樣的金屬圓環(huán)，并通有與a處金屬圓環(huán)同向、大小為I2的電流，則在a位置的金屬圓環(huán)受到的安培力(　　) A．大小為|F1－F2|，方向向左 B．大小為|F1－F2|，方向向右 C．大小為|F1＋F2|，方向向左 D．大小為|F1＋F2|，方向向右 A　

8、[c金屬圓環(huán)對a金屬圓環(huán)的作用力大小為F2，根據(jù)同方向的電流相互吸引，可知方向向右，b金屬圓環(huán)對a金屬圓環(huán)的作用力大小為F1，根據(jù)反方向的電流相互排斥，可知方向向左，所以a金屬圓環(huán)所受的安培力大小|F1－F2|，由于a、b間的距離小于a、c間距離，所以兩合力的方向向左。] 7.如圖所示，兩平行光滑金屬導軌固定在絕緣斜面上，導軌間距為L，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導體棒ab相連，彈簧與導軌平面平行并與ab垂直，直導體棒垂直跨接在兩導軌上，空間存在垂直導軌平面斜向上的勻強磁場。閉合開關S后導體棒中的電流為I，導體棒平衡時，彈簧伸長量為x1；調(diào)換圖中電源極性，使導體棒中電流反向，

9、導體棒中電流仍為I，導體棒平衡時彈簧伸長量為x2。忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場，則勻強磁場的磁感應強度B的大小為(　　) A．(x1＋x2) B．(x2－x1) C．(x2＋x1) D．(x2－x1) D　[由平衡條件可得mgsin α＝kx1＋BIL；調(diào)換圖中電源極性使導體棒中電流反向，由平衡條件可得mgsin α＋BIL＝kx2，聯(lián)立解得B＝(x2－x1)。選項D正確。] 8.(2019·湖北部分重點中學模擬)已知直線電流在其空間某點產(chǎn)生的磁場，其磁感應強度B的大小與電流強度成正比，與點到通電導線的距離成反比?，F(xiàn)有平行放置的三根長直通電導線，分別通過一個直角三角形ABC的三個頂

10、點且與三角形所在平面垂直，如圖所示，∠ACB＝60°，O為斜邊的中點。已知I1＝2I2＝2I3，I2在O點產(chǎn)生的磁場磁感應強度大小為B，則關于O點的磁感應強度，下列說法正確的是(　　) A．大小為2B，方向垂直AB向左 B．大小為2B，方向垂直AB向左 C．大小為2B，方向垂直AB向右 D．大小為2B，方向垂直AB向右 B　[導線周圍的磁場的磁感線，是圍繞導線形成的同心圓，空間某點的磁場沿該點的切線方向，即與該點和導線的連線垂直，根據(jù)右手螺旋定則，可知三根導線在O點的磁感應強度的方向如圖所示。已知直線電流在其空間某點產(chǎn)生的磁場，其磁感應強度B的大小與電流強度成正比，與點到通電導線

11、的距離成反比，已知I1＝2I2＝2I3，I2在O點產(chǎn)生的磁場磁感應強度大小為B，O點到三根導線的距離相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由幾何關系可知三根導線在平行于AB方向的合磁場為零，垂直于AB方向的合磁場為2B。綜上可得，O點的磁感應強度大小為2B，方向垂直于AB向左。故B正確，A、C、D錯誤。] 9．(多選)兩根固定的相互平行的直導線A和B，相距為L，電流方向如圖所示。導線C用輕繩懸掛在AB導線的中間上方，距離AB為L，三根導線通的電流都為I。下列說法正確的是(　　) A．從上往下看導線C順時針轉(zhuǎn)動，同時繩子的張力變小 B．從上往下看導線C逆時針轉(zhuǎn)動，同時繩子的張力變大

12、 C．當C轉(zhuǎn)到與A、B平行時A、B和C單位長度所受的磁場作用力大小之比為∶∶1 D．當C轉(zhuǎn)到與A、B平行時A、B和C單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶1 BD　[由右手螺旋定則可以判斷C導線左側(cè)的磁場方向從下往上，右側(cè)從上往下，從而可判斷C導線左側(cè)受到向外的力，右側(cè)受到向里的力，從上往下看導線是逆時針轉(zhuǎn)動；利用極限法可判斷C導線轉(zhuǎn)動到與AB平行時受到向下的安培力，所以過程中繩子張力變大；A錯誤，B正確，轉(zhuǎn)到與AB平行時，三根導線電流方向都是垂直紙面向里，所以A、B和C受到相互之間的磁場作用力大小相等，C錯誤，D正確。] 10．(多選)(2019·太原模擬)一金屬條放置在相距為d

