第1講磁場及其對電流的作用練習

1、1磁場的描述及磁場對電流的作用課時達標M竦、選擇題（15題為單項選擇題，69題為多項選擇題）1所示。當兩導線環(huán)1 用兩根絕緣細線把兩個完全相同的圓形導線環(huán)懸掛起來，讓二者等高平行放置，如圖中通入方向相同的電流li、I2時，則有（A 兩導線環(huán)相互吸引B兩導線環(huán)相互排斥C兩導線環(huán)間無相互作用力D兩導線環(huán)先吸引后排斥解析 通電的導線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場，磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。由于導線環(huán)中通入的電流方向相同，二者同位置處的電流方向完全相同，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，判知兩導線環(huán)應(yīng)相互吸引，選項 A正確。答案 A 2如圖2所示，金屬棒 MN兩端由等長的輕質(zhì)絕緣細線水平懸掛，處

2、于垂直紙面水平向里的勻強磁場中，棒中通有由M到N的恒定電流I，細線的拉力不為零，兩細線豎直。現(xiàn)將勻強磁場磁感應(yīng)強度B大小保持不變，方向緩慢地轉(zhuǎn)過 90變?yōu)樨Q直向下，在這個過程中 （）|;圖2A 細線向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，其中的拉力一直增大B 細線向紙面外偏轉(zhuǎn)，其中的拉力一直增大C .細線向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，其中的拉力先增大后減小 D .細線向紙面外偏轉(zhuǎn)，其中的拉力先增大后減小解析 初始狀態(tài)時，金屬棒受重力、拉力和安培力作用而平衡。 在磁場方向由垂直紙面向里緩慢地轉(zhuǎn)過 90 變?yōu)樨Q直向下的過程， 安培力的大小F安=BIL不變，方向由豎直向上變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶铩?根據(jù)共點力平衡知，細線向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)。因為金屬棒受重

3、力、拉力和安培力作用而平衡，重力和安培力的合力與拉力等值反向，重力和安培力的大小不變，它們之間的夾角由180變?yōu)?0知兩個力的合力一直增大，所以拉力一直增大。故選項 A正確。答案 A3.如圖3所示，銅棒ab長10 = 0.1 m，質(zhì)量為m= 0.06 kg，兩端與長為I = 1 m的輕銅線相連，靜止于豎直平 面內(nèi)，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B= 0.5 T,現(xiàn)接通電源，使銅棒中保持有恒定電流通過，銅棒發(fā)生擺動，已知最大偏轉(zhuǎn)角為37,則在向上擺動過程中（不計空氣阻力，g= 10 m/s2, sin 37=0.6, cos 37 = 0.8）則（）1圖3A .銅棒的機械能守恒B

4、.銅棒的機械能先增大后減小C .銅棒中通電電流大小為9AD .銅棒中通電電流大小為 4A解析 銅棒在上升過程中，安培力做正功，機械能一直增大，A、B錯誤；由動能定理知W安一W重=0,即 Blllsin 37 = mgl（1 cos 37）；代入數(shù)值得 I = 4 A。C 錯誤，D 正確。答案 D4. （2017上海楊浦區(qū)模擬）如圖4所示，質(zhì)量m = 0.5 kg的通電導體棒在安培力作用下靜止在傾角為37、寬度L= 1 m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下（磁場僅存在于絕緣框架內(nèi)）。右側(cè)回路中，電源的電動勢E = 8 V、內(nèi)阻r = 1 Q,額定功率為8 W、額定電壓為4 V的電動機M

5、正常工作。取sin 37 =0.6, cos 37 = 0.8,重力加速度大小g= 10 m/s2，則磁場的磁感應(yīng)強度大小為（）圖4B . 1.73 TC. 1.5 T解析電動機M正常工作時的電流11 = U=2 A，電源內(nèi)阻上的電壓U = E U = 8 V 4 V = 4 V，根據(jù)歐U 一姆定律得干路中的電流1= U = 4 A，通過導體棒的電流l2= I l1= 2 A，導體棒受力平衡，有BI2L= mgsin 37 ,得B = 1.5 T,只有選項C正確。答案 C5如圖5甲所示，a、b兩平行直導線中通有相同的電流，當兩通電導線垂直圓平面放置于圓周上，且兩導線與圓心連線的夾角為 60時，

