高考物理一轮复习 第九章 磁场 1 磁场的描述 磁场对电流的作用考点规范练.doc

磁场的描述磁场对电流的作用一、单项选择题1.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。答案b2.如图所示,在直角三角形abc的a点和b点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线,其电流强度分别为ia和ib,a=30,通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度b=kir,k为比例系数,r为该点到导线的距离,i为导线的电流强度。当一电子在c点的速度方向垂直纸面向外时,所受洛伦兹力方向垂直bc向下,则两直导线的电流强度ib与ia之比为()a.12b.34c.32d.14导学号17420313解析由左手定则可知c点处磁场的磁感应强度b合的方向平行bc向右,设a处导线和b处导线在c处形成的磁场的磁感应强度大小分别为ba和bb,方向分别与ac和bc垂直,如图所示,可知bbba=sin 30=12,又bbba=kiblbckialac,计算可得ibia=14,d正确。答案d3.(2016广东汕头质检)如图所示,两个圆形线圈p和q悬挂在光滑绝缘杆上,通以方向相同的电流,若i1i2,p、q受到安培力大小分别为f1和f2,则p和q()a.相互吸引,f1f2b.相互排斥,f1f2c.相互排斥,f1=f2d.相互吸引,f1=f2解析由于p、q通以同向电流,据“同向电流相吸,异向电流相斥”可知,p、q是相互吸引的,p、q之间的相互吸引力遵循牛顿第三定律,总是等大、反向。答案d4.(2016江西南昌一模)奥斯特在研究电流的磁效应实验时,将一根长直导线南北放置在小磁针的正上方,导线不通电时,小磁针在地磁场作用下静止时n极指向北方,如图所示。现在导线中通有沿南向北的恒定电流i,小磁针转动后再次静止时n极指向()a.北方b.西方c.西偏北方向d.北偏东方向解析在导线中通有沿南向北的恒定电流i,由安培定则可判断出通电导线下方产生了由东指向西的磁场,根据磁场叠加原理,二者的合磁场方向沿西北方向,所以小磁针转动后再次静止时n极指向为西偏北方向,选项c正确。答案c5.(2016吉林长春调研)如图所示,现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线,横截面分别位于一正方形abcd的四个顶点上,直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为ia=i、ib=2i、ic=3i、id=4i的恒定电流。已知通电长直导线周围距离为r处磁场的磁感应强度大小为b=kir,式中常量k0,i为电流大小。忽略电流间的相互作用,若电流ia在正方形的几何中心o点处产生的磁感应强度大小为b,则o点处实际的磁感应强度的大小及方向为()a.22b,方向由o点指向ad中点b.22b,方向由o点指向ab中点c.10b,方向垂直于纸面向里d.10b,方向垂直于纸面向外解析由题意,直导线周围某点的磁感应强度的大小与电流的大小成正比,与距直导线的距离成反比。应用安培定则并结合平行四边形定则,可知a选项正确。答案a6.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长mn相等,将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是()解析由f=bil知,处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长,受安培力越大,磁场发生微小变化,安培力变化越大,天平越容易失去平衡,由题图知选项a中导体的有效长度最大,所以a正确。答案a7.如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为b的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。ab、bc和cd段的长度均为l,且abc=bcd=135。流经导线的电流为i,方向如图中箭头所示。判断导线abcd所受到的磁场的作用力的合力,下列说法正确的是()a.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ilbb.方向沿纸面向上,大小为(2-1)ilbc.方向沿纸面向下,大小为(2+1)ilbd.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ilb解析将导线分为三段直导线,根据左手定则分别判断出安培力的方向,根据f=bil计算出安培力的大小,再求合力。导线所受合力f=bil。答案a8.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流i时,导线的运动情况是(从上往下看)()a.顺时针方向转动,同时下降b.顺时针方向转动,同时上升c.逆时针方向转动,同时下降d.逆时针方向转动,同时上升导学号17420314解析(1)电流元法如图所示,把直线电流等效为ao、oo、ob三段(oo段极短)电流元,由于oo段电流方向与该处磁场方向平行,所以不受安培力作用;ao段电流元所在处的磁场方向倾斜向上,根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外;ob段电流元所在处的磁场方向倾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于纸面向里。综上可知导线将以oo段为轴顺时针转动(俯视)。(2)特殊位置法把导线转过90的特殊位置来分析,根据左手定则判得安培力方向向下,故导线在顺时针转动的同时向下运动。综上所述,a正确。答案a二、多项选择题9.指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说法正确的是()a.指南针可以仅具有一个磁极b.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场c.指南针的指向会受到附近铁块的干扰d.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转解析指南针有n、s两个磁极,受到地磁场的作用静止时s极指向南方,选项a错误,b正确;指南针有磁性,可以与铁块相互吸引,选项c正确;由奥斯特实验可知,小磁针在通电导线放置位置合适的情况下,会发生偏转,选项d错误。答案bc10.如图所示,金属棒mn两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由m向n的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件,角的相应变化情况是()a.棒中的电流变大,角变大b.两悬线等长变短,角变小c.金属棒质量变大,角变大d.磁感应强度变大,角变大解析选金属棒mn为研究对象,其受力情况如图所示。根据平衡条件及三角形知识可得tan =bilmg,所以当棒中的电流i、磁感应强度b变大时,角变大,a、d正确;当金属棒质量m变大时,角变小,c错误;角的大小与悬线的长短无关,b错误。答案ad11.(2016江苏启东模拟)如图所示,在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的14圆轨道,一重力为g的金属导体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nb.icot c.pcos d.psin 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 =ilbcos ,故i=gbltan ,则itan ,b错误;又p=f安vcos =gvsin ,所以psin ,c错误,d正确。答案ad三、非选择题12.如图所示,一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1 t,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 v的电池相连,电路总电阻为2 。已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。解析依题意,开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下。开关断开时,两弹簧各自相对于其原长伸长了l1=0.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得2kl1=mg式中,m为金属棒的质量,k是弹簧的劲度系数,g是重力加速度的大小。开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为f=ibl式中,i是回路电流,l是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了l2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1+l2)=mg+f由欧姆定律有e=ir式中,e是电池的电动势,r是电路总电阻。联立式,并代入数据得m=0.01 kg。答案安培力的方向竖直向下,金属棒的质量为0.01 kg13.如图所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源。将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上,且与两轨道垂直。已知通过导体棒的恒定电流大小为i,方向由a到b,重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止。(1)求磁场对导体棒的安培力的大小。(2)如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度b的最小值和方向。导学号17420315解析