2017高中物理 第三章 磁场（课件+试题）（打包14套）新人教版选修3-.zip

1磁现象和磁场题组一 对磁场的理解1.在做奥斯特实验时,下列操作中现象最明显的是 ( )A.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上B.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的正下方C.电流沿南北方向放置在磁针的正上方D.电流沿东西方向放置在磁针的正上方解析:磁针仅在地磁场的作用下 ,静止时指向南北方向,只有将导线沿南北方向放置在处于静止状态的小磁针的正上方,通电时磁针发生明显的偏转,才能说明磁针的偏转是由南北方向放置的电流产生的磁场引起的。答案:C2.(多选) 下列关于磁体和磁体间、磁体和电流间、电流和电流间相互作用的关系正确的是( )A.磁体⇔磁场⇔磁体 B.磁体⇔磁场⇔ 电流C.电流⇔电场⇔ 电流D.电流⇔磁场⇔电流解析:无论磁体与磁体之间、磁体与电流之间 ,还是电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。答案:ABD3.磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的。军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,其依据是( )A.磁体的吸铁性B.磁极间的相互作用规律C.电荷间的相互作用规律D.磁场对电流的作用原理解析:同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。当军舰接近磁性水雷时,磁体间的相互作用引起小磁针的转动,接通起爆电路,引起爆炸,故选项 B 正确。答案:B题组二 地磁场4.关于地磁场的说法正确的是( )A.地球的地磁两极与地理两极完全不存在联系B.地球的地磁北极与地理北极重合C.地球上不同地点的磁偏角是相同的D.地球的地磁北极在地理南极附近解析:地球是一个大磁体,其磁北极 (N 极)在地理南极附近, 磁南极(S 极) 在地理北极附近,且二者并不重合,选项 D 正确。答案:D5.(多选) 以下关于地磁场的说法中正确的是( )A.地磁场是地球的盾牌,起着保护地球上生命的作用B.地磁场的 N 极在地理位置的南极附近,但不与南极重合C.地磁场的方向会随时间的流逝而缓慢变化D.在行星中,只有地球有磁场解析:宇宙中射向地球的高能粒子流如果不受阻碍地射到地球上,会杀死地球上的生命体,正是由于地磁场的保护,使得大量的粒子被偏转,人类和其他生命才得以延续,故 A 项正确。地磁场的 N 极在地理南极附近,但不与南极重合,有地磁偏角,B 项正确。地磁场的 N、S 极的位置会缓慢移动,故 C 项正确。在行星中,并不是只有地球有磁场,故 D 项错误。答案:ABC6.地球是个大磁场,在地球上,指南针能指南北是因为受到 的作用。人类将在未来登上火星,目前,火星上的磁场情况不明,如果现在登上火星,你认为在火星上的宇航员能依靠指南针来导向吗? (选填“能” 或“ 不能”) 。 2解析:地球周围有磁场,指南针就是因为受到地磁场的作用而指南北的,火星上磁场情况不清楚,不能用指南针来导向。答案:地磁场 不能题组三 综合应用7.如图所示,弹簧测力计下挂一铁球,将弹簧测力计自左向右从条形磁铁上方缓慢移动时,弹簧测力计的示数 ( )A.不变B.逐渐减小C.先减小后增大D.先增大后减小解析:磁体上磁极的磁性最强 ,对铁球的吸引力最大,所以铁球自左向右移动时,所受磁体的引力先减小后增大,弹簧测力计的示数也随之先减小后增大,故选 C。答案:C8.一个地质工作者在野外进行地质考察时,发现在某一山脚附近随身携带的指南针指向发生异常,他经过改换位置,发现指南针仍然出现异常,由此他断定该山存在铁矿藏。你认为他是根据什么下的结论?答案:铁矿石中的磁铁矿(主要成分 Fe3O4)具有磁性,而该山附近指南针指向异常 ,说明磁场发生了异常,这一异常很可能是由磁铁矿引起的,由此可判定附近有铁矿藏。(建议用时:30 分钟 )1.如图所示,A、B、C 三根铁棒中有一根没有磁性,则这一根可能是( )A.A B.BC.C D.都有可能解析:由题图知 B、C 相互排斥,说明 B、C 都有磁性,故 A 棒无磁性,故选 A。答案:A2.地球是一个大磁体: ① 在地面上放置一个小磁针 ,小磁针的南极指向地磁场的南极; ② 地磁的北极在地理南极附近; ③ 赤道附近地磁场的方向和地面平行 ;④ 北半球地磁场方向相对地面是斜向上的 ;⑤ 地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。以上关于地磁场的描述正确的是 ( )A.①②④ B.②③④C.①⑤ D.②③解析:由地磁场的特点可知选项 D 正确。答案:D3.下列关于电场与磁场说法正确的是( )A.只有磁铁周围才有磁场B.电荷的周围一定有电场和磁场C.永久磁铁的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场D.