1、 课时强化作业三十四 磁场的描述 磁场对电流的作用1(2016 届湖州期末)某小组同学利用磁传感器探究通电螺线管轴线上不同位置的磁感应强度，如图甲所示将传感器探头沿螺线管轴线移动时，测得磁感应强度 B 的大小随位置 x 的变化关系如图乙所示图乙中 a、b 两点对应位置分别处在( ) 中华.资*源%库 A螺线管内、螺线管内 B.螺线管内、螺线管外C螺线管外、螺线管外 D螺线管外、螺线管内解析：分析通电螺线管磁场的分布情况可知，越靠近通电螺线管两端，磁感线越密，磁感应强度越强，在螺线管内部，磁场是匀强磁场，磁感应强度最大，而外部的磁场比较弱所以 a 在外部，b 在内部D 选项正确答案：D2. (多
2、选 )(2016 届湖北省孝感市汉川二中期中 )一根通有恒定电流的直铜棒 MN，用软导线挂在方向垂直纸面向内的匀强磁场中，如图所示此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力为了使得悬线中的张力等于零，下列措施中正确的是( )A不改变电流方向，适当增大电流强度B使电流方向相反，适当减小电流强度C不改变电流方向，适当增大磁感强度D使电流方向相反，适当减小磁感强度解析：分析铜棒的受力情况，受到重力、向上的安培力和悬线拉力作用，处于平衡状态，不改变电流方向，适当增大电流的大小，根据 FBIL 知，安培力增大，则绳子的张力变小，可能会变为零，故 A 选项正确；使电流方向相反，安培力反向，悬线拉力变大，B 选
3、项错误；不改变电流方向，适当增大磁感强度，根据 FBIL 知，安培力增大，则绳子的张力会变为零，故 C 选项正确；使原来电流反向，安培力反向，则拉力增大，故 D 选项错误答案：AC3. (2016 届长沙模拟)如图所示为一通电直导线，设导线中每米长度内有 n 个自由电荷，每个自由电荷的电荷量为 e，它们的定向移动速度均为 v.现加一磁场，其方向与导线垂直，磁感应强度为 B，则磁场对长度为 L 的一段导线的安培力的大小应是( )AneBLv B. neBLvC. D.eBvnL eBLvn解析：每米导线中有 n 个自由电荷，每个自由电荷的电量均为 e，它们定向移动的平均速率为 v，根据电流的微观
4、表达式得，Inev，磁场对这段导线的安培力FBIL nevLB，所以 A 正确答案：A4(多选)(2016 届重庆月考)有两根长直导线 a，b 互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，在图示的平面内，O 点为两根导线连线的中点，P、Q 为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与 O 点的距离相等若两导线中通有大小相等方向相同的恒定电流 I，则关于线段 P、Q 上各点的磁感应强度的说法中正确的是 ( )AP 点和 Q 点的磁感应强度大小相等，方向相反BP 点和 Q 点的磁感应强度大小相等，方向相同C在线段 PQ 上各点的磁感应强度都不可能为零D在线段 PQ 上只有一点磁感应强度为零中
5、华.资*源%库 解析：根据安培定则可知，两根通电导线产生的磁场方向均沿顺时针方向，由于通电导线是对称分布的，两根通电导线在 PQ 两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，P 点和 Q 点的磁感应强度大小相等， P 点磁场向右，Q 点磁场向左，方向相反，故 A 选项正确， B 选项错误；只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度才为零，可知只有 O 点的磁感应强度为零，故C 选项错误，D 选项正确答案：AD5.在正方形的四个顶点处分别放有电流方向垂直纸面向里或向外的通电直导线，如图所示，通电电流强度大小分别为 I1、I 2、I 3、I 4，(I
6、 1I 3)( I2I 4)0，已知距导线相同距离处的磁感应强度 B 与电流 I 成正比，正方形中心 O 处的磁感应强度可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是( )AB 1 BB 2 CB 3 DB 4解析：分析题意可知，I 1I 3，则在 O 点，两电流产生的磁感应强度 B 的方向过 O 点指向通电直导线 I4，根据 I2I 4，可知在 O 点，两电流产生的磁感应强度 B的方向过 O点指向 I3，根据(I 1I 3)(I 2 I4)0，可知 BB，则磁感应强度 B 与 B的合方向为偏向 I4.即图中的 B4，D 选项正确答案：D6. (2016 届崇明县月考)如图所示，真空中两点电荷q
