磁場及其對電流的作用一、選擇題(每小題6分，共54分)1圖甲所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以O(shè)點(圖中白點)為坐標(biāo)原點，沿z軸正方向磁感應(yīng)強度B大小的變化最有可能為圖乙所示圖象中的()解析C磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強度B的大小，因沿z軸方向B先減小后增大，故最有可能的為C圖2長10 cm的通電直導(dǎo)線，通過1 A的電流，在磁場強弱、方向都一樣的空間(勻強磁場)中某處受到的磁場力為0.4 N，則該磁場的磁感應(yīng)強度為()A等于4 T B大于或等于4 TC小于或等于4 T D上述說法都錯誤解析B由安培力FBILsin ，則磁場的磁感應(yīng)強度B，由于sin 1，則BT4 T，選項B正確3.如圖所示，一弓形線圈通以逆時針電流，在其圓弧的圓心處，垂直于紙面放一直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線通有指向紙內(nèi)的電流時，線圈將()Aa端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動，且靠近導(dǎo)線Ba端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線Cb端向紙內(nèi)，a端向紙外轉(zhuǎn)動，且靠近導(dǎo)線Db端向紙內(nèi)，a端向紙外轉(zhuǎn)動，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線解析A弓形通電線圈圓弧部分的電流方向和通電導(dǎo)線的磁力線重合，不受安培力作用，直線部分的上半段受安培力指向紙內(nèi)，下半段受安培力指向紙外，導(dǎo)致線圈a端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到弓形線圈直線部分與直導(dǎo)線趨于平行時，直線部分與直導(dǎo)線相吸，弧線部分與直導(dǎo)線相斥，但斥力小于引力，故線圈將靠近導(dǎo)線，選項A正確4.如圖所示，有兩個同心放置且共面的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)面垂直，比較通過兩環(huán)的磁通量a、b，則()Aa>bBa<bCabD不能確定解析A由于磁感線是閉合曲線，在磁體內(nèi)部是由S極指向N極，在磁體外部是由N極指向S極，且在磁體外部的磁感線分布在磁體的周圍較大的空間又由于穿過圓環(huán)a、b的磁通量均為內(nèi)外，因此線圈面積越大，磁感線抵消得越多，合磁通量越小，故b環(huán)的磁通量較小A項正確5.如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B11 T位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線，長L1 m，通有I1 A的恒定電流當(dāng)導(dǎo)線與B1成60夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零則該區(qū)域同時存在的另一勻強磁場的磁感應(yīng)強度B2的大小可能為()A. T B. T C1 T D. T解析BCD導(dǎo)線所受安培力為零，可判斷出合磁感應(yīng)強度為零或沿導(dǎo)線方向，這就決定了另一個磁場必須平行于紙面，則可知磁感應(yīng)強度B2有最小值由平行四邊形定則得B2minB1sin 60 T，則B2的值可能為大于等于 T的所有值，故選項B、C、D都正確6如圖所示，固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行線框由靜止釋放，在下落過程中()A穿過線框的磁通量保持不變B線框中感應(yīng)電流方向保持不變C線框所受安培力的合力為零D線框的機械能不斷增大解析B由通電直導(dǎo)線周圍磁感線的分布規(guī)律可知，線框下落過程中穿過其中的磁感線越來越少，故磁通量在不斷變小，故A錯；下落時穿過線框的磁通量始終減小，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向保持不變，故B正確；線框上下兩邊受到的安培力方向雖相反，但上邊所處位置的磁感應(yīng)強度始終大于下邊所處位置的磁感應(yīng)強度，故上邊所受的安培力大于下邊所受的安培力，其合力不為零，故C錯；由能量守恒可知下落時一部分機械能會轉(zhuǎn)化為線框通電發(fā)熱產(chǎn)生的內(nèi)能，故線框的機械能減少，D錯7.通有電流的導(dǎo)線L1、L2處在同一平面(紙面)內(nèi)，L1是固定的，L2可繞垂直紙面固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(O為L2的中心)，各自的電流方向如圖所示下列哪種情況將會發(fā)生()A因L2不受磁場力的作用，故L2不動B因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡，故L2不動CL2繞軸O按順時針方向轉(zhuǎn)動DL2繞軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動解析D由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1上方的磁場的方向為垂直紙面向外，且離導(dǎo)線L1的距離越遠(yuǎn)的地方，磁場越弱，導(dǎo)線L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O點的下方磁場較強，則安培力較大，因此L2繞固定轉(zhuǎn)軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動8.