电流能产生磁场说明电和磁是有联系的解析:磁铁和电流周围都有磁场且性质相同 ,而电流是电荷定向移动形成的,所以,运动电荷周围既有电场又有磁场,静止电荷周围只有电场,A 、B、C 不对; 电流产生的磁场就是电和磁间有联系的证明 ,所以 D 对。答案:D34.信鸽有惊人的远距离辨认方向的本领。为了弄清信鸽究竟靠什么来判断方向,科学家们曾经做过这样一个实验:把几百只训练有素的信鸽分成两组 ,在一组信鸽的翅膀下缚了一块小磁铁,而在另一组信鸽的翅膀下缚一块大小相同的铜块,然后把它们带到离鸽舍数千米至数十千米的地方,逐批放飞,结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回到鸽舍,而缚着磁铁的信鸽却全部飞散了,这一实验证实了人们的一个猜想——信鸽高超的认路本领是依赖于( )A.信鸽的眼力和对地形地貌极强的记忆力B.信鸽对地磁场的感应C.信鸽发射并接收反射回来的超声波D.信鸽发射并接收反射回来的次声波解析:信鸽翅膀下的磁铁影响了信鸽对地磁场方向的判断 ,影响了飞行方向,故选项 B 正确。答案:B5.目前许多国家都在研制磁浮列车,我国拥有全部自主知识产权的第一条磁浮列车试验线已建成。一种磁浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体,车厢用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁,现有下列说法: ① 磁浮列车利用了磁极间的相互作用 ;② 磁浮列车利用了异名磁极相互排斥 ;③ 磁浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦; ④ 磁浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦。正确的组合是 ( )A.①③ B.①④ C.②③ D.②④解析:磁浮列车是利用同名磁极的排斥 (或异名磁极的吸引)作用来消除车体与轨道间的摩擦的。答案:A6.如图所示,A 为电磁铁,C 为胶木秤盘 ,A 和 C(包括支架) 的总质量为 M;B 为铁片,质量为 m。整个装置用轻绳悬挂于 O 点。当电磁铁通电时 ,铁片 B 被吸引加速上升的过程中,轻绳的张力 F 的大小为( )A.F=Mg B.Mg(M+m)g解析:由于电磁铁通电后产生磁场 ,对铁片 B 有吸引力而使其上升,所以这时吸引力一定大于铁片 B所受的重力,B 向上加速运动,即铁片 B 处于超重状态,F 引 Mg。而 A 和 C 处于平衡状态,F=Mg+F 引 ',所以 F(M+m)g。选项 D 正确。答案:D7.如图所示,将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座 C 上,将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为 m 的磁环 A、B 套在圆木柱上 ,且同名磁极相对,结果磁环 A 悬浮后静止。已知重力加速度为g。这时磁环 B 对底座 C 的压力 FN 的大小为( )A.FN=mgB.FN=2mgC.FN2mgD.mgFN2mg解析:以 A、B 整体为研究对象,由平衡条件可知,C 对 B 的支持力为 2mg,再由牛顿第三定律,B 对 C的压力大小也是 2mg,B 项正确。答案:B8.小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来,使它平衡并呈水平状态,悬线系住磁体的位置应在( )4A.磁体的重心处B.磁体的某一磁极处C.磁体重心的北侧D.磁体重心的南侧解析:北半球的磁场方向向北并偏下 ,如果悬线系在重心处,磁铁 N 极向北指并向下偏,磁铁 S 极向南指并向上偏,为使磁铁水平,悬线应系在磁体重心的北侧,故 C 正确。答案:C9.很多矿藏资源都是共生的,也就是说好几种矿物质混合在一起,它们具有不同的磁性。利用这个特点,人们发明了电磁选矿机,将混在一起的不同磁性的矿物质分开,实现了磁性选矿。试简述电磁选矿机的工作原理。解析:不同成分的矿物质的磁性不同 ,磁性强弱有差别,用磁铁吸引这些物质,根据它们所受到的吸引力有所差别,就可以将它们分开。答案:见解析10.一块没有标明南、北极的小磁针,你能想办法判断它的磁极吗?(1)A 同学用一个已知磁性的小磁针,立刻得出了结果。你知道他是怎样得出的吗 ?(2)B 同学设计了这样一个方案:他将小磁针固定在小塑料盘中,然后放在水中。他的结论也是正确的,你能说出他利用了什么原理吗?答案:(1)A 同学利用磁体磁极间的相互作用规律: 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。(2)B 同学利用了地磁场的影响,小磁针指南的一端一定是小磁针的 S 极,指北的一端一定是小磁针的 N 极。1磁感应强度题组一 磁感应强度的方向1.(多选)如图所示,可自由转动的小磁针上方有一根长直导线,开始时二者在纸面内平行放置。