1、1课时规范练 28 磁场的描述 磁场对电流的作用基础巩固组1.(安培定则的应用)(2017黑龙江牡丹江一中期末)为了解释地球的磁性,19 世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流 I 引起的。在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是( )答案 B解析 地磁场从地理的南极附近出来,进入地理的北极附近,除两极外,地表上空的磁场都具有向北的磁场分量。根据安培定则,环形电流外部磁场方向向北可知,B 正确。A 图在地表上空产生的磁场方向向南,故 A 错误。C、D 两图在地表上空产生的磁场方向沿东西方向,故 C、D 错误。2.2(安培定则的应用和磁场的叠加)(2017四川成都一诊)右图
2、为水平放置的两根等高固定长直导线的截面图, O 点是两导线连线的中点, a、 b 是过 O 点的竖直线上与 O 点距离相等的两点,两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流。下列说法正确的是( )A.两导线之间存在相互吸引的安培力B.O 点的磁感应强度为零C.O 点的磁感应强度方向竖直向下D.a、 b 两点的磁感应强度大小相等、方向相反答案 C解析 同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,A 错误;两个电流在 O 点的磁感应强度方向都是竖直向下,不为 0,B 错误,C 正确; a、 b 两点磁感强度大小相等、方向相同,D 错误。3.(安培定则的应用和磁场的叠加)(2017海南文昌中学期中)在磁感应强
3、度为 B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里。如图所示, A、 B、 C、 D 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中 ( )A.B、 D 两点的磁感应强度大小相等B.A、 B 两点的磁感应强度大小相等C.C 点的磁感应强度的值最大D.B 点的磁感应强度的值最大3答案 A解析 根据安培定则可得通电直导线在 A、 B、 C、 D 四点产生的磁感应强度大小相等,设为 B1,而通电直导线在 B 点产生的磁感应强度方向为水平向左,在 D 点产生的磁感应强度方向为水平向右,则B、 D 两点的磁感应强度大小为 B= ,大小相等,选项 A 正确;通电直导线
4、在 A 点产生的磁感12+02应强度方向为竖直向上,则 A 点的磁感应强度为 BA=B1+B0,选项 B 错误;通电直导线在 C 点产生的磁感应强度方向为竖直向下,则 C 点的磁感应强度大小为 BC=|B1-B0|,C 点的磁感应强度的值最小,选项 C 错误;由以上分析可知 A 点的磁感应强度的值最大,选项 D 错误。4.(安培力作用下导体的平衡)(2017上海杨浦区模拟)如图所示,质量 m=0.5 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为 37、宽度 l=1 m 的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中,电源的电动势 E=8 V、内阻 r=1 ,
5、额定功率为 8 W、额定电压为 4 V 的电动机 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,则磁场的磁感应强度大小为( )A.2 T B.1.73 T C.1.5 T D.1 T答案 C解析 电动机 M 正常工作时的电流 I1= =2 A,电源内阻上的电压 U=E-U=8 V-4 V=4 V,根据欧姆定律得干路中的电流 I= =4 A,通过导体棒的电流 I2=I-I1=2 A,导体棒受力平衡,有 BI2l=mgsin 37,得 B=1.5 T,选项 C 正确。5.4(多选)(安培力作用下导体运动情况)(2017湖北宜城市第一中学月考)
6、如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时( )A.磁铁对桌面的压力增大B.磁铁对桌面的压力减小C.磁铁受到向右的摩擦力作用D.磁铁受到向左的摩擦力作用答案 BC解析 根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在的位置磁场方向(切线方向),再根据左手定则判断安培力方向,如图甲根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力向左上方,如图乙;根据平衡条件,可知通电后支持力变小,静摩擦力变大,故磁铁对桌面的压力变小,静摩擦力向右。故选 B、C。6.(安培力作用下导体的平衡)(2017天津和平区期末)如图所示,在倾角为 的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长
7、为 l,质量为 m 的直导体棒。当导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可加平行于纸面的匀强磁场,下列有关磁场的描述中正确的是( )A.若磁场方向竖直向上,则 B=B.若磁场方向平行斜面向上,则 B=C.若磁场方向垂直斜面向下,则 B=5D.若磁场方向垂直斜面向上,则 B=答案 A解析若磁场方向竖直向上,导体棒受力如图, F=mgtan ,所以 B= ,选项 A 正确;B、C 项中导体棒不能静止,选项 B、选项 C 错误;若磁场垂直斜面向上,则 B= ,选项 D 错误。7.(多选)(安培定则的应用)均匀带电的薄圆盘的右侧,用拉力传感器 A、 B 水平悬挂一根通电导线 ab
