高考物理一轮复习磁场课时作业三十九磁场的描述磁场对电流的作用讲解

高考物理一轮复习磁场课时作业三十九磁场的描述磁场对电流的作用讲解

课时作业(三十九)　磁场的描述　磁场对电流的作用 ‎[基础训练]‎ ‎1．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则(　　)‎ A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极 B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极 C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极 D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极 答案：B　解析：小磁针静止时N极的指向为该点磁感线的方向，所以螺线管内部磁场方向应向左，根据安培定则判得线圈中电流的方向为b到a，故b接电源正极，a接负极，螺线管的P端为N极，B项正确．‎ ‎2．(2017·上海虹口区一模)如图所示，直角形导线abc通以恒定电流I，两段导线的长度分别为‎3L和‎4L，导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中，则导线受到磁场力的合力为(　　)‎ A．3BIL，方向b→c B．4BIL，方向b→a C．7BIL，方向垂直于ac连线斜向上 D．5BIL，方向垂直于ac连线斜向上 答案：D　解析：ab边受的安培力F1＝BI·‎3L，方向水平向右，bc边受的安培力F2＝BI·‎4L，方向垂直于bc向上，合力F＝＝5BIL，方向与水平方向成α角斜向上，tan α＝，α＝53°，即与ac垂直斜向上．D正确．‎ ‎3．(2017·江西上饶一模)如图所示，在固定位置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时，将会看到(　　)‎ A．线圈向左平移 B．线圈向右平移 C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁 答案：C　解析：把通电线圈等效成条形磁铁，等效磁铁的N极垂直于纸面向外，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知：从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁，C正确．‎ ‎4．(2017·天津和平区期末)如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒．当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加平行于纸面的匀强磁场，下列有关磁场的描述中正确的是(　　)‎ A．若磁场方向竖直向上，则B＝ B．若磁场方向平行斜面向上，则B＝ C．若磁场方向垂直斜面向下，则B＝ D．若磁场方向垂直斜面向上，则B＝ 答案：A　解析：若磁场方向竖直向上，导体棒受力如图，F＝mgtan α，所以B＝，选项A正确；B、C项中导体棒不能静止，选项B、C错误；若磁场垂直斜面向上，则B＝，选项D错误．‎ ‎5．(2017·四川成都一诊)如图所示为水平放置的两根等高固定长直导线的截面图，O点是两导线间距离的中点，a、b是过O点的竖直线上与O点距离相等的两点，两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流．下列说法正确的是(　　)‎ A．两导线之间存在相互吸引的安培力 B．O点的磁感应强度为零 C．O点的磁感应强度方向竖直向下 D．a、b两点的磁感应强度大小相等、方向相反 答案：C　解析：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，A错误；两个电流在O点的磁感强度方向都是竖直向下，不为0，B错误，C正确；a、b两点磁感强度大小相等、方向相同，D错误．‎ ‎6．(2017·福建漳州八校第一次联考)如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E0的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为 ‎(　　)‎ A.，水平向右 B.，垂直于回路平面向上 C.，竖直向下 D.，垂直于回路平面向下 答案：D　解析：对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示．从图可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，故安培力的最小值为FA＝mgsin θ，故磁感应强度的最小值为B＝＝，根据欧姆定律，有E0＝IR，故B＝，故选D.‎ ‎7．(2017·安徽江淮十校联考)如图所示，正方形ABCD的四个顶点分别有垂直于纸面的长直导线，A、B、C、D四处的导线中分别通有I、2I、3I、4I的电流，方向如图所示．已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比，即B＝k，若只有A、C两处的导线中通有电流时，正方形的中心O 点处的磁感应强度大小为B0.若四处导线中都通以电流时，则O点处的磁感应强度大小为(　　)‎ A．0 B.B0 ‎ C．2B0 D．