当导线中通以如图所示电流 I 时,发现小磁针的 N 极向里,S 极向外,停留在与纸面垂直的位置上。这一现象说明( )A.小磁针感知到了电流的磁场B.小磁针处磁场方向垂直纸面向里C.小磁针处磁场方向垂直纸面向外D.若把小磁针移走,该处就没有磁场了解析:小磁针可以检验磁场的存在,当导线中通入电流时,在导线的周围就产生了磁场。在小磁针位置处的磁场方向为 N 极的受力方向,即垂直纸面向里,故 A、B 正确,C 错误;电流的磁场是客观存在的特殊物质,不会随小磁针的移走而消失,只要导线中有电流存在,磁场就会存在,故 D 不正确。答案:AB2.有关磁感应强度 B 的方向,下列说法正确的是 ( )A.B 的方向就是小磁针 N 极所指的方向B.B 的方向与小磁针在磁场中 N 极的受力方向垂直C.B 的方向就是通电导体的受力方向D.B 的方向就是该处磁场的方向解析: B 的方向是任何情况下小磁针 N 极受力的方向,是小磁针静止时 N 极的指向,是该处磁场的方向,也是磁感线在该处切线的方向。答案:D题组二 对 B=的理解3.由磁感应强度定义式 B=知,磁场中某处的磁感应强度的大小( )A.随着通电导线中电流 I 的减小而增大B.随着 IL 乘积的减小而增大C.随着通电导线所受磁场力 F 的增大而增大D.与 F、 I、 L 无关解析:由磁感应强度 B 的定义式 B=可知, B 的大小可由 F、 I、 L 表示出来,但不是由它们决定的,而是由磁场本身决定的,所以 D 选项正确,A、B、C 错误。答案:D4.(多选)一段通电直导线放在同一匀强磁场中的四个位置,如图所示,已知通电直导线的电流 I、长度 L 和受力 F,则可以用表示磁感应强度 B 的是( )解析:当通电直导线垂直于磁场方向时,可用表示 B,故选项 A、C 是正确的。答案:AC5.关于磁感应强度,下列说法中正确的是( )A.若长为 L、通有电流 I 的导体在某处受到的磁场力为 F,则该处的磁感应强度必为B.由 B=知, B 与 F 成正比,与 IL 成反比C.由 B=知,若一小段通电导体在某处不受磁场力,则说明该处一定无磁场D.磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向2解析:磁场中某点的磁感应强度 B 是客观存在的,与是否放置通电导体无关,定义磁感应强度是对它的一种测量,在测量中要求一小段通电导体有确定的放置方位,力 F 应是在放置处受到的最大力,也就是通电导体应垂直于磁场方向放置才行。故选项 A、B、C 均错误。答案:D题组三 磁感应强度大小的计算6.关于磁感应强度 B、电流 I、导线长 L 和导线所受磁场力 F 的关系,下列说法中正确的是( )A.在 B=0 的地方, F 一定等于零B.在 F=0 的地方, B 一定等于零C.若 B=1 T,I=1 A,L=1 m,则 F 一定等于 1 ND.若 L=1 m,I=1 A,F=1 N,则 B 一定等于 1 T解析:公式 B=或 F=BIL 成立的前提是电流与磁场垂直,故只有选项 A 正确。答案:A7.(多选)有一段直导线长为 1 cm,通有 5 A 的电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力为 0.1 N,则该点的磁感应强度 B 的值可能为( )A.1 T B.0.5 TC.2 T D.2.5 T解析:当 I 与 B 垂直时,由 B=可解得 B=2 T,但题中未说明 I 与 B 垂直,故 B 的值也可能大于 2 T。故选 C、D。答案:CD8.如图所示,通电导线 L 垂直放于磁场中,导线长 8 m,磁感应强度 B 的值为 2 T,导线所受的力为 32 N,求导线中电流的大小。解析:由 F=BIL 得 I= A=2 A。答案:2 A(建议用时:30 分钟)1.磁感应强度的单位是特斯拉(T),与它等价的是 ( )A. B.C. D.解析:当通电导线与磁场方向垂直时,由公式 B=,知磁感应强度 B 的单位由 F、 I、 L 的单位决定。在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称 T,1 T=1 。答案:A2.现有一段长 L=0.2 m、通有电流 I=2.5 A 的直导线,则关于此导线在磁感应强度为 B 的磁场中所受磁场力 F 的情况,下列说法正确的是( )A.如果 B=2 T,则 F 一定为 1 NB.如果 F=0,则 B 也一定为零C.如果 B=4 T,则 F 有可能为 1 ND.当 F 为最大值时,通电导线一定与 B 平行解析:当导线与磁场方向垂直时,所受磁场力 F 最大, F=BIL,当导线与磁场方向平行时, F=0,当导线与磁场方向成任意其他角度时,0 kb,又因 A、 B 两处导线的长度 L 相同,故 A 点的磁感应强度大于 B 点的磁感应强度,B 项正确。答案:B9.磁场中放一与磁场方向垂直的导线,通入的电流是 2.5 A,导线长 1 cm,它受到的磁场力为 5×10-2 N。问:(1)这个位置的磁感应强度是多大?