8、,电流方向由 a 到 b,导线平行于圆盘平面。圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动,与圆盘静止时相比,拉力传感器的示数增大了,悬线仍然竖直,则下列说法正确的是( )A.圆盘带正电荷B.圆盘带负电荷C.若增大圆盘转动角速度,则传感器示数减小D.若改变圆盘转动方向,则传感器示数减小答案 AD6解析 与圆盘静止时相比,拉力传感器的示数增大,悬线竖直,说明导线所受安培力竖直向下,由左手定则可判断,导线所在位置的磁感应强度方向水平向右;由安培定则可以判断,圆盘转动形成的等效电流与其转动方向相同,故圆盘带正电荷,A 选项对,B 选项错;若增大圆盘转动角速度,则等效电流增大,方向不变,产生的磁感应强度
9、增大,传感器示数增大,C 选项错误;若改变圆盘转动方向,则导线所在位置的磁场方向水平向左,导线所受安培力方向向上,传感器示数减小,D 选项正确。8.(多选)(安培力)如图甲所示,扬声器中有一线圈处于磁场中,当音频电流信号通过线圈时,线圈带动纸盆振动,发出声音。图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)的俯视图,磁场方向如图中箭头所示,在图乙中( )A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外答案
10、 BC解析 将环形导线分割成无限个小段,每一小段看成直导线,则根据左手定则,当电流顺时针时,导线的安培力垂直纸面向外,故选项 A 错误,选项 B 正确;当电流逆时针时,根据左手定则可以知道安培力垂直纸面向里,故选项 C 正确,选项 D 错误。导学号 06400464能力提升组9.(多选)(2017江西新余二模)如图所示,两平行导轨 ab、 cd 竖直放置在匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒 PQ 放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触。现在金属棒 PQ 中通7以变化的电流 I,同时释放金属棒 PQ 使其运动。已知电流 I 随时间的变化关系为 I=kt(k 为常数,k0),金属棒
11、与导轨间存在摩擦。则下面关于棒的速度 v、加速度 a 随时间变化的关系图象中,可能正确的有( )答案 AD解析 金属棒受竖直向下的重力 mg、垂直于导轨向里的安培力 BIl、垂直于导轨向外的弹力 FN、竖直向上的摩擦力 Ff。FN=BIl=Blkt mg-Ff=ma Ff=F N把 代入 得 mg-Bl kt=ma,加速度先向下减小,当 mg=Ff时,加速度为零,速度最大,然后加速度反向逐渐增大,速度逐渐减小最后速度为零,金属棒静止。所以 A、D 正确。10.(多选)(2017河南洛阳期末统考)如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨,左端通过开关 S 与内阻不计、电动势为 E 的电源相连,右端与
12、半径为 20 cm 的光滑圆弧导轨相接,导轨宽度为 20 cm,电阻不计。导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度 B=0.5 T。一根导体棒 ab 垂直于导轨放置,质量 m=60 g、电阻 R=1 ,用长也为 20 cm 的绝缘细线悬挂,导体棒恰好与导轨接触。当闭合开关 S 后,导体棒沿圆弧摆动,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态。导体棒 ab 速度最大时,细线与竖直方向的夹角 = 53(sin 53=0.8,g 取 10 m/s2),则( )A.磁场方向一定竖直向上B.电源的电动势 E=8.0 V8C.导体棒在摆动过程中所受安培力 F=8 ND.导体棒摆动过程中的最大
13、动能为 0.08 J答案 BD解析 导体棒 ab 所受安培力向右,由左手定则可知磁场方向竖直向下,A 错误;细线与竖直方向的夹角为 53时,重力和安培力的合力沿半径方向,此时 tan 53= ,解得 I= =8 A,由欧姆 53定律得 E=IR=8 V,B 正确;安培力 F=BIl=mgtan 53=0.8 N,C 错误;从初位置到转过 53的过程应用动能定理: Flsin 53-mgl(1-cos 53)=Ekm-0,解得最大动能 Ekm=0.08 J,D 正确。11.(多选)(2017江西九江市二模)如图所示,在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的 圆轨道,14一重力为 G 的金属导体
14、MN 垂直于轨道横截面水平放置,在导体中通入电流 I,使导体在安培力的作用下以恒定的速率 v 从 A 点运动到 C 点,设导体所在位置的轨道半径与竖直方向的夹角为 ,安培力的瞬时功率为 P,则从 A 到 C 的过程中,下列有关说法正确的是( )A.电流方向从 M 指向 N B.Icot C.Pcos D.Psin 答案 AD解析 由于安培力方向始终水平向左,根据左手定则知电流方向从 M 指向 N,A 正确;因为导体棒做匀速圆周运动,所以有 Gsin =F 安 cos =IlB cos ,故 I= tan ,则 Itan ,B 错误;又 P=F安 vcos =Gv sin ,所以 Psin ,C
15、 错误,D 正确。导学号 0640046512.(2017江苏泰州模拟)如图所示,在倾角为 37的光滑斜面上有一根长为 0.4 m、质量为610-2 kg 的通电直导线,电流大小 I=1 A,方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加 0.4 T、方向竖直向上的磁场中。设 t=0 时, B=0,则需要多长时间,斜面对导线的支持力为零?( g 取 10 m/s2)9答案 5 s解析 斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示。由平衡条件得FTcos 37=FFTsin 37=mg两式联立解得 F= =0.8 N37由 F=BIl 得 B= =2 T由题意知, B 与 t 的变化关系为 B=0.4t(T)代入数据得 t=5 s。