如圖所示，一根長為l的鋁棒用兩個勁度系數(shù)均為k的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，當(dāng)鋁棒中通過的電流I的方向從左到右時，彈簧縮短x，而當(dāng)電流反向且大小不變時，彈簧伸長x，則該磁場的磁感應(yīng)強度為()A. B. C. D.解析A不通電時mg2kl，電流自左向右時mgBIl2k(lx)，電流自右向左時mgBIl2k(lx)，由以上三式可得B，選項A正確9質(zhì)量為m的通電細(xì)桿放在傾角為的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度為d，桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，有電流通過桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上，在如圖所示的A、B、C、D四個圖中，桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是()解析CD選項A中通電細(xì)桿所受的安培力水平向右，選項B中通電細(xì)桿所受安培力豎直向上，這兩種情況下，如果沒有摩擦力，通電細(xì)桿都可以靜止在導(dǎo)軌上；選項C中通電細(xì)桿所受安培力方向豎直向下，選項D中通電細(xì)桿所受安培力方向水平向左，這兩種情況下，如果沒有摩擦力，通電細(xì)桿均不能靜止，故選項C、D正確二、非選擇題(共46分)10.(12分)如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過線框平面的磁通量為多少？若使框架繞OO轉(zhuǎn)過60，則穿過線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過90，則此時穿過線框平面的磁通量為多少？解析磁通量的大小直接利用公式BScos 即可求解，應(yīng)特別注意角的大小框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直時0，此時磁通量1BS，框架繞OO轉(zhuǎn)過60，磁通量2BScos 60BS，框架轉(zhuǎn)過90磁通量3BScos 900.【答案】BSBS011(16分)三根平行的直導(dǎo)線，分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個頂點，如圖所示現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點O所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小均為B，則該處的磁感應(yīng)強度的大小和方向如何？解析根據(jù)安培定則，I1與I3在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度相同，I2在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向與B1(B3)相垂直，又知B1、B2、B3的大小相等均為B，根據(jù)矢量的運算法則可知O處的實際磁感應(yīng)強度大小為B0B.方向在三角形平面內(nèi)與斜邊夾角為，則有tan 2，即arctan 2，如圖所示【答案】B方向在三角形平面內(nèi)與斜邊夾角為arctan 212.(18分)粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線ab的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊，ab恰好處在水平位置(如圖所示)已知ab的質(zhì)量為m10.0 g，長度L60 cm，沿水平方向與ab垂直的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0.4 T.(1)要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài)，既不被拉長，也不被壓縮，ab中應(yīng)沿什么方向、通過多大的電流？(2)當(dāng)導(dǎo)線中有方向從a到b、大小為0.2 A的電流通過時，兩根彈簧均被拉長了x1 mm，求該彈簧的勁度系數(shù)(3)當(dāng)導(dǎo)線中由b到a方向通過0.2 A的電流時兩根彈簧被拉長多少？(取g9.6 m/s29.6 N/kg)解析(1)只有當(dāng)ab受到的磁場力方向豎直向上且大小等于ab的重力時，兩根彈簧才能處于自然狀態(tài)，根據(jù)左手定則，ab中的電流應(yīng)由a到b，電流的大小由mgBIL求得I A0.4 A.(2)當(dāng)導(dǎo)線中通過由a到b的電流時，受到豎直向上的磁場力作用，被拉長的兩根彈簧對ab有豎直向上的拉力，同時ab受豎直向下的重力，平衡時平衡方程為BIL2kxmg可得彈簧的勁度系數(shù)k N/m24 N/m.(3)當(dāng)電流方向由b向a時，ab所受磁場力豎直向下，這時的平衡方程為：2kxmgBIL由此式可求出兩根彈簧被拉伸的長度為x m0.003 m3 mm.【答案】(1)由a到b0.4 A(2)24 N/m(3)3 mm- 5 -