(2)如果把通电导线中的电流增大到 5 A 时,这一点的磁感应强度是多大?(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,是否可以肯定这里没有磁场?解析:(1)由磁感应强度的定义式得 B==2 T。(2)磁感应强度 B 是由磁场和空间位置(点)决定的,和导线的长度 L、电流 I 的大小无关,所以该点的磁感应强度还是 2 T。(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,则有两种可能: ① 该处没有磁场; ② 该处有磁场,但通电导线与磁场方向平行。答案:(1)2 T (2)2 T (3)见解析10.如图所示,竖直向下的磁场中,用两条竖直线悬吊一水平通电直导线,导线长为 l,质量为 m,通入电流 I 后,悬线偏离竖直方向 θ 且保持静止,已知导线受到的磁场力方向水平,求导线处的磁场的磁感应强度大小。解析:导线的受力情况分析如图所示,由平衡条件知, F=mgtan θ 。根据磁感应强度的定义式得B=。答案:1几种常见的磁场题组一 磁感线1.关于磁感线和电场线的描述,正确的是( )A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.静电场的电场线一定不闭合,磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在解析:在静电场中的电场线是不闭合的,但磁感线都是闭合的,选项 A 错误,选项 B 正确;在磁场中的小磁针可以转动,磁感线不是小磁针的运动轨迹,选项 C 错误;电场线和磁感线都是人为假想的线,只是为了形象地描述电场和磁场,选项 D 错误。答案:B2.下面四幅图为电流产生磁场的分布图,其中正确的是( )A.①③ B.②③ C.①④ D.②④解析:由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向, ① 正确, ② 错误。 ③ 和 ④ 为环形电流,用安培定则判断时应注意让弯曲的四指指向电流的方向,可判断出 ④ 正确, ③ 错误。故正确选项为 C。答案:C3.如图所示,放在通电螺线管内部的小磁针静止时 N 极指向右,试判断电源的正负极。解析:由小磁针 N 极的指向判断出螺线管内部磁场方向自左向右,则外部磁场方向由右至左。用右手握住螺线管,让大拇指指向右方(即小磁针 N 极指向),根据四指环绕方向可判断出 a 端为电源正极, b 端为电源负极。答案: a 端为正极, b 端为负极。题组二 安培分子电流假说4.(多选)用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象( )A.永久磁铁的磁场 B.通电螺线管的磁场C.环形电流的磁场D.软铁棒被磁化的现象解析:安培分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的,所以选项 A、D 是正确的。而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动产生的宏观电流而产生的。分子电流和宏观电流虽然都是由运动电荷引起的,但产生的原因不同。答案:AD5.磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性,根据安培的分子电流假说,其原因是( )A.分子电流消失B.分子电流的取向变得大致相同C.分子电流的取向变得杂乱2D.分子电流的强度减弱解析:由于高温或猛烈的敲击,会使原来取向一致的分子电流变得杂乱,从而失去磁性,故 C 选项正确。答案:C6.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( )解析:地磁场是从地球的南极附近出来,进入地球的北极附近,除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量,由安培定则,环形电流外部磁场方向向北,可知,B 正确。A 图地表上空磁场方向向南,A错误。C、D 在地表上空产生的磁场方向是东西方向,C、D 错误。故选 B。答案:B题组三 磁通量7.关于磁通量,下列说法中正确的是( )A.磁通量不仅有大小而且有方向,所以是矢量B.磁通量越大,磁感应强度越大C.穿过某一面积的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零D.磁通量就是磁感应强度解析:磁通量是标量,没有方向,故 A 错误;由 Φ=BS 可知, Φ 大, B 不一定大,可能是由于 S 较大造成的,故 B 错误;由 Φ=BS ⊥ 知,当 S 与 B 平行时, S⊥ =0,Φ= 0,但 B 不为零,故 C 正确; Φ 和 B 是两个不同的物理量,故 D 错。答案:C(建议用时:30 分钟)1.下列关于磁场和磁感线的描述正确的是( )A.磁感线从磁体的 N 极出发到磁体的 S 极终止B.自由转动的小磁针放在通电螺线管内部,其 N 极指向螺线管的 N 极C.