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專題37 磁場的描述 磁場對通電導線的作用力（練） 1．指南針是我國古代四大發(fā)明之一，東漢學者王充在《論衡》一書中描述的“司南”是人們公認的最早的磁性定向工具，指南針能指示南北方向是由于： （ ） A．指南針的兩個磁極相互吸引 B．指南針的兩個磁場相互排斥 C．地磁場對指南針的作用 D．指南針能吸引鐵、鋁、鎳等物質 【答案】C 【名師點睛】地球本身就是一個巨大的磁體，地理南極是磁鐵的北極，地理北極是磁鐵的南極，司南是個磁體，它有兩個磁極，在地磁場的作用下，靜止時總是一端指南一端指北；本題考查了磁場和地磁場．磁場是一種真實存在的物質，對于磁場的認識，我們是通過它對其他物體的作用來認識的。 2．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，下列說法中正確的是： （ ） A．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度大小Ba＜Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度大小Ba＞Bb C．一通電導線分別放在a、b兩處受的安培力，一定有Fa＜Fb D．一電荷分別靜止在在a、b兩處均受洛倫茲力，且一定有?a＞?b 【答案】A 【解析】解：A、磁場中磁感線的疏密表示磁場的強弱．由圖可知，Ba＞Bb．故A正確，B錯誤． C、一通電導線分別放在a、b兩處受的安培力，但沒有說明導線的方向與磁場方向之間的關系，安培力的大小關系不一定有Fa＜Fb，故C錯誤； D、電荷在磁場中靜止時，不受洛倫茲力的作用．故D錯誤． 故選：A 【名師點睛】電場線的疏密表示電場的強弱，磁感線的疏密表示磁場的強弱，這是電場線與磁感線的基本性質．要牢記． 3．圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導線中通有大小相同的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是： （ ） A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 【答案】B 【名師點睛】考查磁感應強度B的矢量合成法則，會進行B的合成，從而確定磁場的大小與方向． 4．如圖所示，一根通電直導線與勻強磁場方向垂直，導線所受安培力的方向是： （ ） A．向上 B．垂直紙面向里 C．向下 D．垂直紙面向外 【答案】B 【解析】根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過手心，即手心向上，四指指向電流方向，即指向右側，大拇指垂直于紙面指向里，故安培力方向垂直紙面向里，故ACD錯誤，B正確。 【名師點睛】正確應用左手定則是解答本題的關鍵，在應用時為防止手忙腳亂，可以先讓四指和電流方向一致，然后通過旋轉手讓磁感線穿過手心，從而進一步確定大拇指的指向即安培力方向。 5．如圖所示，某區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B。一正方形剛性線圈，邊長為L，匝數(shù)為n，線圈平面與磁場方向垂直，線圈一半在磁場內(nèi)。某時刻，線圈中通過大小為I的電流，則此線圈所受安培力的大小為： （ ） A．BIL B．nBIL C．nBIL D．nBIL 【答案】D 【解析】線框的有效長度為，故線圈受到的安培力為，D正確； 【名師點睛】本題是一道易錯題，關鍵是知道在根據(jù)公式計算安培力的時，公式中的L表示導體在磁場中的有效長度。 1．如圖所示，在豎直向上的勻強磁場中，水平放置著一根長直導線，電流方向垂直紙面向里，a、b、c、d是以直導線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中： （ ） A．a(chǎn)、b兩點磁感應強度相同 B．c、d兩點磁感應強度相同 C．a(chǎn)點磁感應強度最大 D．b點磁感應強度最大 【答案】C 根據(jù)矢量合成法則，則c、d兩點磁感應強度的大小相等，方向不同，故C正確，ABD錯誤； 故選：C． 【名師點睛】磁感應強度既有大小，又有方向，是矢量．它的合成遵循矢量合成的平行四邊形法則． 2．如圖，由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導體框，垂直勻強磁場放置，將AB兩點接入電壓恒定的電源兩端。通電時，線框受到的安培力為1．2N，若將ACB邊移走，則余下線框受到的安培力大小為： （ ） A．0．6N B．0．8N C．1．2N C．1．6N 【答案】B 【解析】根據(jù)左手定則判斷出各段受到的安培力的方向，如圖 【名師點睛】該題中，各段時的電流的大小不相等，要使用閉合電路的歐姆定律分別計算出各段的電流的大小，然后計算安培力是解題的正確思路．題目的難度中檔。 3．如圖所示，某同學用玻璃皿在中心放一個圓柱形電極接電源的負極，沿邊緣放一個一環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉的液體的實驗”，若蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場視為勻強磁場，磁感應強度為B=0．1 T，玻璃皿的橫截面的半徑為a=0．05 m，電源的電動勢為E=3 V，內(nèi)阻，限流電阻，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為，閉合開關后當液體旋轉時電壓表的示數(shù)恒為1．5 V，則：（ ） A．由上往下看，液體做順時針旋轉 B．液體所受的安培力做負功 C．