【物理】2019届一轮复习人教版 磁场及其对电流的作用学案

【物理】2019届一轮复习人教版 磁场及其对电流的作用学案

36 磁场及其对电流的作用 1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是( ) A．若长为 L、通有电流为 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 F IL B．由 B＝ F IL 知，B 与 F 成正比，与 IL 成反比 C．由 B＝ F IL 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 答案 D 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，在测量中要求放置的一小段通电导体有确定的方位，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 A、B、C 错误，D 正 确。 2．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的 圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是( ) A．线圈向左运动 B．线圈向右运动 C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动 答案 A 解析 将通电线圈等效成一条形磁铁，由安培定则可知通电线圈的左端相当于 S 极，根 据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动，A 正确；也可将左侧条形磁铁等效成与通电线圈 同方向的环形电流，根据结论“同向电流相吸引，反向电流相排斥”，可判断出线圈向左运 动。故 A 正确。 3.磁场中某区域的磁感线如图所示，则( ) A．a、b 两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb B．a、b 两处的磁感应强度的大小不等，BaBb，所以 A 正确、B 错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L 和导线 放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，虽然 Ba>Bb，但是导体如何放置不清楚，因此 导体所受安培力的大小无法确定，故 C、D 错误。 4．(2017·安庆模拟)如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相 同的条形磁铁，两磁铁的 N 极正对。在两磁铁竖直对称轴上的 C 点固定一垂直于纸面的长直 导线，并通以垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，则( ) A．导线受到的安培力竖直向上，木板受到地面的摩擦力水平向右 B．导线受到的安培力竖直向下，木板受到地面的摩擦力水平向左 C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右 D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力为零 答案 C 解析 做出两磁铁的磁场经过 C 点的磁感线，并标出两磁场在 C 点的磁场方向，由矢量 合成可知，C 点合磁场的方向竖直向上，根据左手定则可知，导线受到的安培力水平向右， A、B 错误；根据牛顿第三定律可知，木板和磁铁组成的整体受到通电导线对它们水平向左 的作用力，因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右，C 正确、D 错误。 5. (2017·山东聊城期末)(多选)如图所示，一劲度系数为 k 的轻弹簧，上端固定，下 端挂有一匝数为 n 的矩形线框 abcd，线框质量为 m，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感 应强度大小为 B，方向与线框平面垂直，在图中垂直纸面向里，开始时线框处于平衡状态， 现对线框通有电流 I，线框下移Δx 达到新的平衡位置，则( ) A．最初平衡位置时弹簧的伸长量为mg k B．线圈中电流的方向为顺时针 C．线圈中电流的方向为逆时针 D．若线圈匝数增加一倍，线圈的下半部分仍处在匀强磁场中，对线框通有电流 I，线 框将下移 2Δx 重新达到平衡 答案 ABD 解析 最初平衡时重力与弹簧的弹力相互平衡，则有 mg＝kx，故弹簧的伸长量为 x＝mg k ， 所以 A 正确；因为线圈下移，则说明 cd 边受安培力向下，则由左手定则可以知道，电流为 c→d 方向，故为顺时针方向，所以 B 正确、C 错误；当通以电流为 I 时，根据平衡条件可得： mg＋nBIL＝k(x＋Δx)；若匝数增加一倍，则有：mg＋2nBIL＝k(x＋x′)；联立两式计算得 出：x′＝2Δx，所以 D 正确。 6．(多选)如图所示，在倾角为α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( ) 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mgsinα IL D．此过程中磁感应强度 B 的最大值为mgtanα IL 答案 AC 解析 导体棒受重力、支持力和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，可知安培力逐渐增大，即此过程中磁感应强度 B 逐渐增大，A 正确、B 错误； 分析可得刚开始安培力 F 最小，有 sinα＝ F mg ，所以此过程中磁感应强度 B 的最小值为 mgsinα IL ，C 正确；最后安培力最大，有 F＝mg，即此过程中磁感应强度 B 的最大值为mg IL ，D 错误。 7. (多选)质量为 m、长为 L 的导体棒 MN 电阻为 R，起初静止于光滑的水平轨道上，电 源电动势为 E，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为 B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方， 电键闭合后导体棒开始运动。下列说法正确的是( ) A．导体棒向左运动 B．电键闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为BEL R C．电键闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为BELsinθ R D．电键闭合瞬间导体棒 MN 的加速度为BELsinθ mR 答案 BD 解析 由图可知磁场方向虽然与轨道平面成θ角，但和导线是垂直的。由安培力表达式 F＝BIL＝BEL R 可知，B 正确、C 错误；由左手定则可知安培力与磁场方向和导线垂直，方向斜 向右下方，向右的分力大小为 Fx＝BEL R ·sinθ，由牛顿第二运动定律可得 a＝BELsinθ mR ，所 以 A 错误、D 正确。 8.如图所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽度为 L，匀强磁场的方向垂直于导轨平 面向上(未画出)，金属杆的质量为 m，长为 L，水平放置在导轨上。已知电源的电动势为 E、 内阻为 r，调节滑动变阻器使回路的总电流为 I1，此时金属杆恰好处于静止状态(重力加速 度为 g，金属杆与导轨电阻不计)。求： (1)磁感应强度 B 的大小； (2)若保持磁感应强度的大小不变，而将磁场方向改为竖直向上，则滑动变阻器接入电 路的阻值调到多大才能使金属杆保持静止。 答案 (1)mgsinθ I1L (2)Ecosθ I1 －r 解析 (1)在侧视图中，导体棒受力如图甲所示，由平衡条件得 mgsinθ＝BI1L，解得 B ＝mgsinθ I1L 。 (2)导体棒受力如图乙所示，由平衡条件得 mgsinθ＝BI2Lcosθ，I2＝ E R＋r ，又 B＝mgsinθ I1L 解得 R＝Ecosθ I1 －r。 9．如图所示，PQ 和 EF 为水平放置的平行金属导轨，间距为 l＝1.0 m，导体棒 ab 跨放 在导轨上，棒的质量为 m＝20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体 c 相连，物体 c 的质量 M ＝30 g。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度 B＝0.2 T 的匀强磁场，磁场方向竖直向上， 重力加速度 g 取 10 m/s2。若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒 ab 重力的 0.5 倍，若要保持物体 c 静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？ 答案 1.0 A≤I≤2.0 A 方向由 a 到 b 解析 因导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为 Ff。因为 FfMg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同，设此时电流为 I1, 即有：BI1l －Mg≤Ff＝0.5mg， 解得 I1≤0.5mg＋Mg Bl ＝2.0 A； 若 BIl

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