磁感线上任意一点的切线的方向就是该点的磁场方向D.两条磁感线的空隙处不存在磁场解析:磁感线与电场线不同,它是一条闭合曲线,在磁体的外部由 N 极到 S 极,而在磁体的内部则由S 极到 N 极,故选项 A 是不正确的。通电螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似,由 S 极到 N 极,即磁场方向也是从 S 极指向 N 极,所以放置其中的小磁针 N 极必然是指向磁场方向,即螺线管的北极,故选项 B 正确。某点的磁场方向是用该点磁感线的切线方向来表示的,故选项 C 不正确。磁感线是为研究问题方便而假想的曲线。磁场中磁感线有无数条,故提出两条磁感线之间是否有空隙,是否存在磁场等类似的问题是毫无意义的,故选项 D 不正确。答案:B2.如图所示,两个相同的导线圆环共轴平行悬挂,相隔一小段距离。当同时给两个导线圆环通以同方向的电流时,两导线圆环将( )A.吸引 B.排斥C.保持静止 D.边吸引边转动答案:A3.3(多选)如图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方时,小磁针的 S 极向纸面内偏转,则这束带电粒子可能是( )A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束解析:小磁针 N 极的受力方向即是小磁针所在处的磁场方向,题中小磁针的 S 极向纸内偏转,说明离子束下方的磁场方向是由纸内指向纸外,由安培定则判定出离子束形成的电流方向由右向左。故若为正离子,则应是自右向左运动;若为负离子,则应是自左向右运动。答案:BC4.南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管,如图所示。下列说法正确的是( )A.若将 b 端接电源正极, a 端接电源负极,则弹簧测力计示数将减小B.若将 a 端接电源正极, b 端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大C.若将 b 端接电源正极, a 端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大D.不论螺线管通电情况如何,弹簧测力计示数均不变解析:一方面,可以将地球等效处理为一个大条形磁铁,地理南极附近相当于磁铁的 N 极,因而在地理南极附近地磁场方向近似竖直向上,如图所示。另一方面,可利用安培定则确定通电螺线管在其周围产生的磁场方向,再根据“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的规律判定螺线管与地球之间的作用情况。正确选项为 C。答案:C5.两个圆环 A、 B 如图所示放置,且半径 RARB,一条形磁铁的轴线过两个圆环的圆心处,且与圆环平面垂直,则穿过 A、 B 环的磁通量 Φ A和 Φ B的关系是( )A.Φ AΦ B B.Φ A=Φ BC.Φ AΦ B D.无法确定解析:因为有两个方向的磁感线穿过线圈,磁通量应是磁感线抵消之后所剩余的净条数。从上向下看,穿过圆环 A、 B 的磁感线如图所示,磁感线有进有出, A、 B 环向外的磁感线条数一样多,但 A 环向里的磁感线条数较多,抵消得多,净剩条数少,所以 Φ AΦ B,选 C。4答案:C6.(多选)右图是云层之间闪电的模拟图,图中 B、 A 是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云,在放电的过程中,两云的尖端之间形成了一个放电通道,发现位于通道正上方的小磁针 N 极转向纸里、S 极转向纸外,则关于 B、 A 的带电情况说法中正确的是( )A.带同种电荷 B.带异种电荷C.B 带正电 D.A 带正电解析:云层间放电必须发生在异种电荷之间,故 B 对;在云层间放电时,形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子,并在强电场的作用下做定向移动,形成电流,相当于通电直导线形成磁场。由题意知,从南往北看,磁场是逆时针的,根据安培定则可以判断电流是从 A 流向 B 的,故可知 A 带正电, B 带负电。所以 D 选项正确。答案:BD7.(多选)如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、 N 两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。 A、 O、 B 在 M、 N 的连线上, O 为 MN 的中点, C、 D 位于 MN 的中垂线上,且A、 B、 C、 D 到 O 点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法错误的是( )A.O 点处的磁感应强度为 0B.A、 B 两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C.C、 D 两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D.A、 C 两点处的磁感应强度的方向不同解析:根据安培定则判断磁场方向,再结合矢量的合成知识求解。