課時規(guī)范練28磁場的描述磁場對電流的作用基礎(chǔ)鞏固組1.(安培定則的應(yīng)用)(2017黑龍江牡丹江一中期末)為了解釋地球的磁性,19世紀(jì)安培假設(shè):地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個圖中,正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()答案B解析地磁場從地理的南極附近出來,進入地理的北極附近,除兩極外,地表上空的磁場都具有向北的磁場分量。根據(jù)安培定則,環(huán)形電流外部磁場方向向北可知,B正確。A圖在地表上空產(chǎn)生的磁場方向向南,故A錯誤。C、D兩圖在地表上空產(chǎn)生的磁場方向沿東西方向,故C、D錯誤。2.(安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加)(2017四川成都一診)右圖為水平放置的兩根等高固定長直導(dǎo)線的截面圖,O點是兩導(dǎo)線連線的中點,a、b是過O點的豎直線上與O點距離相等的兩點,兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的恒定電流。下列說法正確的是()A.兩導(dǎo)線之間存在相互吸引的安培力B.O點的磁感應(yīng)強度為零C.O點的磁感應(yīng)強度方向豎直向下D.a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反答案C解析同向電流相互吸引,異向電流相互排斥,A錯誤;兩個電流在O點的磁感應(yīng)強度方向都是豎直向下,不為0,B錯誤,C正確;a、b兩點磁感強度大小相等、方向相同,D錯誤。3.(安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加)(2017海南文昌中學(xué)期中)在磁感應(yīng)強度為B0、方向豎直向上的勻強磁場中,水平放置一根長通電直導(dǎo)線,電流的方向垂直于紙面向里。如圖所示,A、B、C、D是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點,在這四點中()A.B、D兩點的磁感應(yīng)強度大小相等B.A、B兩點的磁感應(yīng)強度大小相等C.C點的磁感應(yīng)強度的值最大D.B點的磁感應(yīng)強度的值最大答案A解析根據(jù)安培定則可得通電直導(dǎo)線在A、B、C、D四點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等,設(shè)為B1,而通電直導(dǎo)線在B點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向為水平向左,在D點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向為水平向右,則B、D兩點的磁感應(yīng)強度大小為B=B12+B02,大小相等,選項A正確;通電直導(dǎo)線在A點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向為豎直向上,則A點的磁感應(yīng)強度為BA=B1+B0,選項B錯誤;通電直導(dǎo)線在C點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向為豎直向下,則C點的磁感應(yīng)強度大小為BC=|B1-B0|,C點的磁感應(yīng)強度的值最小,選項C錯誤;由以上分析可知A點的磁感應(yīng)強度的值最大,選項D錯誤。4.(安培力作用下導(dǎo)體的平衡)(2017上海楊浦區(qū)模擬)如圖所示,質(zhì)量m=0.5 kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37、寬度l=1 m的光滑絕緣框架上,磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中,電源的電動勢E=8 V、內(nèi)阻r=1 ,額定功率為8 W、額定電壓為4 V的電動機M正常工作。取sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度大小g取10 m/s2,則磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A.2 TB.1.73 TC.1.5 TD.1 T答案C解析電動機M正常工作時的電流I1=PU=2 A,電源內(nèi)阻上的電壓U=E-U=8 V-4 V=4 V,根據(jù)歐姆定律得干路中的電流I=Ur=4 A,通過導(dǎo)體棒的電流I2=I-I1=2 A,導(dǎo)體棒受力平衡,有BI2l=mgsin 37,得B=1.5 T,選項C正確。