6、圓心處的磁感應(yīng)強度大小為B。如圖乙所示，c導線中通有與a、b導線完全相同的電流，a、b、c垂直圓平面放置在圓周上，且a、b兩導線與圓心連線的夾角為120, b、c兩導線與圓心連線的夾角為 30則此時圓心處的磁感應(yīng)強度大小為（）$揃n b乙圖5A.虧BB BC 0D. 2B解析 當a、b兩導線與圓心連線的夾角為60。時，它們在圓心處的磁感應(yīng)強度如圖甲所示，設(shè)Ba = Bb= Bi,則有B = , 3Bi。當a、b兩導線與圓心連線夾角為120。時，如圖乙所示，它們在圓心處的磁感應(yīng)強度矢量和為B= B1,再與c導線在圓心處產(chǎn)生的磁場疊加后磁感應(yīng)強度矢量和為2B1，因此圓心處的磁感應(yīng)強度大小為于B,

7、A選項正確。乙答案 A6如圖6所示，在xOy平面內(nèi)有兩根平行于 y軸水平放置的長直導線，通有沿y軸正方向、大小相同的電流I，兩導線關(guān)于y軸對稱,A O點處的磁感應(yīng)強度為零B P、Q兩點處的磁感應(yīng)強度方向垂直C P、Q兩點處的磁感應(yīng)強度方向平行D .正電荷從 O點沿z軸向上運動不受洛倫茲力作用答案 AB7.圖7中裝置可演示磁場對通電導線的作用。電磁鐵上、下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導軌,a、b,導軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動。L是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿。當電磁鐵線圈兩端若a接正極，b接負極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負極，由左手

8、定則判定金屬桿&有一根質(zhì)量為m、長度為d的通有水平向里的電流I的導體棒，被長度為L的輕質(zhì)絕緣細線懸掛在天花板B =警，若保持導體棒中的電流I始3Id上，在此空間加上豎直向下的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度大小為A .若a接正極，b接負極，e接正極，f接負極，則L向右滑動B .若a接正極，b接負極，e接負極，f:接正極，則L向右滑動C.若a接負極，b接正極，e接正極，f:接負極，則L向左滑動D .若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動解析所受安培力向左，則 L向左滑動，A選項錯誤；同理判定 B、D選項正確，C選項錯誤。答案 BD終不變，則（）A .細線偏離豎直方向的夾角最大為30 B

9、 .細線偏離豎直方向的夾角最大為60 C .在導體棒擺動過程中細線上拉力最大為D .在導體棒擺動過程中細線上拉力最大為2( .3 1)mg(12+ 3) mg解析 導體棒靜止時細線與豎直方向夾角設(shè)為比重力場）可知細線與豎直方向夾角最大為0,根據(jù)平衡有Bld = mgtan 解得0= 30,根據(jù)對稱性（類2 0= 60選項A錯，B對；類比重力場可知導體棒在經(jīng)過平衡位置時細線上拉力最大，設(shè)為Fm，重力和安培力的合力為F=嚴，經(jīng)過平衡位置時速度大小設(shè)為V,應(yīng)cos 02用動能定理有FL(1 cos 0) = 2mv2，應(yīng)用向心力公式有Fm F = f，解得Fm = 2( 3 1)mg,選項D錯，C對