根据安培定则判断:两直线电流在O 点产生的磁场方向均垂直于 MN 向下, O 点的磁感应强度不为 0,故选项 A 错误; A、 B 两点处的磁感应强度大小相等、方向相同,故选项 B 错误;根据对称性, C、 D 两点处的磁感应强度大小相等、方向相同,故 C 选项正确; A、 C 两点处的磁感应强度方向相同,故选项 D 错误。答案:ABD8.(多选)如图所示,螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距较远,当开关闭合后小磁针的 N 极(黑色的一端)指向正确的是( )A.a B.bC.c D.d解析:根据安培定则,蹄形铁芯被磁化后右端为 N 极,左端为 S 极,小磁针 c 的指向正确;通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似,内部磁场向左,下方磁场向右,所以小磁针 b 的指向正确,小磁针 a 的指向错误;环形电流形成的磁场左侧应为 S 极,故小磁针 d 的指向正确。5答案:BCD9.已知北京地面处的地磁场水平分量约为 3×10-5 T,某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上,如图所示。开关闭合之前,小磁针静止时 N 极指向 y 轴正方向,当接通电源后,发现小磁针 N 极指向与 y 轴正方向成 60°角的方向。请在图上标明螺线管导线的绕向,并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小。(保留一位有效数字)解析:通电螺线管在坐标原点处产生的磁场沿 x 轴正方向,由安培定则即可确定导线的绕向如图所示。设螺线管在小磁针处产生的磁场为 Bx,则有 tan 60°=,即 Bx=Bytan 60°=3×10-5× T≈5 ×10-5 T。答案:螺线管导线的绕向见解析,5 ×10-5 T10.边长为 10 cm 的正方形线圈固定在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面夹角 θ= 30°,如图所示。磁感应强度随时间变化的规律为 B=(2+3t) T,则在第 1 s 内穿过线圈的磁通量变化量 Δ Φ 为多少?解析:0 时刻: B1=(2+3×0) T=2 T穿过线圈的磁通量 Φ 1=B1Ssin θ= 2×0.1×0.1×sin 30° Wb=0.01 Wb第 1 s 末: B2=(2+3×1) T=5 T穿过线圈的磁通量 Φ 2=B2Ssin θ= 5×0.1×0.1×sin 30° Wb=0.025 Wb所以 Δ Φ=Φ 2-Φ 1=0.025 Wb-0.01 Wb=0.015 Wb。 答案:0 .015 Wb1通电导线在磁场中受到的力题组一 安培力的方向1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系,正确的说法是( )A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B.磁场方向一定与安培力方向垂直,但电流方向不一定与安培力方向垂直C.磁场方向不一定与安培力方向垂直,但电流方向一定与安培力方向垂直D.磁场方向不一定与电流方向垂直,但安培力方向一定既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直解析:安培力一定垂直于电流和磁场决定的平面,而电流方向与磁场方向可能垂直,也可能不垂直,选项 D 正确。答案:D2.在下列各图中,表示磁场方向、电流方向及导线受安培力方向的图正确的是( )解析:由左手定则可判断 A 正确,B、C 错误;D 中电流方向与磁场方向平行,不受力,故 D 错。答案:A3.在等边三角形的三个顶点 A、 B、 C 处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示。过 C 点的导线所受安培力的方向( )A.与 AB 边平行,竖直向上B.与 AB 边平行,竖直向下C.与 AB 边垂直,指向左边D.与 AB 边垂直,指向右边解析:如图所示,根据安培定则, A、 B 在 C 处所激发的磁场方向分别为 B'、 B″ ,应用平行四边形定则可知 C 导线所在处的合磁场方向。根据左手定则可知安培力 FC的方向与 AB 连线垂直,指向左边。答案:C题组二 安培力的大小4.如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线 ab 由水平位置 1 绕 a 点在竖直平面内转到位置 2,通电导线所受安培力( )A.数值变大,方向不变B.数值变小,方向不变C.数值不变,方向改变D.