1、1课时作业（二十四）磁场 磁场对电流的作用基础小题练1如图所示，足够长的直线 ab 靠近通电螺线管，与螺线管平行用磁传感器测量 ab上各点的磁感应强度 B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )【解析】 通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，无穷远处磁感应强度为 0，所以用磁传感器测量 ab 上各点的磁感应强度 B，在计算机屏幕上显示的大致图象是 C.【答案】 C2.3 条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形，在导线中通过的电流均为 I，电流方向如图所示 a、 b 和 c 三点分别位于三角形的 3 个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等将 a、 b 和 c 处的磁感应强度大小分别
2、记为 B1、 B2和 B3.下列说法正确的是( ) A B1 B2B3B B1 B2 B3C a 和 b 处磁场方向垂直于纸面向外， c 处磁场方向垂直于纸面向里D a 处磁场方向垂直于纸面向外， b 和 c 处磁场方向垂直于纸面向里【解析】 本题要明确 3 条导线中的电流在 a、 b、 c 三点各自产生的磁场的分布情况，要充分利用对称性进行矢量合成对于 a 点，由右手螺旋定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水平导线在此点产生的磁场方向向外；对于 b 点，斜向右上方的导线与水平导线在此点产生的磁感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此点产生的磁场方向向外；对于
3、 c 点，水平导线在此点产生的磁场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此点产生的磁场方向也向里，则 c 点合磁场方向向里，且有 B3 B1 B2.综上可知 A、C 正确【答案】 AC3.根据磁场对电流产生作用力的原理，人们研制出一种发射炮弹的装置电磁炮，2如图所示，把待发炮弹放置在强磁场中的两平行光滑导轨上，给导轨通以很大的电流，使炮弹沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，现要提高电磁炮的发射速度，你认为下列方案在理论上可行的是( ) A增大电流 I 的值B增大磁感应强度 B 的值C增大炮弹的质量D改变磁感应强度 B 的方向，使之与炮弹滑行方向平行【解析】 要提高电磁炮的发射速度，需要增加
4、安培力所做的功，由 W Fs 可知，在加速距离不变的情况下可增大安培力，根据 F BIL 知，可以增加磁感应强度 B, 增加电流I，故 A、B 选项正确，C 选项错误；改变磁感应强度 B 的方向，使之与炮弹滑行方向平行，安培力减为零，故 D 选项错误【答案】 AB4如图所示， AC 是一个用长为 L 的导线弯成的、以 O 为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面 AOC 垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中当在该导线中通以由 C 到 A，大小为 I 的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是( ) A BIL，平行于 OC 向左B. ，垂直于 AC 的连线指向左下方22BILC. ，平行于
5、OC 向右22BILD2 BIL，垂直于 AC 的连线指向左下方2【解析】 直导线折成半径为 R 的 圆弧形状，在磁场中的有效长度为 R，又因为14 2L 2 R，则安培力 F BI R .安培力的方向与有效长度的直线 AC 垂直，根14 2 22BIL据左手定则可知，安培力的方向垂直于 AC 的连线指向左下方，B 正确【答案】 B5.如图所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图(俯视图)，使用前先给超级电容器 C3充电，弹射时，电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒 EF， EF 在磁场(方向垂直于纸面向外)作用下加速则下列说法正确的是( ) A电源给电容器充电后， M 板带正电B导体棒在
6、安培力作用下向右运动C超级电容器相当于电源，放电时两端电压不变D在电容器放电过程中，电容器电容不断减小【解析】 电源给电容器充电后， M 板与电源负极相连，带负电，选项 A 错误；放电时电流由 F 到 E，由左手定则可知，导体棒所受安培力方向向右，导体棒在安培力作用下向右运动，选项 B 正确；超级电容器相当于电源，根据 Q CU 可知，放电时两端电压减小，选项 C 错误；在电容器放电过程中，电容器电容保持不变，选项 D 错误【答案】 B6如图所示，两平行放置、长度均为 L 的直导线 a 和 b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当 a 导线通有电流强度为 I， b 导线中通过电流方向相反且
7、电流强度为 2I的电流时， a 导线受到的安培力为 F1， b 导线受到的安培力为 F2，则 a 导线的电流在 b 导线处产生的磁感应强度大小为( ) A. BF22IL F1ILC. D2F1 F22IL 2F1 F2IL【解析】 a、 b 中电流方向相反，两导线之间的安培力为斥力，设大小为 F，对 a 有：F1 F BIL，对 b 有： F2 F2 BIL，解两式得： F2 F1 F2，对于导线b， F2 F1 F2 B2 IL，解得 B ，C 项正确2F1 F22IL【答案】 C创新导向练7科学探究用磁传感器测量地磁场的磁感应强度在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上 P 点地磁场