5.(多選)(安培力作用下導(dǎo)體運動情況)(2017湖北宜城市第一中學(xué)月考)如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時()A.磁鐵對桌面的壓力增大B.磁鐵對桌面的壓力減小C.磁鐵受到向右的摩擦力作用D.磁鐵受到向左的摩擦力作用答案BC解析根據(jù)條形磁體磁感線分布情況得到直線電流所在的位置磁場方向(切線方向),再根據(jù)左手定則判斷安培力方向,如圖甲根據(jù)牛頓第三定律,電流對磁體的作用力向左上方,如圖乙;根據(jù)平衡條件,可知通電后支持力變小,靜摩擦力變大,故磁鐵對桌面的壓力變小,靜摩擦力向右。故選B、C。6.(安培力作用下導(dǎo)體的平衡)(2017天津和平區(qū)期末)如圖所示,在傾角為的光滑斜面上,垂直紙面放置一根長為l,質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒。當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時,欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,可加平行于紙面的勻強磁場,下列有關(guān)磁場的描述中正確的是()A.若磁場方向豎直向上,則B=mgtanIlB.若磁場方向平行斜面向上,則B=mgsinIlC.若磁場方向垂直斜面向下,則B=mgsinIlD.若磁場方向垂直斜面向上,則B=mgcosIl答案A解析若磁場方向豎直向上,導(dǎo)體棒受力如圖,F=mgtan ,所以B=mgtanIl,選項A正確;B、C項中導(dǎo)體棒不能靜止,選項B、選項C錯誤;若磁場垂直斜面向上,則B=mgsinIl,選項D錯誤。7.(多選)(安培定則的應(yīng)用)均勻帶電的薄圓盤的右側(cè),用拉力傳感器A、B水平懸掛一根通電導(dǎo)線ab,電流方向由a到b,導(dǎo)線平行于圓盤平面。圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動,與圓盤靜止時相比,拉力傳感器的示數(shù)增大了,懸線仍然豎直,則下列說法正確的是()A.圓盤帶正電荷B.圓盤帶負(fù)電荷C.若增大圓盤轉(zhuǎn)動角速度,則傳感器示數(shù)減小D.若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向,則傳感器示數(shù)減小答案AD解析與圓盤靜止時相比,拉力傳感器的示數(shù)增大,懸線豎直,說明導(dǎo)線所受安培力豎直向下,由左手定則可判斷,導(dǎo)線所在位置的磁感應(yīng)強度方向水平向右;由安培定則可以判斷,圓盤轉(zhuǎn)動形成的等效電流與其轉(zhuǎn)動方向相同,故圓盤帶正電荷,A選項對,B選項錯;若增大圓盤轉(zhuǎn)動角速度,則等效電流增大,方向不變,產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度增大,傳感器示數(shù)增大,C選項錯誤;若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向,則導(dǎo)線所在位置的磁場方向水平向左,導(dǎo)線所受安培力方向向上,傳感器示數(shù)減小,D選項正確。8.(多選)(安培力)如圖甲所示,揚聲器中有一線圈處于磁場中,當(dāng)音頻電流信號通過線圈時,線圈帶動紙盆振動,發(fā)出聲音。圖乙表示處于輻射狀磁場中的線圈(線圈平面即紙面)的俯視圖,磁場方向如圖中箭頭所示,在圖乙中()A.當(dāng)電流沿順時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里B.當(dāng)電流沿順時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外C.當(dāng)電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里D.當(dāng)電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外答案BC解析將環(huán)形導(dǎo)線分割成無限個小段,每一小段看成直導(dǎo)線,則根據(jù)左手定則,當(dāng)電流順時針時,導(dǎo)線的安培力垂直紙面向外,故選項A錯誤,選項B正確;當(dāng)電流逆時針時,根據(jù)左手定則可以知道安培力垂直紙面向里,故選項C正確,選項D錯誤。導(dǎo)學(xué)號06400464能力提升組9.(多選)(2017江西新余二模)如圖所示,兩平行導(dǎo)軌ab、cd豎直放置在勻強磁場中,勻強磁場方向豎直向上,將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸?