课时跟踪检测(二十六)　磁场的描述　磁场对电流的作用

课时跟踪检测 二十六 磁场的描述 磁场对电流的作用 一 单项选择题 1 2014 深圳期末 指南针是我国古代的四大发明之一 当指南针静止时 其 N 极指向 如图 1 虚线 南北向 所示 若某一条件下该指南针静止时 N 极指向如图实线 N 极北偏东向 所示 则以下判断正确的是 图 1 A 可能在指南针上面有一导线东西放置 通有东向西的电流 B 可能在指南针上面有一导线东西放置 通有西向东的电流 C 可能在指南针上面有一导线南北放置 通有北向南的电流 D 可能在指南针上面有一导线南北放置 通有南向北的电流 2 2014 龙岩质检 已知龙岩市区地磁场的磁感应强度 B 约为 4 0 10 5 T 其水平分 量约为 3 0 10 5 T 若龙岩市区一高层建筑安装了高 50 m 的竖直金属杆作为避雷针 在 某次雷雨天气中 当带有正电的乌云经过避雷针的上方时 经避雷针开始放电 某一时刻 的放电电流为 1 0 105 A 此时金属杆受到地磁场对它的安培力方向和大小分别为 A 方向向东 大小约为 150 N B 方向向东 大小约为 200 N C 方向向西 大小约为 150 N D 方向向西 大小约为 200 N 3 2014 北京海淀测试 如图 2 是 探究影响通电导体在磁场中受力因素 的实验示意 图 三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上 导体棒用图中轻而柔软的细导线 1 2 3 4 悬挂起来 它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路 认为导体棒所在位 置附近为匀强磁场 最初导线 1 4 接在直流电源上 电源没有在图中画出 关于接通电源 时可能出现的实验现象 下列叙述正确的是 图 2 A 改变电流方向同时改变磁场方向 导体棒摆动方向将会改变 B 仅改变电流方向或者仅改变磁场方向 导体棒摆动方向一定改变 C 增大电流同时改变接入导体棒上的细导线 接通电源时 导体棒摆动幅度一定增 大 D 仅拿掉中间的磁铁 导体棒摆动幅度不变 4 2013 上海高考 如图 3 通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面 位置靠近 ab 且 相互绝缘 当 MN 中电流突然减小时 线圈所受安培力的合力方向 图 3 A 向左 B 向右 C 垂直纸面向外 D 垂直纸面向里 5 如图 4 两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 I1和 I2且 I1 I2 a b c d 为导线某一横截面所在平面内的四点 且 a b c 与两导线共面 b 点 在两导线之间 b d 的连线与导线所在平面垂直 磁感应强度可能为零的点是 图 4 A a 点 B b 点 C c 点 D d 点 二 多项选择题 6 2014 江西省重点中学联考 如图 5 所示 一个半径为 R 的导电圆环与一个轴向对称 的发散磁场处处正交 环上各点的磁感应强度 B 大小相等 方向均与环面轴线方向成 角 环面轴线为竖直方向 若导线环上载有如图所示的恒定电流 I 则下列说法正确的是 图 5 A 导电圆环有收缩的趋势 B 导电圆环所受安培力方向竖直向上 C 导电圆环所受安培力的大小为 2BIR D 导电圆环所受安培力的大小为 2 BIRsin 7 2012 海南高考 图 6 中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 当电磁铁 线圈两端 a b 和导轨两端 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 图 6 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 8 如图 7 所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直斜面放置一根长为 L 质量为 m 的直 导体棒 当通以图示方向电流 I 时 欲使导体棒静止在斜面上 可加一平行于纸面的匀强 磁场 当外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左 的过程中 下列说法中正确的是 图 7 A 此过程中磁感应强度 B 逐渐增大 B 此过程中磁感应强度 B 先减小后增大 C 此过程中磁感应强度 B 的最小值为 mgsin IL D 此过程中磁感应强度 B 的最大值为 mgtan IL 三 非选择题 9 如图 8 所示 MN 是一根长为 l 10 cm 质量 m 50 g 的金属棒 用两根长度也为 l 的细软导线将导体棒 MN 水平吊起 使导体棒处在 B T 的竖直向上的匀强磁场中 未通 1 3 电流时 细导线在竖直方向 通入恒定电流后 金属棒向外偏转的最大偏角 37 求金 属棒中恒定电流的大小 图 8 10 水平放置的光滑金属导轨宽 L 0 2 m 接有电源电动势 E 3 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 B 1 T 导体棒 ab 