81磁場(chǎng)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

1、8.1 磁場(chǎng)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 1下列關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線(xiàn)的描述中正確的是()A磁感線(xiàn)可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的方向B磁感線(xiàn)是磁場(chǎng)中客觀存在的線(xiàn)C磁感線(xiàn)總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止D實(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線(xiàn)解析磁感線(xiàn)可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，但它不是客觀存在的線(xiàn)，可用細(xì)鐵屑模擬在磁鐵外部磁感線(xiàn)由N極到S極，但內(nèi)部是由S極到N極故只有A正確答案A2關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說(shuō)法中正確的是()A根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義B，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F成正比，與I成反比B磁感應(yīng)強(qiáng)度B是標(biāo)量，沒(méi)有方向C磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，方向與F的方向相反D在確定的磁場(chǎng)中，同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的，不同點(diǎn)的磁

2、感應(yīng)強(qiáng)度B可能不同，磁感線(xiàn)密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B大些，磁感線(xiàn)疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B小些解析磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的性質(zhì)，與放入磁場(chǎng)中的導(dǎo)體中的電流，或受力大小F無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，其方向與F總是垂直的，電流方向與F也總是垂直的，B、C錯(cuò)誤；在確定的磁場(chǎng)中，同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的，由磁場(chǎng)本身的物理量決定，與其他外來(lái)的一切因素?zé)o關(guān)，磁感線(xiàn)的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，D正確答案D3彼此絕緣、相互垂直的兩根通電直導(dǎo)線(xiàn)與閉合線(xiàn)圈共面，下圖中穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量可能為零的是()解析由安培定則可以判斷，A中I1在線(xiàn)圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，I2在線(xiàn)圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量可

3、能為零，同理可以判斷B中，I1在線(xiàn)圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，I2在線(xiàn)圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量可能為零，A、B正確；C中I1、I2在線(xiàn)圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向都垂直紙面向里，D中I1，I2在線(xiàn)圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向都垂直紙面向外，C、D中穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量不可能為零答案AB4用兩根細(xì)線(xiàn)把兩個(gè)完全相同的圓形導(dǎo)線(xiàn)環(huán)懸掛起來(lái)，讓二者等高平行放置，如圖8-1所示當(dāng)兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時(shí)，則有()圖8-1A兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)相互吸引B兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)相互排斥C兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)無(wú)相互作用力D兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)先吸引后排斥解析通電的導(dǎo)線(xiàn)環(huán)周?chē)軌虍a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的

4、作用由于導(dǎo)線(xiàn)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，相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線(xiàn)，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，判知兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)應(yīng)相互吸引，故A正確另解：將環(huán)形電流等效成條形磁鐵，異名磁極相吸，故A正確(轉(zhuǎn)換思維法)答案A5如圖8-2所示，在XOY平面中有一通電直導(dǎo)線(xiàn)與OX、OY軸相交，導(dǎo)線(xiàn)中電流方向如圖所示，該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)力的方向與OZ軸的正方向相同，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可能是()圖8-2A沿X軸負(fù)方向B沿Y軸負(fù)方向C沿Z軸正方向D沿Z軸負(fù)方向答案AB6在赤道上，地磁場(chǎng)可以看做是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是5×105T.如果赤道上

5、有一條沿東西方向的直導(dǎo)線(xiàn)，長(zhǎng)40 m，載有20 A的電流，地磁場(chǎng)對(duì)這根導(dǎo)線(xiàn)的作用力大小是()A4×108N B2.5×105NC9×104N D4×102N解析地磁場(chǎng)方向是南北方向，電流方向是東西方向，它們相互垂直，可以利用公式FBIL來(lái)計(jì)算此安培力的大小為4×102N.答案D7如圖8-3所示，均勻繞制的螺線(xiàn)管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導(dǎo)線(xiàn)A，A與螺線(xiàn)管垂直，A導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向里，開(kāi)關(guān)S閉合，A受到通電螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的作用力的方向是()圖8-3A水平向左 B水平向右C豎直向下 D豎直向上解析先用安培定則判斷螺線(xiàn)管