，F(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I,同時釋放金屬棒PQ使其運動。已知電流I隨時間的變化關(guān)系為I=kt(k為常數(shù),k>0),金屬棒與導(dǎo)軌間存在摩擦。則下面關(guān)于棒的速度v、加速度a隨時間變化的關(guān)系圖象中,可能正確的有()答案AD解析金屬棒受豎直向下的重力mg、垂直于導(dǎo)軌向里的安培力BIl、垂直于導(dǎo)軌向外的彈力FN、豎直向上的摩擦力Ff。FN=BIl=Blktmg-Ff=maFf=FN把代入得mg-Blkt=ma,加速度先向下減小,當(dāng)mg=Ff時,加速度為零,速度最大,然后加速度反向逐漸增大,速度逐漸減小最后速度為零,金屬棒靜止。所以A、D正確。10.(多選)(2017河南洛陽期末統(tǒng)考)如圖所示,水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌,左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連,右端與半徑為20 cm的光滑圓弧導(dǎo)軌相接,導(dǎo)軌寬度為20 cm,電阻不計。導(dǎo)軌所在空間有豎直方向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.5 T。一根導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量m=60 g、電阻R=1 ,用長也為20 cm的絕緣細(xì)線懸掛,導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌接觸。當(dāng)閉合開關(guān)S后,導(dǎo)體棒沿圓弧擺動,擺動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)。導(dǎo)體棒ab速度最大時,細(xì)線與豎直方向的夾角=53(sin 53=0.8,g取10 m/s2),則()A.磁場方向一定豎直向上B.電源的電動勢E=8.0 VC.導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F=8 ND.導(dǎo)體棒擺動過程中的最大動能為0.08 J答案BD解析導(dǎo)體棒ab所受安培力向右,由左手定則可知磁場方向豎直向下,A錯誤;細(xì)線與豎直方向的夾角為53時,重力和安培力的合力沿半徑方向,此時tan 53=BIlmg,解得I=mgtan53Bl=8 A,由歐姆定律得E=IR=8 V,B正確;安培力F=BIl=mgtan 53=0.8 N,C錯誤;從初位置到轉(zhuǎn)過53的過程應(yīng)用動能定理:Flsin 53-mgl(1-cos 53)=Ekm-0,解得最大動能Ekm=0.08 J,D正確。11.(多選)(2017江西九江市二模)如圖所示,在豎直向下的恒定勻強磁場中有一光滑絕緣的14圓軌道,一重力為G的金屬導(dǎo)體MN垂直于軌道橫截面水平放置,在導(dǎo)體中通入電流I,使導(dǎo)體在安培力的作用下以恒定的速率v從A點運動到C點,設(shè)導(dǎo)體所在位置的軌道半徑與豎直方向的夾角為,安培力的瞬時功率為P,則從A到C的過程中,下列有關(guān)說法正確的是()A.電流方向從M指向NB.Icot C.Pcos D.Psin 答案AD解析由于安培力方向始終水平向左,根據(jù)左手定則知電流方向從M指向N,A正確;因為導(dǎo)體棒做勻速圓周運動,所以有Gsin =F安cos =IlBcos ,故I=GBltan ,則Itan ,B錯誤;又P=F安vcos =Gvsin ,所以Psin ,C錯誤,D正確。導(dǎo)學(xué)號0640046512.(2017江蘇泰州模擬)如圖所示,在傾角為37的光滑斜面上有一根長為0.4 m、質(zhì)量為610-2 kg的通電直導(dǎo)線,電流大小I=1 A,方向垂直于紙面向外,導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動,整個裝置放在磁感應(yīng)強度每秒增加0.4 T、方向豎直向上的磁場中。設(shè)t=0時,B=0,則需要多長時間,斜面對導(dǎo)線的支持力為零?(g取10 m/s2)答案5 s解析斜面對導(dǎo)線的支持力為零時導(dǎo)線的受力如圖所示。由平衡條件得FTcos 37=FFTsin 37=mg兩式聯(lián)立解得F=mgtan37=0.8 N由F=BIl得B=FIl=2 T由題意知,B與t的變化關(guān)系為B=0.4t(T)代入數(shù)據(jù)得t=5 s。