13、的兩金屬軌道上，如圖所示。現(xiàn)讓金屬條以v0的初速度從AA′進入水平軌道，再由CC′進入半徑為r的豎直圓軌道，金屬條到達豎直圓軌道最高點的速度大小為v，完成圓周運動后，再回到水平軌道上，整個軌道除圓軌道光滑外，其余均粗糙，運動過程中金屬條始終與軌道垂直且接觸良好。已知由外電路控制流過金屬條的電流大小始終為I，方向如圖中所示，整個軌道處于水平向右的勻強磁場中，磁感應強度為B，A、C間的距離為L，金屬條恰好能完成豎直面內(nèi)的圓周運動。重力加速度為g，則由題中信息可以求出(　　) A．金屬條的質(zhì)量 B．金屬條在磁場中運動時所受的安培力的大小和方向 C．金屬條運動到DD′時的瞬時速度 D．金屬

14、條與水平粗糙軌道間的動摩擦因數(shù) ABD　[在圓軌道最高點，由牛頓第二定律，有BId＋mg＝m，所以選項A正確；由題中信息可求出金屬條在磁場中運動時所受的安培力的大小和方向，選項B正確；由動能定理得：－(mg＋BId)·2r－μ(mg＋BId)·L＝mv2－mv，所以選項D正確；由于不知道CD間距，故不能求出金屬條運動到DD′時的瞬時速度，所以選項C錯誤。] 11．(多選)(2019·肇慶模擬)如圖甲所示，電流恒定的通電直導線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向為磁感應強度的正方向，當t＝0時導線恰好靜止，若B按如圖

15、乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　乙　 A．在最初的一個周期內(nèi)，導線在導軌上往復運動 B．在最初的一個周期內(nèi)，導線一直向左運動 C．在最初的半個周期內(nèi)，導線的加速度先增大后減小 D．在最初的半個周期內(nèi)，導線的速度先增大后減小 AD　[當t＝0時，由左手定則可知，MN受到向右的作用力，根據(jù)F安＝BLI，由于B最大，故此時的安培力最大，則MN的加速度最大，隨著時間的延長，磁感應強度B減小，故加速度減小，而MN的速度在增大，當B＝0時，加速度為0，速度最大，當B反向時，安培力也會反向，則加速度也反向，MN做減速運動，到半個周期時，MN減速到0，此時的加速

16、度反向最大，然后MN再反向運動，到一個周期時MN又回到原出發(fā)的位置，故在最初的一個周期內(nèi)，導線在導軌上往復運動，選項A正確，B錯誤；在最初的半個周期內(nèi)，導線的加速度先減小后增大，而其速度則是先增大后減小，故選項C錯誤，D正確。] 12.(多選)光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L＝20 cm的兩段光滑圓弧導軌相接，一根質(zhì)量m＝60 g、電阻R＝1 Ω、長為L的導體棒ab，用長也為L的絕緣細線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5 T，當閉合開關S后，導體棒沿圓弧擺動，擺到最大高度時，細線與豎直方向成θ＝53°角，

17、擺動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài)，導軌電阻不計，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2則(　　) A．磁場方向一定豎直向下 B．電源電動勢E＝3.0 V C．導體棒在擺動過程中所受安培力F＝3 N D．導體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048 J AB　[導體棒向右沿圓弧擺動，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場方向一定豎直向下，A項正確；導體棒擺動過程中只有安培力和重力做功，由動能定理知BIL·Lsin θ－mgL(1－cos θ)＝0，代入數(shù)值得導體棒中的電流為I＝3 A，由E＝IR得電源電動勢E＝3.0 V，B項正確；由F＝BIL得導體棒在擺

18、動過程中所受安培力F＝0.3 N，C項錯誤；由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導體棒重力勢能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cos θ)＝0.048 J，D項錯誤。] 13.水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，導軌的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)?，F(xiàn)垂直于導軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向與水平面夾角為θ，指向右斜上方且與金屬棒ab垂直，如圖所示，問： (1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？ (2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？ [解析]　(1)從b向a看，如圖所示。 水平方向：Ff＝F安sin θ ① 豎直方向：FN＋F安cos θ＝mg ② 又F安＝BIL＝BL ③ 聯(lián)立①②③得，F(xiàn)N＝mg－，F(xiàn)f＝。 (2)使ab棒受支持力為零，且讓磁感應強度最小，則受安培力豎直向上，則有 F安＝mg，Bmin＝ 根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右。 [答案]　(1)mg－　　(2)　方向水平向右 8