数值、方向均改变2解析:安培力 F=BIL,电流不变,垂直直导线的有效长度减小,安培力减小,安培力的方向总是垂直B、 I 所构成的平面,所以安培力的方向不变,B 对,故选 B。答案:B5.如图所示,倾斜导轨宽为 L,与水平面成 α 角,处在方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场中,金属杆 ab 水平放在导轨上。当回路电流为 I 时,金属杆 ab 所受安培力 F( )A.方向垂直 ab 杆沿斜面向上B.方向垂直 ab 杆水平向右C.F=BILcos αD.F=BILsin α解析:由题图知电流方向由 b→ a 且与磁场方向垂直,根据左手定则可知安培力水平向右,由安培力计算公式可得 F=BIL,故选 B。答案:B6.如图所示,一根有质量的金属棒 MN,两端用细软导线连接后悬于 a、 b 两点,棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从 M 流向 N,此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,可以( )A.适当减小磁感应强度 B.使磁场反向C.适当增大电流 D.使电流反向解析:首先对 MN 进行受力分析:其受竖直向下的重力 G、受两根软导线竖直向上的拉力和安培力。当其处于平衡状态时:2 F+BIL=mg,重力 mg 恒定不变,欲使拉力 F 减小到 0,应增大安培力 BIL,所以可增大磁场的磁感应强度 B 或增大通过金属棒中的电流 I,或二者同时增大,只有 C 项正确。答案:C题组三 综合应用7.(多选)所谓电流表的灵敏度,是指在通入相同电流的情况下,指针偏转角度的大小。偏角越大,灵敏度越高。下列方法可提高磁电式电流表灵敏度的是( )A.增强永久磁铁的磁性B.增大螺旋弹簧的劲度系数C.增大线圈的面积D.增加线圈的匝数解析:通电线圈在磁场中转动时,螺旋弹簧变形,反抗线圈的转动。电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大。要提高电流表的灵敏度,就要在通入相同的电流时,让指针的偏转角度增大。所以要减小螺旋弹簧的劲度系数,同时使安培力变大,即增强永久磁铁的磁性、增大线圈的面积和增加线圈的匝数。故选项 A、C、D 正确。答案:ACD8.将长度为 20 cm、通有 0.1 A 电流的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为 1 T。试求出各图中导线所受安培力的大小和方向。解析:由左手定则和安培力的计算公式得:3题图甲中,因导线与磁感线平行,所以所受安培力为零。题图乙中,安培力的方向垂直导线水平向右,大小为F=BIL=1×0.1×0.2 N=0.02 N题图丙中,安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上,大小为F=BIL=0.02 N。答案:见解析(建议用时:30 分钟)1.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是( )解析:由左手定则可知,选项 A 中安培力方向应向右,选项 B 中安培力方向应向下,选项 D 中导线不受安培力作用,故只有选项 C 正确。答案:C2.如图所示,用细绳悬于 O 点的可自由转动的通电导线 AB 放在蹄形磁铁的上方,当导线中通以图示方向电流时,从上向下看, AB 的转动方向及细绳中张力变化的情况为( )A.AB 顺时针转动,张力变大B.AB 逆时针转动,张力变小C.AB 顺时针转动,张力变小D.AB 逆时针转动,张力变大解析:在导线上靠近 A、 B 两端各取一个电流元, A 处的电流元所在处的磁场向上穿过导线,根据左手定则,该电流元受力垂直纸面向外,同理 B 处电流元受安培力垂直纸面向里,所以从上向下看,导线逆时针转动,同时,由于导线转动,所以电流在垂直纸面方向有了投影,对于此有效长度来说,磁感线是向右穿过导线,再根据左手定则可判定导线有向下运动的趋势,故选 D。答案:D3.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线。导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流。用 FN表示磁铁对桌面的压力,用 Ff表示桌面对磁铁的摩擦力。导线通电后与通电前相比较( )A.FN减小, Ff=0 B.FN减小, Ff≠0C.FN增大, Ff=0 D.FN增大, Ff≠0解析:直导线所在处的磁场方向水平向左,由左手定则知,直导线受条形磁铁的安培力方向竖直向上,由牛顿第三定律知,磁铁受直导线的力的方向为竖直向下,故 FN增大, Ff=0,C 正确。答案:C4.4(多选)通电矩形线框 ABCD 与长直通电导线 MN 在同一平面内,如图所示, AB 边与 MN 平行。关于 MN中电流的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( )A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相等C.