6、的磁場(chǎng)方向，在A點(diǎn)導(dǎo)線(xiàn)處的磁場(chǎng)方向是水平向左的；再用左手定則判斷出導(dǎo)線(xiàn)A受到的安培力豎直向上，故選D.答案D8如圖8-4所示，一弓形線(xiàn)圈通過(guò)逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，在其圓弧的圓心處，垂直于紙面放置一直導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)直導(dǎo)線(xiàn)通有指向紙內(nèi)的電流時(shí)，線(xiàn)圈將()圖8-4Aa端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且靠近導(dǎo)線(xiàn)Ba端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線(xiàn)Ca端向紙外，b端向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且靠近導(dǎo)線(xiàn)Da端向紙外，b端向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線(xiàn)解析先由等效法，把弓形線(xiàn)圈中的電流等效成一個(gè)小磁針，其N(xiāo)極垂直紙面向外，而直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)方向在小磁針?biāo)谔幏较驗(yàn)樨Q直向上，因此小磁針N極將轉(zhuǎn)向磁場(chǎng)方向，即a端向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，b端向外轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)

7、90°后，a、b中電流與直導(dǎo)線(xiàn)電流同向平行，而弧形部分電流與直導(dǎo)線(xiàn)電流反向平行，但前者離直導(dǎo)線(xiàn)較近，受到的引力較大，后者離直導(dǎo)線(xiàn)較遠(yuǎn)，受到的斥力較小，總的作用力為引力，故線(xiàn)圈向直導(dǎo)線(xiàn)靠近根據(jù)以上分析，本題正確選項(xiàng)應(yīng)為A.(等效思維法)答案A9如圖8-5所示，一段導(dǎo)線(xiàn)abcd彎成半徑為R、圓心角為90°的部分扇形形狀，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直線(xiàn)段ab和cd的長(zhǎng)度均為.流經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)的電流為I，方向如圖8-5中箭頭所示則導(dǎo)線(xiàn)abcd所受到的安培力為()圖8-5A方向沿紙面向上，大小為B方向沿紙面向上，大小為C方向沿紙面向下，大小為D方向沿

8、紙面向下，大小為解析導(dǎo)線(xiàn)abcd的等效長(zhǎng)度為，電流方向等效為水平向右，由左手定則可知安培力方向沿紙面向上，大小為，A正確(等效思維法)答案A10如圖8-6所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，下列關(guān)于B的大小變化的說(shuō)法中，正確的是()圖8-6A逐漸增大 B逐漸減小C先減小后增大 D先增大后減小解析對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)受力分析，通電導(dǎo)線(xiàn)受重力、支持力和安培力作用，三力平衡，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直

9、斜面向上沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，所受的安培力由沿斜面斜向上轉(zhuǎn)到豎直向上，作出通電導(dǎo)線(xiàn)受力的動(dòng)態(tài)變化圖如圖所示，由圖可知，安培力逐漸增大，則B逐漸增大，A項(xiàng)正確答案A11如圖8-7所示，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為.整個(gè)裝置處于沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時(shí)，金屬桿ab剛好靜止則()圖8-7A磁場(chǎng)方向豎直向上B磁場(chǎng)方向豎直向下C金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向上D金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向下解析本題考查物體的平衡及安培力方向的判斷受力分析如圖所示，當(dāng)磁場(chǎng)方向豎直向上時(shí)，由左手定則可知安培力水平向右

10、，金屬桿ab受力可以平衡，A正確；若磁場(chǎng)方向豎直向下，由左手定則可知安培力水平向左，則金屬桿ab受力無(wú)法平衡，B、C、D錯(cuò)誤(轉(zhuǎn)換思維法)答案A12如圖8-8所示，MN、PQ為水平放置的平行導(dǎo)軌，通電導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上，已知導(dǎo)體棒質(zhì)量m1 kg，長(zhǎng)l2.0 m，通過(guò)的電流I5.0 A，方向如圖所示，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù).若使導(dǎo)體棒水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，要求軌道內(nèi)所加與導(dǎo)體棒ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)最小，則磁場(chǎng)的方向與軌道平面的夾角是(g10 m/s2)()圖8-8A30° B45° C60° D90°解析對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析，如圖所示，導(dǎo)體棒受到豎直

11、向下的重力、豎直向上的支持力、與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力，故要使導(dǎo)體棒勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則安培力需為動(dòng)力，則設(shè)磁場(chǎng)方向與軌道平面成角向左斜向上，由左手定則可知安培力方向與磁場(chǎng)垂直斜向右上方，如圖所示，則BIlsin FN，F(xiàn)NBIlcos mg，聯(lián)立、式可得：B·，故60°時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小答案C13如圖8-9所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R02.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10 m/s2.已知sin 37°0.60，cos 37°0.80，求：圖8-9(1)通過(guò)導(dǎo)體棒的電流；(2)