7、和q 以共同的角速度绕轴OO匀速转动，P 点离q 较近，则 P 点的磁感应强度 B 的方向为( )A从q 指向q B磁感强度为零C沿 OO轴向下 D 沿 OO轴向上中/华- 资*源%库解析：点电荷的定向移动形成电流，根据安培定则可确定磁场方向，由矢量叠加来确定磁场的方向分析题意可知，正电荷在 P 点的磁场方向为 OO ，而负电荷在 P 点的磁场方向为：OO，正电荷和负电荷形成的电流大小相等， P 点离q 近，则正电荷运动时在 P 点产生的磁场强，根据磁场叠加原理，可知合磁场的方向为 OO ，即沿 OO轴向上，故 D 选项正确答案：D7. (2016 届贺州模拟 )如图所示，两根长为 L、质量为
8、 m 的导体棒 a、b，a 被水平放置在倾角为 45的光滑斜面上，b 被水平固定在与 a 同一水平面的另一位置，且 a、b 平行，它们之间的距离为 s.当两棒中均通以电流为 I 的同向电流时，a 恰能在斜面上保持静止，则下列说法正确的是( )Ab 的电流在 a 处产生的磁场的磁感应强度方向水平向右Bb 的电流在 a 处产生的磁场的磁感应强度大小为2mg2ILC若使 b 上移少许，a 仍可能保持静止D若使 b 下移少许，a 仍可能保持静止解析：根据安培定则可知，b 的电流在 a 处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向上，A 选项错误；导体棒 a 处于平衡状态，受到重力、斜面支持力和安培力作用，根据平
9、衡知识结合几何关系可知，mg BIL，解得磁感应强度大小 B ，B 选项错误；重力和水平mgIL向右的安培力的合力与支持力平衡，当减小 b 在 a 处的磁感应强度，磁场力减小，要使仍平衡，根据受到平衡条件，则可使 b 上移，即 b 对 a 的磁场力斜向上，故 C 选项正确；当b 竖直向下移动，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当 a 受到的安培力方向顺时针转动时，安培力变大才能保持平衡，故 D 选项错误答案：C8(多选)(2 中/华-资*源% 库 Z016 届玉溪一中月考)如图，质量为 m 的通电细杆 ab 置于倾角为 的平行光滑导轨上，加下列方向的匀强磁场时，可以使 ab 静止在光滑导
10、轨上的是( )解析：分析导线棒的受力情况，可能受两个力作用，也可能受到三个力作用，受到两个力作用时，重力和安培力等大反向，磁感应强度水平向左，故 B 选项符合题意；受到三个力作用时，根据平衡条件可知，安培力在支持力和重力两个方向的角平分线上，A 选项中，安培力水平向右，可以处于平衡状态，符合题意；C 选项中安培力竖直向下，不能平衡；D 选项中，安培力水平向左，不能平衡， D 选项错误答案：AB9磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明：(1)如图(a)所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应_A平行于南北方
11、向，位于小磁针上方 B平行于东西方向，位于小磁针上方C平行于东南方向，位于小磁针下方 D平行于西南方向，位于小磁针下方此时从上向下看，小磁针的旋转方向是_( 填“顺时针”或“逆时针”) (2)如图(b)所示是电子射线管示意图接通电源后，电子射线由阴极沿 x 轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下(z 轴负方向) 偏转，在下列措施中可采用的是_(填选项代号 )A加一磁场，磁场方向沿 z 轴负方向 B加一磁场，磁场方向沿 y 轴正方向C加一电场，电场方向沿 z 轴负方向 D加一电场，电场方向沿 y 轴正方向(3)如图(c)所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互_
12、(填“排斥”或“吸引”)，当通以相反方向的电流时，它们相互_( 填“排斥”或“吸引”) ，这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用解析：(1)小磁针周围没有通电导线时，由于地磁场的作用，小磁针 S 极向南，N 极向北，为了使小磁针效果明显，应该使通电导线平行于南北方向放置在小磁针的上方，这样小磁针在电流磁场的作用下，向东西方向偏转，效果明显，A 选项正确，此时从上向下看，小磁针的旋转方向为逆时针WWW(2)若加一沿 z 轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿 y 轴负方向，亮线不偏转，故 A 选项
