專題37 磁場的描述 磁場對通電導(dǎo)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(xué)者王充在論衡一書中描述的“司南”是人們公認(rèn)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(gè)磁極相互吸引B指南針的兩個(gè)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(zhì)【答案】C【名師點(diǎn)睛】地球本身就是一個(gè)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(gè)磁體，它有兩個(gè)磁極，在地磁場的作用下，靜止時(shí)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(shí)存在的物質(zhì)，對于磁場的認(rèn)識，我們是通過它對其他物體的作用來認(rèn)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： （ ）Aa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小BaBbBa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小BaBbC一通電導(dǎo)線分別放在a、b兩處受的安培力，一定有FaFbD一電荷分別靜止在在a、b兩處均受洛倫茲力，且一定有ab【答案】A【解析】解：A、磁場中磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱由圖可知，BaBb故A正確，B錯(cuò)誤C、一通電導(dǎo)線分別放在a、b兩處受的安培力，但沒有說明導(dǎo)線的方向與磁場方向之間的關(guān)系，安培力的大小關(guān)系不一定有FaFb，故C錯(cuò)誤；D、電荷在磁場中靜止時(shí)，不受洛倫茲力的作用故D錯(cuò)誤故選：A【名師點(diǎn)睛】電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱，磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，這是電場線與磁感線的基本性質(zhì)要牢記3圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)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(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，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(diǎn)睛】考查磁感應(yīng)強(qiáng)度B的矢量合成法則，會進(jìn)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(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場方向垂直，導(dǎo)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(cè)，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(cuò)誤，B正確?！久麕燑c(diǎn)睛】正確應(yīng)用左手定則是解答本題的關(guān)鍵，在應(yīng)用時(shí)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(zhuǎn)手讓磁感線穿過手心，從而進(jìn)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)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： （ ）ABIL BnBIL CnBIL DnBIL【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(diǎn)睛】本題是一道易錯(cuò)題，關(guān)鍵是知道在根據(jù)公式計(jì)算安培力的時(shí)，公式中的L表示導(dǎo)體在磁場中的有效長度。1如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置著一根長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中： （ ）Aa、b兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同Bc、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同Ca點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大Db點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大【答案】C根據(jù)矢量合成法則，則c、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向不同，故C正確，ABD錯(cuò)誤；故選：C【名師點(diǎn)睛】磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)體框，垂直勻強(qiáng)磁場放置，將AB兩點(diǎn)接入電壓恒定的電源兩端。通電時(shí)，線框受到的安培力為12N，若將ACB邊移走，則余下線框受到的安培力大小為： （ ）A06N B08N C12N C16N【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(diǎn)睛】該題中，各段時(shí)的電流的大小不相等，要使用閉合電路的歐姆定律分別計(jì)算出各段的電流的大小，然后計(jì)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(xué)用玻璃皿在中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)一環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)的液體的實(shí)驗(yàn)”，若蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=01 T，玻璃皿的橫截面的半徑為a=005 m，電源的電動(dòng)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(guān)后當(dāng)液體旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓表的示數(shù)恒為15 V，則：（ ）A由上往下看，液體做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)B液體所受的安培力做負(fù)功C閉合開關(guān)10 s，液體具有的內(nèi)能是45 JD閉合開關(guān)后，液體電熱功率為0081 W【答案】D【解析】由于中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)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(fù)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(dǎo)電液體受到的磁場力沿逆時(shí)針方向，因此液體沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，液體所受的安培力做正功，故AB錯(cuò)誤；電壓表的示數(shù)為15V，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=09，則液體熱功率為， 10s內(nèi)液體的熱能，C錯(cuò)誤D正確；【名師點(diǎn)睛】在電源外部，電流由正極流向負(fù)極；由左手定則可以判斷出導(dǎo)電液體受到的安培力方向，從而判斷出液體的旋轉(zhuǎn)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(jì)算安培力的大小，根據(jù)焦耳定律計(jì)算熱功率，從而即可求解4在下圖中標(biāo)出了磁場B的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向，其中正確的是： （ ）【答案】C【名師點(diǎn)睛】伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)加入一個(gè)與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到的磁場力大小變?yōu)椋?（ ）AF2 BF1 - F2CF1 + F2 D2F1 - F2【答案】A【名師點(diǎn)睛】當(dāng)兩根通大小相同方向相反的電流時(shí)，a受到的一個(gè)磁場力，然后再加入一勻強(qiáng)磁場，則a受到磁場力則此時(shí)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(xué)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(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)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(gè)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(cuò)誤；在赤道處，磁場方向水平，而射線是帶電的粒子，運(yùn)動(dòng)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?！痉椒记伞康厍虮旧硎且粋€(gè)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(dòng)，則在圖中y軸上A點(diǎn)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(dòng)，電流方向沿z軸負(fù)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(shí)針方向（沿z軸負(fù)方向看），通過y軸A點(diǎn)時(shí)方向向外，即沿x軸正向，則選項(xiàng)A正確?！痉椒记伞渴紫刃枰袛喑鲭娮邮a(chǎn)生電流的方向，再根據(jù)安培定則判斷感應(yīng)磁場的方向。3【2015全國新課標(biāo)18】（多選）指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針，下列說明正確的是： （ ）A指南針可以僅具有一個(gè)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(dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)【答案】BC【方法技巧】本題主要是安培定則，以及地磁場相關(guān)知識，屬于容易題4【2015江蘇4】如圖所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列各選項(xiàng)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(dāng)處于磁場中的導(dǎo)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(xiàng)A中導(dǎo)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(dǎo)體在磁場中受安培力時(shí)，要注意導(dǎo)體的有效長度的計(jì)算。5【2014海南8】（多選）如圖，兩根平行長直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流：a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是： （ ）Aa處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大Bb、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等Ca、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同Db處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零【答案】AD【方法技巧】本題重點(diǎn)在利用右手定則判斷磁場的方向，同時(shí)注意磁場的疊加