【2017优化探究一轮复习习题】-第1讲磁场的描述磁场对电流的作用

1、TISHENG YANLIAN随堂反馈1. （多选）（2015-高考全国卷II）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：但可磁体均具有两个磁极，故A错.指南针之所以能指向南北,是因为 指南针的两个磁极受到磁场力的作用,这说明地球具有磁场,即B正确.放在 指南针附近的铁块被磁化后,反过来会影响指南针的指向，即C正确.通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有磁场力的作用，会使指南针发生偏转

2、，故D错.答案：BC2. （2016-温州十校联合体）关于电场和磁场，以下说法正确的是（）A. 电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感应强度一定为零B. 电场中某点的电场强度的方向与放在该点的试探电荷所受电场力方向相同C. 磁场中某点的磁感应强度的方向与放在该点通电导线受力方向相同D. 试探电荷在电场中某点不受电场力的作用，则该点的电场强度一定为零 解析：电流在磁场中的受力与方向有关，故电流在磁场中某位置受到的磁场力为 零不能说明该位置的磁感应强度为零，A错误.电场中某点的电场强度的方向, 与放在该点的正试探电荷所受电场力方向相同，与负试探电荷所受电场力方向相 反,而题目中试探电荷没有明

3、确电性，B错误.根据左手定则,磁感应强度的方 向与安培力的方向垂直，C错误.由电场的基本性质可知，若放入电场中某位置 的电荷受到的电场力为零,则该位置电场强度一定为零，D正确.答案：D3. 如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流人和心，且心2； a、 b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且"、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.dbB. b点解析:画出a b、e d的磁感线的分布图f又h>h z故该点距h距离应比h大zBa故C正确，A、B、答案：c4. （2016-杭州模拟）在两个倾角均为a的光滑

4、斜面上，放有两个相同的金属棒， 分别通有电流厶和b磁场的磁感应强度大小相同，方向如图所示，两金属棒均处于平衡状态两种情况下的电流之比人：/2为（）A. sin aC. cos aB.D.cos a解析：以题图甲中导体棒为研究对象，受力分析如图a所示由平衡条件知F甲二/Htgtan a f又因F甲二B/上，所以齐二加gtan aBL以题图乙中导体为硏究对象,受力分析如图b所示，解得F乙二加gsin a ,又因F乙二 3/2L , 故h二疇巴所以厶：二士 ,选项D正确答案：D5. 如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心.两 金属轨道之间的宽度为0.5 m,匀强磁场方向如图

5、，大小为0.5 T.质量为0.05 kg、 长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点.当在金属细杆内通以电流强度 为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动.已知N、P为导 轨上的两点，ON竖直、OP水平，且顾' = 0F = lm, g取lOm/s?,则（ ）A. 金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2B. 金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/sC. 金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2D. 金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N解析：金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F安二B仏二0.5 X 2 X 0.5 N二

6、0.5 N ,金属细杆开始运动时的加速度大小为“二身二10 m/s2，选项A错误; 对金属细杆从M点到P点的运动过程进行分析，安培力做功W安二F安（丽 + OP）=1 J ,重力做功Wg二-mg- ON = -0.5 J ,由动能定理得W安+% 詁 肿,解得金属细杆运动到P点时的速度大小为v = y/20 m/s，选项B错误；金 属细杆运动到P点时的向心加速度大小为水=7 = 20 m/s2 ,选项C错误；在P 点金属细杆在水平方向上受到轨道水平向左的作用力F水平向右的安培力F安, 由牛顿第二定律得F - F安二于，解得F二1.5 N ,每一条轨道对金属细杆的作用 力大小为0.75 N，由牛顿

7、第三定律可知金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作 用力大小为0.75 N f选项D正确答案：D课时作业一、单项选择题1. （2016-南京模拟）在磁场中的某一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方 向垂直.先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样.下列儿幅图表 现的是导线受的力F与通过的电流/的关系，心分别代表一组F、/的数据，其中正确的是（解析：磁感应强度是由磁场本身性质决定的,在磁场中的某一位置,磁感应强度 应是定值，所以导线受的力F与通过的电流/的关系图象中的图线应是过原点的 条直线，故只有选项C正确.答案：C2. （2014-高考新课标全国卷I ）关于通电直导线在匀强磁场中所受

8、的安培力，下 列说法正确的是（）A. 安培力的方向可以不垂直于直导线B. 安培力的方向总是垂直于磁场的方向C. 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D. 将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直,选项A 错，B正确；安培力的大小尸二3心in 0与直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中点折成直角,假设原来直导线与磁场方向垂直,若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行,则安培力的大小变为原来的一半, 若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来的半，因此安培 力大小不一定是原来的一半，选

9、项D错误.答案：B3. 如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心, ZMOP=60°.在M、N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，这时O点的磁感应强度大小为若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为那么32与b之比为（）A.羽:1B羽：2C. 1 ： 1D. 1 ： 2解析：如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则可知, 二者在圆心O处产生的磁感应强度的大小都为号；当将M处长直导线移到P处 时,两直导线在圆心O处产生的磁感应强度的大小也为号，作平行四边形，由Bi图中的几何关系，可得cos

10、30。二詐書二半，故选项B正确，选项A、C、D荀吴.；3、篇2pP 汎答案：B4. （2016-唐山模拟）将长为L的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直于纸面向外、 大小为B的匀强磁场中，两端点A、C连线竖直，如图所示.若给导线通以由A 到C、大小为/的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是（）败 B°JA. ILB.水平向左C.誓，水平向右ILB,水平向右3ILB |（，水平问左3/B.D.解析：弧长为L t圆心角为60° z则弦长AC二匸导线受到的安培力F二B/ AC二警由左手定则可知，导线受到的安培力方向水平向左.答案：D5. 将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其

