1、1第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用(建议用时：35 分钟)一、单项选择题1(2019江西十校模拟)1820 年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应在奥斯特实验中，将直导线沿南北方向水平放置，小指针靠近直导线，下列结论正确的是( )A把小磁针放在导线的延长线上，通电后，小磁针会转动B把小磁针平行地放在导线的下方，在导线与小磁针之间放置一块铝板，通电后，小磁针不会转动C把小磁针平行地放在导线的下方，给导线通以恒定电流，然后逐渐增大导线与小磁针之间的距离，小磁针转动的角度(与通电前相比)会逐渐减小D把黄铜针(用黄铜制成的小指针)平行地放在导线的下方，通电后，黄铜针会转动解析：选 C.将小磁针放在
2、导线的延长线上，通电后，小磁针不会转动，A 错；把小磁针平行地放在导线的下方，在导线与小磁针之间放置一块铝板，通电后，小磁针仍然会转动，B 错；把小磁针放在导线下方，给导线通以恒定电流，导线周围存在磁场，距导线越远，磁场越弱，小磁针转动的角度(与通电前相比)越小，C 对；黄铜针没有磁性，不会转动，D 错2关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，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：选 B.安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直，选项 A
3、错误，选项 B正确；由 F BILsin 可知，安培力的大小与通电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时，因磁场与导线的夹角未知，则安培力的大小不能确定，选项D错误3.如图所示，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)若导电圆环上通有如图所示的恒定电流 I，则下列说法不正确的是( ) A导电圆环有收缩的趋势2B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 2BIRD导电圆环所受安培力的大小为 2 BIRsin 解析：选 C.若导电圆环上通有如题图所示的恒
4、定电流 I，由左手定则可得导电圆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4.如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有 n匝，线圈由粗细均匀、单位长度质量为 2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线 OO垂直于线圈平面且通过其圆心 O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为 0.5 T，方向与竖直线成 30角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为( g取 10 m/s2)( ) A0.1 A B0.2
5、 AC0.05 A D0.01 A解析：选 A.设线圈半径为 R，通电线圈受到的安培力为每小段导线所受的安培力的合力F nBI2 Rsin 30，所受重力为 G n2 Rg ，平衡时有： F G， nBI2 Rsin 30 n2 Rg ，得 I ，代入数据得 I0.1 A，故 A正确2 gB5.如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于 O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( ) A静止不动B向纸外平动CN 极向纸外，S 极向纸内转动3DN 极向纸内，S 极向纸外转动解析：选 C.采取转换研究对象法判断在图示位置，导线左端受磁场力垂直纸面向里，右端
6、受磁场力垂直纸面向外，由牛顿第三定律可知，蹄形磁铁 N极受力垂直纸面向外，S极向里，故 C正确6.(2019衡阳模拟)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粗糙导轨 CD、 EF，导轨上放一金属棒 MN.现从 t0 时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即 I kt，其中 k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好下列关于金属棒的速度 v、加速度 a随时间 t变化的关系图象，可能正确的是( )解析：选 D.从 t0 时刻起，金属棒通以电流 I kt，由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，导致金属棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小
7、，当滑动摩擦力小于重力时速度与加速度方向相同，所以金属棒做加速度减小的加速运动当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，此时速度达到最大当安培力继续增大时导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动 v t图象的斜率绝对值表示加速度的大小，故选项 A、B 均错误对金属棒 MN，由牛顿第二定律得 mg F N ma，而 FN BIL BktL，即 mg BktL ma，因此 a gt，显然加速度 a与时间 t成线性关系，故选项 C错误，D 正确 kBLm二、多项选择题7(2019汕头模拟)如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中 a、 b两
8、条导线长均为 l，通以图示方向的电流 I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为 B.则( )4A该磁场是匀强磁场B线圈平面总与磁场方向垂直C线圈将顺时针转动D a、 b导线受到的安培力大小总为 BIl解析：选 CD.匀强磁场的磁感应强度应大小处处相等，方向处处相同，由图可知，选项 A错误；在图示的位置， a受向上的安培力， b受向下的安培力，线圈顺时针转动，选项C正确；易知选项 B错误；由于磁感应强度大小不变，电流大小不变，则安培力大小始终为 BIl，选项 D正确8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
9、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，导线通电时指南针会发生偏转解析：选 BCD.指南针是一个小磁体，具有 N、S 两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的 N极指向地理的北极，选项 A错误，选项 B正确因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项 C正确在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项 D正确9.如图所示，两根间距为 d的平行光滑金属导轨间接有电源 E，导轨平面与水平面间的夹角 30，金属杆
10、ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为 B的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆 ab刚好处于静止状态，要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是( )A增大磁感应强度 BB调节滑动变阻器使电流增大C增大导轨平面与水平面间的夹角 D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析：选 AB.对金属杆受力分析，沿导轨方向： mgsin 0，若想让金属杆向BEdR上运动，则 增大，A、B 正确；若增大 ，则 mgsin 增大，C 错误；若电流反向，则BEdR金属杆受到的安培力反向，D 错误510(2017高考全国卷)某同学自制的简易电动机示意图如图所示矩形线圈由一根
11、漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将( )A左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉解析：选 AD.如果将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，则线圈在安培力作用下转动起来，每转一周安培力驱动一次，可保证线圈不断地转动，A 项正确；如果左、右转轴上下侧的绝缘漆均刮掉，不能保证线圈持续转动下去，B 项错误；如果仅左
12、转轴的上侧绝缘漆刮掉，右转轴的下侧绝缘漆刮掉，则线圈中不可能有电流，因此线圈不可能转动，C 项错误；如果左转轴上下侧的绝缘漆均刮掉，右转轴仅下侧的绝缘漆刮掉效果与 A项相同，因此 D项正确三、非选择题11.据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁接触良好开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出设两导轨之间的距离 d0.10 m，导轨长 L5.0 m，炮弹质量 m0.30 kg.导轨上的电流 I的方向如图中箭头所示可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始
13、终为B2.0 T，方向垂直于纸面向里若炮弹出口速度为 v2.010 3 m/s，求通过导轨的电流 I.忽略摩擦力与重力的影响解析：在导轨通有电流 I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为 F IdB根据动能定理有 FL mv212联立解得 I12mv2BdL6代入题给数据得 I6.010 5 A.答案：6.010 5 A12.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
14、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的最小值和方向解析：(1)导体棒受力如图所示根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小 F 安 mgtan .(2)要使磁感应强度最小，则要求安培力最小根据受力情况可知，最小安培力 F 安min mgsin ，方向平行于轨道斜向上所以最小磁感应强度 Bmin F安 minIl mgsin Il根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上答案：(1) mgtan (2) 垂直轨道平面斜向上mgsin Il7