8、磁感应强度大小为 B0.将一条形磁铁固定在 P 点附近的水平面上，让 N 极指向正北方向，如图所示，此时用磁传4感器测得 P 点的磁感应强度大小为 B1；现将条形磁铁以 P 点为轴心在水平面内旋转 90，使其 N 极指向正东方向，此时用磁传感器测得 P 点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南北极与地理北、南极重合)( )A B1 B0 B B1 B0C. DB20 B21 2B20 B21 2B0B1【解析】 根据题意，赤道上 P 点地磁场磁感应强度大小为 B0，条形磁铁 N 极指向正北方向时，条形磁铁在 P 点产生的磁感应强度为 B B1 B0；条形磁铁 N 极指向正东方向时，其分磁感应强度
9、指向正东方向，此时两个分矢量垂直，故 P 点的合磁感应强度为 B ，故选 D.B2 B20 2B20 B21 2B0B1【答案】 D8电学仪器磁电式电流表的结构及工作原理实验室经常使用的电流表是磁电式仪表，这种电流表的构造如图甲所示蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，当线圈通以如图乙所示的电流时，下列说法正确的是( )A无论线圈转到什么角度，它的平面始终和磁感线平行B线圈转动时，螺旋形弹簧被扭动，阻碍线圈转动C当线圈转到图乙所示的位置时， b 端受到的安培力方向向上D当线圈转到图乙所示的位置时，安培力使线圈沿顺时针方向转动【解析】 因为磁场是均匀辐向分布，所以磁感线始终与线圈平面平行，故
10、A 正确；当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋形弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，故 B 正确；由左手定则可判定，当线圈转到题图乙所示的位置时，线圈 b 端受到的安培力方向向下， a 端受到的安培力方向向上，因此安培力使线圈沿顺时针方向转动，故 C 错误，D 正确【答案】 ABD59军事科技电磁轨道炮的工作原理电磁轨道炮工作原理如图所示，待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流 I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与 I 成正比通电弹体在轨道上受到安
11、培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 倍，理论上可采用的方法是( ) A只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍B只将电流 I 增加至原来的 2 倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，其他量不变【解析】 设两轨道间距离为 d，弹体出射速度为 v 时，对应的电流为 I，弹体的质量为 m，轨道长度为 L.当出射速度为 2v 时，对应的电流为 I，弹体的质量为 m，轨道长度为 L.依题意有 B kI， F BId kI2d，由动能定理得 FL mv2，即 kI2dL mv2，同理12 12有 kI 2dL m(2 v)2，两式相比
12、可得 ，四个选项中只有 B、D 两个选项能12 I2LmI 2L m 14使该式成立，故 A、C 错误，B、D 正确【答案】 BD10医学科技电磁泵的工作原理医生在做手术时，需从血库里取血，为避免感染，都是利用电磁泵从血库里向外抽如图为一个电磁泵的结构图，长方形导管的左右表面绝缘，上下表面为导体，管长为a，内壁高为 b，宽为 L，且内壁光滑将导管放在垂直左右表面向右的匀强磁场中，由于充满导管的血浆中带有正负离子，将上下表面和电源接通，电路中会形成大小为 I 的电流，导管的前后两侧便会产生压强差 p，从而将血浆抽出其中 v 为血浆流动方向，若血浆的电阻率为 ，所加电源的电动势为 E，内阻为 r，
13、匀强磁场的磁感应强度为 B，则( )A此装置中血浆的等效电阻为 R baLB此装置中血浆受到的安培力大小为 F BIL6C此装置中血浆受到的安培力大小为 F BIbD前后两侧的压强差为 pBIL【解析】 由电阻定律得，管中血浆的电阻为 R ，A 正确；垂直于磁场方向的电baL流长度为 b，因此电流受到的安培力为 F BIb，B 错误，C 正确；血浆匀速流动，安培力等于两侧血浆压力差，即 BIb pLb，得 p ，D 正确BIL【答案】 ACD综合提升练11水平放置的光滑金属导轨宽 L0.2 m，接有电源电动势 E3 V，电源内阻及导轨电阻不计匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度 B1 T导体棒
14、 ab 的电阻 R6 ，质量 m10 g，垂直放在导轨上并接触良好，求合上开关的瞬间(1)金属棒受到安培力的大小和方向；(2)金属棒的加速度【解析】 (1)闭合电键的瞬间，回路中的电流I A0.5 AER 36ab 棒所受安培力 F 安 BIL0.1 N由左手定则知方向水平向右(2)由牛顿第二定律知a 10 m/s 2F安m方向水平向右【答案】 (1)0.1 N 水平向右 (2)10 m/s 2 方向水平向右12如图所示，长度 L25 cm、电阻 R13 的金属滑杆 ab 的中点连着一劲度系数k50 N/m 的轻质弹簧(弹簧另一端固定，与滑杆垂直且在同一水平面内)，垂直地放置在两根电阻不计、互相平行、宽度为 25 cm 的光滑导轨上，有一匀强磁场垂直导轨平面，磁场方向如图所示，电源的电动势 E12 V，内阻 r1 ，定值电阻 R22 ，闭合开关S，稳定后弹簧伸长 x4 cm，求：7(1)稳定后滑杆 ab 所受安培力的大小 F；(2)匀强磁场的磁感应强度的大小 B.【解析】 (1)稳定时弹簧弹力大小为F 弹 k x，由平衡条件有 F F 弹 ，解得 F2 N.(2)由闭合电路欧姆定律有 I A2 A，ER1 R2 r 123 2 1又 F BIL，解得 B T4 T.FIL 220.25【答案】 (1)2 N (2)4 T