13、错误；若加一沿 y 轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿 z 轴负方向，亮线向下偏转，故 B 选项正确；若加一沿 z 轴负方向的电场，电子带负电，电场力方向沿 z 轴正方向，亮线不偏转，故 C 选项错误；若加一沿 y 轴正方向的电场，电子带负电，电场力方向沿 y 轴负方向，亮线不偏转，故 D 选项错误(3)分析题图(c)左图可知，左导线产生的的磁场方向向外，由左手定则判断，右导线所受的安培力方向向左；同理，左导线受到的安培力向右，两导线要靠拢，说明电流方向相同时，两导线相互吸引；同理可知，当通入电流方向相反时，两导线远离，两导线相互排斥Z答案：(1)A 逆时针 (2)B (3)吸引 排
14、斥10. (2016 届杭州期中)据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示炮弹(可视为长方形导体 )置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁紧密连接开始时炮弹静止在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出，设两导轨之间的距离 d0.10 m，导轨长 L5.0 m，炮弹质量 m0.30 kg.导轨上的电流 I 的方向如图中箭头所示可以认为炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为 B2.0 T，方向垂直于纸面向里若炮弹整个加速过程仅需 0.005 s，(假设整个加速过程为匀加速运动且不计一切阻力)求：(1)该加速阶段炮弹的加速度；(2)
15、通过导轨的电流 I.解析：(1)根据运动学公式求解加速阶段炮弹的加速度，L at2，解得加速度12a 4 000 m/s 2.2Lt2(2)炮弹受到的安培力 FBId，根据牛顿第二定律得，F ma，联立解得通过导轨的电流 I 6 000 A.maBd答案：(1)4 000 m/s 2 (2)6 000 A11. (2016 届鄂豫晋冀陕联考 )如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为 n，线圈的水平边长为 L，处于匀强磁场内，匀强磁场的方向与线圈平面垂直当线圈中通过电流 I 时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量
16、为 m 的砝码，才能使两臂再达到新的平衡(1)若线圈串联一个电阻连接到电压为 U 的稳定电源上，已知线圈电阻为 r，当线圈中通过电流 I 时，请用题给的物理量符号表示出电阻的大小；(2)请用重力加速度 g 和 n、m 、L、I 导出 B 的表达式解析：(1)根据闭合电路的欧姆定律求得，I (Rr)U ，解得电阻 R r.UI(2)天平平衡后，当电流反向( 大小不变)时，安培力方向反向，则右边相当于多了两倍的安培力大小，根据平衡条件得，mg 2nBIL，解得，B .mg2nIL答案：(1) r (2)UI mg2nIL12(2016 届杭州市西湖高级中学月考 )某同学自制一电流表，其原理如图所示
17、质量为 m 的均匀细金属杆 MN 与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为 k，在矩形区域 abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向外MN 的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度MN 的长度大于 ab，当 MN 中没有电流通过且处于静止时，MN 与矩形区域的 ab 边重合，且指针指在标尺的零刻度；当 MN 中有电流时，指针示数可表示电流强度MN 始终在纸面内且保持水平，重力加速度为 g.(1)当电流表的示数为零时，求弹簧的伸长量；(2)为使电流表正常工作，判断金属杆 MN 中电流的方向；(3)若磁场边界 ab 的长度为 L1，bc 的长度为 L2，此电流表的量程是多少？解析：(1)金属杆静止时处于平衡状态，根据平衡条件及胡克定律求弹簧的伸长量mgkx，解得 x .mgk(2)电流表正常工作，金属棒所受安培力应向下，由左手定则可知，金属杆中的电流方向为 MN .(3)求出当金属棒到达 dc 位置时导线中的电流，然后求出电流表的量程设电流表满偏时通过 MN 的电流为 Im，此时金属棒到达 dc 位置，由平衡条件得：BImL1mgk( L2x)，解得电流表的量程为 Im .kL2BL1答案：(1) (2)由 M 指向 N (3)mgk kL2BL1
