課時作業(yè)（二十四）磁場 磁場對電流的作用基礎(chǔ)小題練1如圖所示，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行用磁傳感器測量ab上各點的磁感應(yīng)強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是()【解析】通電螺線管外部中間處的磁感應(yīng)強度最小，無窮遠(yuǎn)處磁感應(yīng)強度為0，所以用磁傳感器測量ab上各點的磁感應(yīng)強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是C.【答案】C2.3條在同一平面(紙面)內(nèi)的長直絕緣導(dǎo)線搭成一等邊三角形，在導(dǎo)線中通過的電流均為I，電流方向如圖所示a、b和c三點分別位于三角形的3個頂角的平分線上，且到相應(yīng)頂點的距離相等將a、b和c處的磁感應(yīng)強度大小分別記為B1、B2和B3.下列說法正確的是() AB1B2<B3BB1B2B3Ca和b處磁場方向垂直于紙面向外，c處磁場方向垂直于紙面向里Da處磁場方向垂直于紙面向外，b和c處磁場方向垂直于紙面向里【解析】本題要明確3條導(dǎo)線中的電流在a、b、c三點各自產(chǎn)生的磁場的分布情況，要充分利用對稱性進行矢量合成對于a點，由右手螺旋定則可知，兩傾斜導(dǎo)線在此處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，水平導(dǎo)線在此點產(chǎn)生的磁場方向向外；對于b點，斜向右上方的導(dǎo)線與水平導(dǎo)線在此點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，斜向左上方的導(dǎo)線在此點產(chǎn)生的磁場方向向外；對于c點，水平導(dǎo)線在此點產(chǎn)生的磁場方向向里，斜向左上方和斜向右上方的導(dǎo)線在此點產(chǎn)生的磁場方向也向里，則c點合磁場方向向里，且有B3B1B2.綜上可知A、C正確【答案】AC3.根據(jù)磁場對電流產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種發(fā)射炮彈的裝置電磁炮，如圖所示，把待發(fā)炮彈放置在強磁場中的兩平行光滑導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以很大的電流，使炮彈沿導(dǎo)軌加速運動，并以某一速度發(fā)射出去，現(xiàn)要提高電磁炮的發(fā)射速度，你認(rèn)為下列方案在理論上可行的是() A增大電流I的值B增大磁感應(yīng)強度B的值C增大炮彈的質(zhì)量D改變磁感應(yīng)強度B的方向，使之與炮彈滑行方向平行【解析】要提高電磁炮的發(fā)射速度，需要增加安培力所做的功，由WFs可知，在加速距離不變的情況下可增大安培力，根據(jù)FBIL知，可以增加磁感應(yīng)強度B, 增加電流I，故A、B選項正確，C選項錯誤；改變磁感應(yīng)強度B的方向，使之與炮彈滑行方向平行，安培力減為零，故D選項錯誤【答案】AB4如圖所示，AC是一個用長為L的導(dǎo)線彎成的、以O(shè)為圓心的四分之一圓弧，將其放置在與平面AOC垂直的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中當(dāng)在該導(dǎo)線中通以由C到A，大小為I的恒定電流時，該導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向是() ABIL，平行于OC向左B.，垂直于AC的連線指向左下方C.，平行于OC向右D2BIL，垂直于AC的連線指向左下方【解析】直導(dǎo)線折成半徑為R的圓弧形狀，在磁場中的有效長度為R，又因為L2R，則安培力FBIR.安培力的方向與有效長度的直線AC垂直，根據(jù)左手定則可知，安培力的方向垂直于AC的連線指向左下方，B正確【答案】B5.如圖所示為航母上電磁彈射裝置的等效電路圖(俯視圖)，使用前先給超級電容器C充電，彈射時，電容器釋放儲存電能所產(chǎn)生的強大電流經(jīng)過導(dǎo)體棒EF，EF在磁場(方向垂直于紙面向外)作用下加速則下列說法正確的是() A電源給電容器充電后，M板帶正電B導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運動C超級電容器相當(dāng)于電源，放電時兩端電壓不變D在電容器放電過程中，電容器電容不斷減小【解析】電源給電容器充電后，M板與電源負(fù)極相連，帶負(fù)電，選項A錯誤；放電時電流由F到E，由左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力方向向右，導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運動，選項B正確；超級電容器相當(dāng)于電源，根據(jù)QCU可知，放電時兩端電壓減小，選項C錯誤；在電容器放電過程中，電容器電容保持不變，選項D錯誤【答案】B6如圖所示，兩平行放置、長度均為L的直導(dǎo)線a和b，放置在與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強磁場中，當(dāng)a導(dǎo)線通有電流強度為I，b導(dǎo)線中通過電流方向相反且電流強度為2I的電流時，a導(dǎo)線受到的安培力為F1，b導(dǎo)線受到的安培力為F2，則a導(dǎo)線的電流在b導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為() A. BC. D【解析】a、b中電流方向相反，兩導(dǎo)線之間的安培力為斥力，設(shè)大小為F，對a有：F1FBIL，對b有：F2F2BIL，解兩式得：F2F1F2，對于導(dǎo)線b，F(xiàn)2F1F2B2IL，解得B，C項正確【答案】C創(chuàng)新導(dǎo)向練7科學(xué)探究用磁傳感器測量地磁場的磁感應(yīng)強度在地球赤道上進行實驗時，用磁傳感器測得赤道上P點地磁場磁感應(yīng)強度大小為B0.