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2019-2020年高考物理第一輪復習 課時跟蹤檢測（二十六）磁場的描述 磁場對電流的作用 一、單項選擇題 1. (xx深圳期末)指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。當指南針靜止時，其N極指向如圖1虛線(南北向)所示，若某一條件下該指南針靜止時N極指向如圖實線(N極北偏東向)所示。則以下判斷正確的是(　　) 圖1 A．可能在指南針上面有一導線東西放置，通有東向西的電流 B．可能在指南針上面有一導線東西放置，通有西向東的電流 C．可能在指南針上面有一導線南北放置，通有北向南的電流 D．可能在指南針上面有一導線南北放置，通有南向北的電流 2．(xx龍巖質檢)已知龍巖市區(qū)地磁場的磁感應強度B約為4.010－5 T，其水平分量約為3.010－5 T。若龍巖市區(qū)一高層建筑安裝了高50 m的豎直金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，當帶有正電的烏云經(jīng)過避雷針的上方時，經(jīng)避雷針開始放電，某一時刻的放電電流為1.0105 A，此時金屬桿受到地磁場對它的安培力方向和大小分別為(　　) A．方向向東，大小約為150 N B．方向向東，大小約為200 N C．方向向西，大小約為150 N D．方向向西，大小約為200 N 3．(xx北京海淀測試)如圖2是“探究影響通電導體在磁場中受力因素”的實驗示意圖。三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導體棒用圖中輕而柔軟的細導線1、2、3、4懸掛起來，它們之中的任意兩根與導體棒和電源構成回路。認為導體棒所在位置附近為勻強磁場，最初導線1、4接在直流電源上，電源沒有在圖中畫出。關于接通電源時可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，下列敘述正確的是(　　) 圖2 A．改變電流方向同時改變磁場方向，導體棒擺動方向將會改變 B．僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，導體棒擺動方向一定改變 C．增大電流同時改變接入導體棒上的細導線，接通電源時，導體棒擺動幅度一定增大 D．僅拿掉中間的磁鐵，導體棒擺動幅度不變 4．(xx上海高考)如圖3，通電導線MN與單匝矩形線圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當MN中電流突然減小時，線圈所受安培力的合力方向(　　) 圖3 A．向左 B．向右 C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向里 5.如圖4，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2且I1>I2；a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導線共面；b點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直。磁感應強度可能為零的點是(　　) 圖4 A．a(chǎn)點　　　　　　　 　B．b點 C．c點 D．d點 二、多項選擇題 6. (xx江西省重點中學聯(lián)考)如圖5所示，一個半徑為R的導電圓環(huán)與一個軸向對稱的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點的磁感應強度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A．導電圓環(huán)有收縮的趨勢 B．導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上 C．導電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D．導電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ 7．(xx海南高考)圖6中裝置可演示磁場對通電導線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導軌，L是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿。當電磁鐵線圈兩端a、b和導軌兩端e、f分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動。下列說法正確的是(　　) 圖6 A．若a接正極，b接負極，e接正極，f接負極，則L向右滑動 B．若a接正極，b接負極，e接負極，f接正極，則L向右滑動 C．若a接負極，b接正極，e接正極，f接負極，則L向左滑動 D．若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動 8.如圖7所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質量為m的直導體棒，當通以圖示方向電流I時，欲使導體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強磁場，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉至水平向左的過程中，下列說法中正確的是(　　) 圖7 A．此過程中磁感應強度B逐漸增大 B．此過程中磁感應強度B先減小后增大 C．此過程中磁感應強度B的最小值為 D．此過程中磁感應強度B的最大值為 三、非選擇題 9.