3B0‎ 答案：B　解析：若只有A、C两处的导线中通有电流时，正方形的中心O点处的磁感应强度大小为B0，由B＝k可知，导线中通以2I的电流在O点处产生的磁感应强度为B0，若四处导线中均通以电流，根据安培定则及平行四边形定则得O点处合磁场的磁感应强度大小为B＝＝B0，B项正确．‎ ‎[能力提升]‎ ‎8．(2017·福建泉州质检)把一根长直导线平行地放在如图所示磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．下列说法正确的是(　　)‎ A．首先观察到这个实验现象的物理学家是法拉第 B．导线若东西放置，通电后磁针最容易发生偏转 C．导线通以图示方向强电流，磁针N极转向纸面内 D．该实验说明变化的磁场在导线中产生电流 答案：C　解析：该实验是奥斯特首先观察到的，选项A错误；导线南北放置，电流产生的磁场呈东西方向，磁针最容易发生偏转，选项B错误；导线通以图示方向电流，导线下方的磁场垂直纸面向里，因而磁针N极转向纸面内，选项C正确；本实验说明电流能产生磁场，选项D错误．‎ ‎9．已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B＝k，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比．如图所示，两根平行长直导线相距R，通以大小、方向均相同的向上的电流．规定磁场方向垂直纸面向里为正，在0～R区间内磁感应强度B随r变化的图线可能是(　　)‎ A　　　 　B　　　 　C　　 　　D 答案：C　解析：根据安培定则可知两导线中电流在两导线间产生的磁感应强度的方向相反，又由B＝k可知，在其连线的中点即r＝处，两根导线中的电流产生的合磁场的磁感应强度为零，选项A、B错误；在0～范围内，左边导线中电流产生的垂直纸面向里的磁场要强于右边导线中电流产生的垂直纸面向外的磁场，则合磁场的方向垂直纸面向里，为正值，同理靠近右边导线处，合磁场的方向垂直纸面向外，为负值，选项C正确，D错误．‎ ‎10.(多选)如图所示，质量为m、长为L的导体棒MN电阻为R，初始时刻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，开关闭合后导体棒开始运动，则(　　)‎ A．导体棒向左运动 B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 C．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 D．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为 答案：BD　解析：磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力F＝BIL＝，方向为垂直于磁场方向与导线方向所确定的平面斜向下，且有水平向右的分量，导体棒将向右运动，A、C错误，B正确；导体棒所受的合力F合＝Fcos (90°－θ)＝Fsin θ，由a＝得a＝，D正确．‎ ‎11．(多选)无限长通电导线在其周围某一点产生的磁场的磁感应强度的大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比，即B＝k(式中k为常数)．如图所示，两根相距L的无限长直导线分别通有电流I和3I.在两根导线的连线上有a、b两点，a点为两根直导线连线的中点，b点距右侧导线的距离为L.下列说法正确的是(　　)‎ A．a点和b点的磁感应强度方向相反 B．a点和b点的磁感应强度方向相同 C．a点和b点的磁感应强度大小之比为8∶1‎ D．a点和b点的磁感应强度大小之比为16∶1‎ 答案：BD　解析：根据安培定则可知，导线周围的磁场的磁感线是围绕导线形成的同心圆，3I导线与I导线在a处的磁感应强度方向都向下，则合磁感应强度方向向下；根据B＝，3I导线在b处的磁感应强度方向向下，大小为B1＝；而I导线在b处的磁感应强度方向向上，大小为B2＝，因3I导线产生的磁场较大，则合磁感应强度方向向下，因此a点和b点的磁感应强度方向相同，A错误，B正确.3I导线与I导线在a处的合磁感应强度大小Ba＝＋＝，而3I导线与I导线在b处的合磁感应强度大小Bb＝－＝，则a点和b点的磁感应强度大小之比为16∶1，故C错误，D正确．‎ ‎12．(2017·陕西渭南教学质量检测)如图所示，电源电动势为3 V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距‎1 m，两环分别与电源正负极相连．现将一质量为‎0.06 kg、电阻为1.5 Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触．两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为 0.4 T 的匀强磁场．当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为‎0.5 m，此位置与环底的高度差是多少？‎ 答案：0.5 N　‎‎0.2 m 解析：棒受的安培力F＝BIL，‎ 棒中电流为I＝，代入数据解得F＝＝0.8 N，‎ 对棒受力分析如图所示(从右向左看)，两环支持力的总和为2N＝，‎ 代入数据解得N＝0.5 N.‎ 由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为0.5 N，‎ 由图中几何关系有tan θ＝＝＝，得θ＝53°，‎ 棒距环底的高度为h＝R(1－cos θ)＝‎0.2 m.‎