线框所受的安培力的合力方向向左D.线框所受的安培力的合力方向向右解析:由安培定则可知导线 MN 中的电流在线框外所产生的磁场方向垂直于纸面向外,再由左手定则判断出 BC 边和 AD 边所受安培力大小相等、方向相反。 AB 边受到向右的安培力 FAB,CD 边受到向左的安培力 FCD。因 AB 处的磁场强, CD 处的磁场弱,故 FABFCD,线框所受合力方向向右。答案:BD5.(多选)如图所示的装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨, L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当磁铁线圈两端 a、 b,导轨两端e、 f 分别接到两个不同的直流电源上时, L 便在导轨上滑动。下列说法正确的是( )A.若 a 接正极, b 接负极, e 接正极, f 接负极,则 L 向右滑动B.若 a 接正极, b 接负极, e 接负极, f 接正极,则 L 向右滑动C.若 a 接负极, b 接正极, e 接正极, f 接负极,则 L 向左滑动D.若 a 接负极, b 接正极, e 接负极, f 接正极,则 L 向左滑动解析:若 a 接正极, b 接负极,则电磁铁磁极间磁场方向向上,当 e 接正极, f 接负极时,由左手定则可知,金属杆所受安培力向左,则 L 向左滑动,选项 A 错误;同理可判定选项 B、D 正确,C 错误。答案:BD6.(多选)如图所示,质量为 m、长为 L 的直导线用两绝缘细线悬挂于 O、 O',并处于匀强磁场中。当导线中通以沿 x 正方向的电流 I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为 θ 。则磁感应强度方向和大小可能为 ( )A.z 正向,tan θ B.y 正向,C.z 负向,tan θ D.沿悬线向上,sin θ解析:对于 A 选项,安培力水平向内,三力合力不可能为零,A 错误;对于 B 选项,安培力竖直向上,当安培力 BIL=mg 时,可以平衡,此时 B=,B 正确;对于 C 选项,安培力水平向外,三力平衡时安培力BIL=mgtan θ ,此时 B=tan θ ,C 正确;对于 D 选项,安培力垂直于绳子的方向向内,三力不可能平衡,D错误。答案:BC7.如图所示,一重为 G1的通电圆环置于水平桌面上,圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看),在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁,磁铁的中心轴线通过圆环中心,磁铁的上端为 N 极,下端为 S极,磁铁自身的重力为 G2。则关于圆环对桌面的压力 F 和磁铁对轻绳的拉力 F'的大小,下列关系中正确的是( )5A.FG1,F'G2 B.FG2C.FG1,F'G2解析:顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直放置的小磁针,由安培定则可知,“小磁针”的 N极向下,S 极向上,故与磁铁之间的相互作用力为斥力,所以圆环对桌面的压力 F 将大于圆环的重力G1,磁铁对轻绳的拉力 F'将小于磁铁的重力 G2,选项 D 正确。答案:D8.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 6×10-2 kg 的通电直导线,电流I=1 A,方向垂直纸面向外,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)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FTcos 37°=F ①FTsin 37°=mg ②由 ①② 解得 F=代入数值得 F=0.8 N由 F=BIL 得B= T=2 TB 与 t 的变化关系为 B=0.4t所以 t=5 s。答案:5 s9.质量为 m=0.02 kg 的通电细杆 ab 置于倾角 θ= 37°的平行放置的导轨上,导轨宽度为 d=0.2 m,杆ab 与导轨间的动摩擦因数 μ= 0.4,磁感应强度 B=2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示。现调节滑动变阻器的滑片,试求出为使杆 ab 静止不动,通过杆 ab 电流的范围。( g 取 10 m/s2)解析:如图甲、乙所示,画出细杆的侧面受力图,建立坐标系。6在图甲中,由平衡条件得F1-mgsin θ-F f1=0,FN-mgcos θ= 0Ff1=μF N,F1=BImaxd联立各式解得 Imax=0.46 A在图乙中,由平衡条件得F2+Ff2-mgsin θ= 0,FN-mgcos θ= 0Ff2=μF N,F2=BImind,联立各式解得Imin=0.14 A。答案:0 .14 A≤ I≤0 .46 A