的电阻 R 6 质量 m 10 g 垂直放在导轨上并接触良好 求合上开关的瞬间 图 9 1 金属棒受到安培力的大小和方向 2 金属棒的加速度 11 2014 太原五中测试 粗细均匀的直导线 MN 的两端悬挂在两根相同的轻质弹簧下 边 MN 恰好在水平位置 如图 10 已知 MN 的质量 m 10 g MN 的长度 l 49 cm 沿水 平方向与 MN 垂直的匀强磁场的磁感应强度 B 0 5 T 取 g 9 8 m s2 图 10 1 要使两根弹簧能处于自然状态 既不被拉长 也不被压缩 MN 中应沿什么方向 通过多大的电流 2 若导线中有从 M 到 N 方向的 大小为 0 2 A 的电流通过时 两根弹簧均被拉长了 x 1 mm 求弹簧的劲度系数 3 当由 N 到 M 方向通过 0 2 A 的电流时 两根弹簧被拉长多少 答 案 1 选 C 若某一条件下该指南针静止时 N 极指向题图实线 N 极北偏东向 所示 则有 一指向东方的磁场 由安培定则 可能在指南针上面有一导线南北放置 通有北向南的电流 选项 C 正确 2 选 A 由安培力公式 金属杆受到地磁场对它的安培力大小为 F BIL 3 0 10 5 1 0 105 50 N 150 N 由左手定则可判断出安培力方向为方向向东 选 项 A 正确 3 选 B 由左手定则可知 仅改变电流方向或者仅改变磁场方向 F 的方向一定改变 即导体棒摆动方向一定改变 而两者同时改变时 F 方向不变 则导体棒摆动方向不变 故 B 正确 A 错误 由 F BIL 可知 当 I 增大 但 L 减小时 F 大小不一定改变 C 错误 仅拿掉 中间的磁铁 意味着导体棒受力长度减小 则 F 应减小 则导体棒摆动幅度一定改变 D 错 误 4 选 B 因为导线 MN 靠近 ab 由图可知 线圈中等效合磁场为垂 直纸面向里 当 MN 中电流减小时 由楞次定律可知感应电流的磁场阻碍 磁通量的减小 故线圈向右运动 所受安培力的合力向右 故只有 B 项正 确 5 选 C 根据安培定则可知 I1和 I2电流分别在 a 处产生的磁场方向为垂直 ac 连线向 上和向下 由于 I1 I2 且 I1电流与 a 点的距离比 I2电流与 a 点距离要小 故 B1a B2a 则 a 处 磁感应强度不可能为零 A 错 两电流在 b 处产生的磁场方向均垂直 ac 连线向下 故 B 错 I1和 I2电流分别在 c 处产生的磁场方向为垂直 ac 连线向下和向上 且 I1电流与 c 点的距离 比 I2电流与 c 点距离要大 故 B 1c与 B 2c有可能等大反向 C 对 两电流在 d 处产生的磁场 方向一定成某一夹角 且夹角一定不为 180 D 错 6 选 ABD 若导线环上载有如图所示的恒定电流 I 由左手定则可得导线环上各小段 所受安培力斜向内 导电圆环有收缩的趋势 导电圆环所受安培力方向竖直向上 导电圆环 所受安培力的大小为 2 BIRsin 选项 A B D 正确 C 错误 7 选 BD 若 a 接正极 b 接负极 则电磁铁产生的磁场方向向上 若 e 接正极 f 接负极 由左手定则可判断金属杆所受安培力方向向左 故向左滑动 若 e 接负极 f 接正极 则 L 向 右滑动 A 错误 B 正确 若 a 接负极 b 接正极 则电磁铁产生的磁场方向向下 若 e 接正 极 f 接负极 则 L 向右滑动 C 错误 D 正确 8 选 AC 导体棒受重力 支持力 安培力作用而处于平衡状态 当外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向 转至水平向左的过程中 安培力由沿斜面向上转至竖直向上 导体棒受 力的动态变化如图所示 则由图知安培力逐渐增大 即此过程中磁感应 强度 B 逐渐增大 A 对 B 错 刚开始安培力 F 最小 有 sin 所以此过程中磁感应强 F mg 度 B 的最小值为 C 对 最后安培力最大 有 F mg 即此过程中磁感应强度 B 的最 mgsin IL 大值为 D 错 mg IL 9 解析 金属棒向外偏转的过程中 受重力 mg 导线拉力 FT 安培力 F 共三个力的作 用 其中导线的拉力不做功 由动能定理得 WF WG 0 其中 WF Flsin BIl2sin WG mgl 1 cos 金属棒中的电流为 I mg 1 cos 37 Blsin 37 解得 I 5 A 答案 5 A 10 解析 1 闭合电键的瞬间 回路中的电流 I A 0 5 A E R 3 6 ab 棒所受安培力 F安 BIL 0 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 s2 F安 m 方向水平向右 答案 1 0 1 N 水平向右 2 10 m s2 方向水平向右 11 解析 1 只有 MN 受到的安培力方向竖直向上且等于 MN 的重力时 两根弹簧才 能处于自然状态 根据左手定则 MN 中的电流方向应由 M 到 N 电流的大小由 mg BIl 求 得 I A 0 4 A mg Bl 0 01 9 8 0 5 0 49 2 导线中通过由 M 到 N 方向的电流时 受到竖直向上的安培力作用 被拉长的两根弹 簧对 MN 有竖直向上的拉力 MN 受到竖直向下的重力 平衡时有 BI1l 2k x mg 可