11、附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示.当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看（A. 圆环顺时针转动，靠近磁铁B. 圆环顺时针转动，远离磁铁C. 圆环逆时针转动，靠近磁铁D. 圆环逆时针转动，远离磁铁解析：根据环形电流周围的磁场分布并结合左手定则可知，圆环右侧部分受到的 安培力向里，左侧部分受到的安培力向外，所以从上往下看圆环逆时针转动再 将转动90。后的通电圆环等效成一个小磁针,则N极在左,S极在右，根据同极 相互排斥异极相互吸引可知，圆环靠近磁体，C正确.答案：C6. （2016-石家庄质检）如图所示，质量为m的导体棒ah垂直圆弧形金属导轨MN、放

12、置，导轨下端接有电源，导体棒与导轨接触良好，不计一切摩擦.现欲使 导体棒静止在导轨上.则下列方法可行的是（）A. 施加一个沿ab方向的匀强磁场B. 施加一个沿ba方向的匀强磁场C. 施加一个竖直向下的匀强磁场D. 施加一个竖直向上的匀强磁场解析：施加一个沿"方向的匀强磁场或九方向的匀强磁场，导体棒都不受安培 力，不可能静止在导轨上，则A、B错；由b看向。时，施加一个竖直向下的匀 强磁场,由左手定则可知导体棒所受安培力方向水平向右，可能静止在导轨上， 则C对；由b看向"时,施加一个竖直向上的匀强磁场,由左手定则可知,导 体棒所受安培力方向水平向左,不可能静止在导轨上，则D错.

13、答案：c7. （2016-唐山调研）如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁 感应强度为B,导轨宽度为L, 一端与电源连接.一质量为加的金属棒"垂直 于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数誓，在安培力的作用下，金属棒以3）的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使 流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为（）A. 37°B. 30°C. 45°D. 60°解析：本题考查通电导体棒在磁场中的平衡问题由题意对棒受力分析,设磁感应强度的方向与竖直方向成0角，则有BILcos 0二“伽g - BI

14、Lsin 0）整理得BIL二cos 0 + “sin 6-yBIL加Ff 幕 Bmg电流有最小值，就相当于安培力有最小值，由数学知识解得0二30。，则A、C、D错，B对.答案：B8如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨A3、CD, 导轨上放有质量为m的金属棒MN,棒与导轨间的动摩擦因数为“，现从t=0 时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I=kt,其中£ 为正恒量.若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间 变化的四幅图中正确的是（）Ff0t Ot Ot oiABCD解析：当Ft = uBIL = uBLkt<mg时f

15、棒沿导轨向下加速；当Ft = yBLkt>mg时f棒 沿导轨向下减速；在棒停止运动前,棒所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为斤二 pBLkt ；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为Fng , C正确.答案：C9. （2016-昆明调研）如图所示，两平行光滑金属导轨MN、P0间距为/,与电动势 为E、内阻不计的电源相连.质量为加、电阻为R的金属棒"垂直于导轨放置 构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为0,回路其余电阻不计.为使"b棒 静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为（）A辔，水平向右B 辔s 0,垂直于回路平面向上 c豎严，竖直向下&#

16、176; 辔n 0,垂直于回路平面向下解析：以导体棒为研究对象,受力分析如图所示，由金属棒ah受力分析可知， 为使ab棒静止，ab受到沿斜面向上的安培力作用时，安培力最小，此时对应的 磁感应强度也就最小,由左手定则可知此时磁场方向垂直于回路平面向下,再由 平衡关系可知IIB = mgsin 0 ,其中2筑可得磁感应强度B =喧警，对比各 选项可知，选D.答案：D二、多项选择题10. （2016-苏州联考）如图所示，质量为加、长为厶的直导线用两绝缘细线悬挂于 O、O',并处于匀强磁场中.当导线中通以沿兀正方向的电流/,且导线保持静 止时，悬线与竖直方向夹角为0,则磁感应强度的方向和大小可

17、能为（）A. z 正向，tan 0C. z 负向，jtan 6D.沿悬线向上，令sin 6解析：若磁感应强度方向为沿y正向,所受安培力沿乙正向,大小等于吨,即 BIL = mg ,解得磁感应强度大小为帘,选项B正确.若磁感应强度方向为沿z 负向，所受安培力沿y正向，大小BIL =哗tan 0，解得磁感应强度大小为帶an 6 . 选项C正确.同理，可判断A、D错误.答案：BC三、非选择题11. （2016广州模拟）电动势E=3V,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,导轨宽度厶=0.2 m.导体棒ab的电阻R = 6 G, 质量加=10g,垂直放在导轨上并接

18、触良好，求合上开关的瞬间：金属棒受到安培力的大小和方向.（2）金属棒的加速度.解析：（1）闭合开关的瞬间，回路中的电流E 3/二&二& A = 05Aab棒所受安培力F宝二 BIL 二 0N由左手定则知方向水平向右(2)由牛顿第二定律知F 安二 maF安解得d二万二0血方向水平向右答案：(1)0.1 N水平向右(2)10 m/s2,方向水平向右12.(2015-高考全国卷I )如图所示，一长为10 cm的金属棒"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12V 的电池相连，电路总电阻为2 Q.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为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