如圖8所示，MN是一根長為l＝10 cm，質量m＝50 g的金屬棒，用兩根長度也為l的細軟導線將導體棒MN水平吊起，使導體棒處在B＝ T的豎直向上的勻強磁場中，未通電流時，細導線在豎直方向，通入恒定電流后，金屬棒向外偏轉的最大偏角θ＝37，求金屬棒中恒定電流的大小。 圖8 10.水平放置的光滑金屬導軌寬L＝0.2 m，接有電源電動勢E＝3 V，電源內(nèi)阻及導軌電阻不計。勻強磁場豎直向下穿過導軌，磁感應強度B＝1 T。導體棒ab的電阻R＝6 Ω，質量m＝10 g，垂直放在導軌上并接觸良好，求合上開關的瞬間。 圖9 (1)金屬棒受到安培力的大小和方向； (2)金屬棒的加速度。 11．(xx太原五中測試)粗細均勻的直導線MN的兩端懸掛在兩根相同的輕質彈簧下邊，MN恰好在水平位置(如圖10)。已知MN的質量m＝10 g，MN的長度l＝49 cm，沿水平方向與MN垂直的勻強磁場的磁感應強度B＝0.5 T。(取g＝9.8 m/s2) 圖10 (1)要使兩根彈簧能處于自然狀態(tài)，既不被拉長，也不被壓縮，MN中應沿什么方向、通過多大的電流？ (2)若導線中有從M到N方向的、大小為0.2 A的電流通過時，兩根彈簧均被拉長了Δx＝1 mm，求彈簧的勁度系數(shù)。 (3)當由N到M方向通過0.2 A的電流時，兩根彈簧被拉長多少？ 答 案 1．選C　若某一條件下該指南針靜止時N極指向題圖實線(N極北偏東向)所示，則有一指向東方的磁場，由安培定則，可能在指南針上面有一導線南北放置，通有北向南的電流，選項C正確。 2．選A　由安培力公式，金屬桿受到地磁場對它的安培力大小為F＝BIL＝3.010－51.010550 N＝150 N。由左手定則可判斷出安培力方向為方向向東，選項A正確。 3．選B　由左手定則可知，僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，F(xiàn)的方向一定改變，即導體棒擺動方向一定改變，而兩者同時改變時，F(xiàn)方向不變，則導體棒擺動方向不變，故B正確，A錯誤；由F＝BIL可知，當I增大，但L減小時，F(xiàn)大小不一定改變，C錯誤；僅拿掉中間的磁鐵，意味著導體棒受力長度減小，則F應減小，則導體棒擺動幅度一定改變，D錯誤。 4．選B　因為導線MN靠近ab，由圖可知，線圈中等效合磁場為垂直紙面向里，當MN中電流減小時，由楞次定律可知感應電流的磁場阻礙磁通量的減小，故線圈向右運動，所受安培力的合力向右，故只有B項正確。 5．選C　根據(jù)安培定則可知I1和I2電流分別在a處產(chǎn)生的磁場方向為垂直ac連線向上和向下，由于I1>I2，且I1電流與a點的距離比I2電流與a點距離要小，故B1a>B2a，則a處磁感應強度不可能為零，A錯；兩電流在b處產(chǎn)生的磁場方向均垂直ac連線向下，故B錯；I1和I2電流分別在c處產(chǎn)生的磁場方向為垂直ac連線向下和向上，且I1電流與c點的距離比I2電流與c點距離要大，故B 1c與B 2c有可能等大反向，C對；兩電流在d處產(chǎn)生的磁場方向一定成某一夾角，且夾角一定不為180，D錯。 6．選ABD　若導線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導電圓環(huán)有收縮的趨勢，導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ，選項A、B、D正確，C錯誤。 7．選BD　若a接正極，b接負極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向上，若e接正極，f接負極，由左手定則可判斷金屬桿所受安培力方向向左，故向左滑動；若e接負極，f接正極，則L向右滑動，A錯誤，B正確。若a接負極，b接正極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向下，若e接正極，f接負極，則L向右滑動，C錯誤，D正確。 8．選AC　導體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉至水平向左的過程中，安培力由沿斜面向上轉至豎直向上，導體棒受力的動態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過程中磁感應強度B逐漸增大，A對、B錯；剛開始安培力F最小，有sin α＝，所以此過程中磁感應強度B的最小值為，C對；最后安培力最大，有F＝mg，即此過程中磁感應強度B的最大值為，D錯。 9．解析：金屬棒向外偏轉的過程中，受重力mg、導線拉力FT、安培力F共三個力的作用，其中導線的拉力不做功，由動能定理得：WF＋WG＝0 其中WF＝Flsin θ＝BIl2sin θ， WG＝－mgl(1－cos θ) 金屬棒中的電流為I＝ 解得：I＝5 A 答案：5 A 10．解析：(1)閉合電鍵的瞬間，回路中的電流 I＝＝ A＝0.5 A ab棒所受安培力 F安＝BIL＝0.1 N 由左手定則知方向水平向右 (2)由牛頓第二定律知 a＝＝10 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受到的安培力方向豎直向上且等于MN的重力時，兩根彈簧才能處于自然狀態(tài)。根據(jù)左手定則，MN中的電流方向應由M到N，電流的大小由mg＝BIl求得 I＝＝ A＝0.4 A (2)導線中通過由M到N方向的電流時，受到豎直向上的安培力作用，被拉長的兩根彈簧對MN有豎直向上的拉力，MN受到豎直向下的重力，平衡時有： BI1l＋2kΔx＝mg 可得彈簧的勁度系數(shù) k＝＝N/m＝24.5 N/m (3)當電流方向由N向M時，MN所受安培力豎直向下，平衡時有： 2kΔx′＝mg＋BI2l 由此式可求出兩根彈簧被拉伸的長度 Δx′＝＝ m＝0.003 m 答案：(1)0.4 A　方向是M到N (2)24.5 N/m (3)0.003 m