閉合開關10 s，液體具有的內(nèi)能是4．5 J D．閉合開關后，液體電熱功率為0．081 W 【答案】D 【解析】由于中心放一個圓柱形電極接電源的負極，沿邊緣放一個圓環(huán)形電極接電源的正極，在電源外部電流由正極流向負極，因此電流由邊緣流向中心；器皿所在處的磁場豎直向上，由左手定則可知，導電液體受到的磁場力沿逆時針方向，因此液體沿逆時針方向旋轉，液體所受的安培力做正功，故AB錯誤；電壓表的示數(shù)為1．5V，則根據(jù)閉合電路的歐姆定律：，所以電路中的電流值：，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R=0．9Ω，則液體熱功率為， 10s內(nèi)液體的熱能，C錯誤D正確； 【名師點睛】在電源外部，電流由正極流向負極；由左手定則可以判斷出導電液體受到的安培力方向，從而判斷出液體的旋轉方向；根據(jù)閉合電路的歐姆定律求出電路中的電流值，然后根據(jù)安培力的公式計算安培力的大小，根據(jù)焦耳定律計算熱功率，從而即可求解． 4．在下圖中標出了磁場B的方向、通電直導線中電流I的方向，以及通電直導線所受安培力F的方向，其中正確的是： （ ） 【答案】C 【名師點睛】伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。 5．如圖所示，兩根平行放置長度相同的長直導線a和b載有大小相同方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當加入一個與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)椋? （ ） A．F2 B．F1 - F2C．F1 + F2 D．2F1 - F2 【答案】A 【名師點睛】當兩根通大小相同方向相反的電流時，a受到的一個磁場力，然后再加入一勻強磁場，則a受到磁場力．則此時b受到的磁場力大小與a相同，方向相反。 1．【2016北京卷】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。”進一步研究表明，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 【答案】C 【解析】根據(jù)題意可知，地理南、北極與地磁場存在一個夾角，為磁偏角，故兩者不重合，A正確；　　地磁南極在地理的北極附近，地磁北極在地理的南極附近，B正確；由于地磁場的磁場方向沿磁感線切線的方向，故只有赤道處地磁場的磁場方向才與地面平行，C錯誤；在赤道處，磁場方向水平，而射線是帶電的粒子，運動方向垂直磁場方向，根據(jù)左手定則可得射向赤道的粒子受到洛倫茲力的作用，D正確。 【方法技巧】地球本身是一個巨大的磁體。地球周圍的磁場叫做地磁場。地磁北極在地理南極附近，地磁南極在地理北極附近，所以地磁場的方向是從地磁北極到地磁南極。 2．【2016上海卷】如圖，一束電子沿z軸正向流動，則在圖中y軸上A點的磁場方向是： （ ） A．+x方向 B．-x方向 C．+y方向 D．-y方向 【答案】A 【解析】據(jù)題意，電子流沿z軸正向流動，電流方向沿z軸負向，由安培定則可以判斷電流激發(fā)的磁場以z軸為中心沿順時針方向（沿z軸負方向看），通過y軸A點時方向向外，即沿x軸正向，則選項A正確。 【方法技巧】首先需要判斷出電子束產(chǎn)生電流的方向，再根據(jù)安培定則判斷感應磁場的方向。 3．【2015全國新課標Ⅱ18】（多選）指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關于指南針，下列說明正確的是： （ ） A．指南針可以僅具有一個磁極 B．指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場 C．指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾 D．在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線，導線通電時指南針不偏轉 【答案】BC 【方法技巧】本題主要是安培定則，以及地磁場相關知識，屬于容易題 4．【2015江蘇4】如圖所示，用天平測量勻強磁場的磁感應強度，下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長NM相等，將它們分別掛在天平的右臂下方，線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)，若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是： （ ） 【答案】A 【解析】 由題意知，當處于磁場中的導體，受安培力作用的有效長度越長，根據(jù)F=BIL知受安培力越大，月容易失去平衡，由圖知選項A中導體的有效長度最大，所以A正確。 【方法技巧】 本題主要是安培力，在通電導體在磁場中受安培力時，要注意導體的有效長度的計算。 5．【2014海南8】（多選）如圖，兩根平行長直導線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流：a、b、c是導線所在平面內(nèi)的三點，左側導線與它們的距離分別為、l和3l。關于這三點處的磁感應強度，下列判斷正確的是： （ ） A．a(chǎn)處的磁感應強度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應強度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應強度方向相同 D．b處的磁感應強度為零 【答案】AD 【方法技巧】本題重點在利用右手定則判斷磁場的方向，同時注意磁場的疊加