10、。答案 BC9如圖9是“電磁炮”模型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平金屬導軌M、N的間距L = 0.2 m,電阻不計，在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B = 1X 102 t。裝有彈體的導體棒 ab垂直放在導軌 M、N上的最左端，且始終與導軌接觸良好，導體棒ab(含彈體)的質(zhì)量m= 0.2 kg，在導軌M、N間部分的電阻 R=0.8莒可控電源的內(nèi)阻r = 0.2 Q在某次模擬發(fā)射時，可控電源為導體棒ab提供的電流恒為1 = 4x 103A，不計空氣阻力，導體棒 ab由靜止加速到4 km/s后發(fā)射彈體，則()圖95A .導體棒ab所受安培力大小為1.6X 10 NB .光滑水平導軌長度至少

11、為20 mC .該過程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為3.2 x 106 JD .該過程系統(tǒng)消耗的總能量為1.76X 106 J解析由安培力公式有，F(xiàn) = BIL = 8X 104 N，選項A錯誤；彈體由靜止加速到4 km/s，由動能定理知 Fx1 2=2mv2，則軌道長度至少為 x= mF = 20 m，選項B正確；導體棒ab做勻加速運動，由F = ma, v = at,解 得該過程需要時間t= 1x 102 S,該過程中產(chǎn)生焦耳熱 Q= l2(R+ r)t= 1.6x 105 J,彈體和導體棒 ab增加的 總動能Ek = ；mv2= 1.6X 106 J,系統(tǒng)消耗總能量 E = Ek+ Q = 1.76

12、 x 106 J,選項C錯誤，D正確。答案 BD二、非選擇題210. (2017江蘇泰州模擬)如圖10所示，在傾角為37勺光滑斜面上有一根長為0.4 m、質(zhì)量為6X 10 kg的通電直導線，電流大小1=1A，方向垂直于紙面向外，導線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁 感應(yīng)強度每秒增加 0.4 T、方向豎直向上的磁場中。設(shè)t= 0時，B = 0，則需要多長時間，斜面對導線的支持力為零？ (g取10 m/s2)解析 斜面對導線的支持力為零時導線的受力如圖所示。由平衡條件得FtCOS 37 =FFTSi n 37 = mg兩式聯(lián)立解得F = tan 37于8 N由 F = BIL 得 B =

13、 = 2 T由題意知，B與t的變化關(guān)系為B = O.4t(T)代入數(shù)據(jù)得t = 5 So答案 5 s11.如圖11所示，將長為50 cm、質(zhì)量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直于紙面向里的勻強磁場中。當金屬棒中通以0.4 A的電流時，彈簧恰好不伸長。g= 10 m/s2o圖11(1)求勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大?。划斀饘侔糁型ㄟ^大小為 0.2 A、方向由a到b的電流時，彈簧伸長 1 cm。如果電流方向由b到a,而電 流大小不變，則彈簧伸長又是多少？解析 (1)彈簧恰好不伸長時，ab棒受到向上的安培力 BIL和向下的重力 mg大小相等，即BIL = mg解得B

14、 =賈=0.5 T當大小為0.2 A的電流由a流向b時，ab棒受到兩只彈簧向上的拉力2kx1,及向上的安培力 BIjL和向下的重力mg作用，處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有2kx1 + BI1L = mg當電流反向后，ab棒在兩個彈簧向上的拉力2kx2及向下的安培力 BI2L和重力mg作用下處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有2kx2= mg+ BI2L聯(lián)立解得X2 =mg + BI2Lmg BI1LX1=3 cm。答案 (1)0.5 T (2)3 cm12如圖12所示，位于同一個水平面上的兩根平行金屬導軌，放置在斜向左上、與水平面成B角的勻強磁場中，一根質(zhì)量為 m的通有恒定電流I的金屬條在導軌上向右運動。導軌間距離為L,金屬條與導軌間動摩擦因數(shù)為由(1)金屬條以速度v做勻速運動，求磁場的磁感應(yīng)強度的大小;(2)為了使金屬條盡快運動距離x,可通過改變磁場的方向來實現(xiàn)，求改變磁場方向后，金屬條運動位移的過程中安培力對金屬條所做的功。解析 (1)對金屬條受力分析如圖,F = BILK.j豎直方向平衡有 Fn + Feos 0= mg,水平方向勻速運動