將一條形磁鐵固定在P點附近的水平面上，讓N極指向正北方向，如圖所示，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度大小為B1；現(xiàn)將條形磁鐵以P點為軸心在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90，使其N極指向正東方向，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度的大小應(yīng)為(可認(rèn)為地磁南北極與地理北、南極重合)()AB1B0 BB1B0C. D【解析】根據(jù)題意，赤道上P點地磁場磁感應(yīng)強度大小為B0，條形磁鐵N極指向正北方向時，條形磁鐵在P點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為BB1B0；條形磁鐵N極指向正東方向時，其分磁感應(yīng)強度指向正東方向，此時兩個分矢量垂直，故P點的合磁感應(yīng)強度為B，故選D.【答案】D8電學(xué)儀器磁電式電流表的結(jié)構(gòu)及工作原理實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表，這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的，當(dāng)線圈通以如圖乙所示的電流時，下列說法正確的是()A無論線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面始終和磁感線平行B線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋形彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上D當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時，安培力使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動【解析】因為磁場是均勻輻向分布，所以磁感線始終與線圈平面平行，故A正確；當(dāng)通電后，處于磁場中的線圈受到安培力作用，使其轉(zhuǎn)動，螺旋形彈簧被扭動，則受到彈簧的阻力，從而阻礙線圈轉(zhuǎn)動，故B正確；由左手定則可判定，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到題圖乙所示的位置時，線圈b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，因此安培力使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動，故C錯誤，D正確【答案】ABD9軍事科技電磁軌道炮的工作原理電磁軌道炮工作原理如圖所示，待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強磁場)，磁感應(yīng)強度的大小與I成正比通電彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的方法是() A只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B只將電流I增加至原來的2倍C只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變【解析】設(shè)兩軌道間距離為d，彈體出射速度為v時，對應(yīng)的電流為I，彈體的質(zhì)量為m，軌道長度為L.當(dāng)出射速度為2v時，對應(yīng)的電流為I，彈體的質(zhì)量為m，軌道長度為L.依題意有BkI，F(xiàn)BIdkI2d，由動能定理得FLmv2，即kI2dLmv2，同理有kI2dLm(2v)2，兩式相比可得，四個選項中只有B、D兩個選項能使該式成立，故A、C錯誤，B、D正確【答案】BD10醫(yī)學(xué)科技電磁泵的工作原理醫(yī)生在做手術(shù)時，需從血庫里取血，為避免感染，都是利用電磁泵從血庫里向外抽如圖為一個電磁泵的結(jié)構(gòu)圖，長方形導(dǎo)管的左右表面絕緣，上下表面為導(dǎo)體，管長為a，內(nèi)壁高為b，寬為L，且內(nèi)壁光滑將導(dǎo)管放在垂直左右表面向右的勻強磁場中，由于充滿導(dǎo)管的血漿中帶有正負(fù)離子，將上下表面和電源接通，電路中會形成大小為I的電流，導(dǎo)管的前后兩側(cè)便會產(chǎn)生壓強差p，從而將血漿抽出其中v為血漿流動方向，若血漿的電阻率為，所加電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，則()A此裝置中血漿的等效電阻為RB此裝置中血漿受到的安培力大小為FBILC此裝置中血漿受到的安培力大小為FBIbD前后兩側(cè)的壓強差為p【解析】由電阻定律得，管中血漿的電阻為R，A正確；垂直于磁場方向的電流長度為b，因此電流受到的安培力為FBIb，B錯誤，C正確；血漿勻速流動，安培力等于兩側(cè)血漿壓力差，即BIbpLb，得p，D正確【答案】ACD綜合提升練11水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L0.2 m，接有電源電動勢E3 V，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強度B1 T導(dǎo)體棒ab的電阻R6 ，質(zhì)量m10 g，垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好，求合上開關(guān)的瞬間(1)金屬棒受到安培力的大小和方向；(2)金屬棒的加速度【解析】(1)閉合電鍵的瞬間，回路中的電流I A0.5 Aab棒所受安培力F安BIL0.1 N由左手定則知方向水平向右(2)由牛頓第二定律知a10 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12如圖所示，長度L25 cm、電阻R13 的金屬滑桿ab的中點連著一勁度系數(shù)k50 N/m的輕質(zhì)彈簧(彈簧另一端固定，與滑桿垂直且在同一水平面內(nèi))，垂直地放置在兩根電阻不計、互相平行、寬度為25 cm的光滑導(dǎo)軌上，有一勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面，磁場方向如圖所示，電源的電動勢E12 V，內(nèi)阻r1 ，定值電阻R22 ，閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后彈簧伸長x4 cm，求：(1)穩(wěn)定后滑桿ab所受安培力的大小F；(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小B.【解析】(1)穩(wěn)定時彈簧彈力大小為F彈kx，由平衡條件有FF彈，解得F2 N.(2)由閉合電路歐姆定律有IA2 A，又FBIL，解得B T4 T.【答案】(1)2 N(2)4 T