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1、磁场的描述及磁场对电流的作用一、选择题(15题为单项选择题，69题为多项选择题)1用两根绝缘细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图1所示。当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有()图1A两导线环相互吸引B两导线环相互排斥C两导线环间无相互作用力D两导线环先吸引后排斥2如图2所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M到N的恒定电流I，细线的拉力不为零，两细线竖直。现将匀强磁场磁感应强度B大小保持不变，方向缓慢地转过90变为竖直向下，在这个过程中()图2A细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大B细线向纸面外偏转
2、，其中的拉力一直增大C细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小D细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小3如图3所示，铜棒ab长l00.1 m，质量为m0.06 kg，两端与长为l1 m的轻铜线相连，静止于竖直平面内，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T，现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动，已知最大偏转角为37，则在向上摆动过程中(不计空气阻力，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)则()图3A铜棒的机械能守恒B铜棒的机械能先增大后减小C铜棒中通电电流大小为9 AD铜棒中通电电流大小为4 A4(2017上海杨浦区模拟)如图4所示，质量m
3、0.5 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度L1 m的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势E8 V、内阻r1 ，额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机M正常工作。取sin 370.6，cos 370.8，重力加速度大小g10 m/s2，则磁场的磁感应强度大小为()图4A2 T B1.73 T C1.5 T D1 T5如图5甲所示，a、b两平行直导线中通有相同的电流，当两通电导线垂直圆平面放置于圆周上，且两导线与圆心连线的夹角为 60时，圆心处的磁感应强度大小为B。如图乙所示，c导线中通有与a、b导线完全相同的电流，a
4、、b、c垂直圆平面放置在圆周上，且a、b两导线与圆心连线的夹角为120，b、c两导线与圆心连线的夹角为30，则此时圆心处的磁感应强度大小为()图5A.B BB C0 D.B6如图6所示，在xOy平面内有两根平行于y轴水平放置的长直导线，通有沿y轴正方向、大小相同的电流I，两导线关于y轴对称，P为x轴上一点，Q为z轴上一点，下列说法正确的是 ()图6AO点处的磁感应强度为零 BP、Q两点处的磁感应强度方向垂直CP、Q两点处的磁感应强度方向平行D正电荷从O点沿z轴向上运动不受洛伦兹力作用7图7中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并
5、与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是 ()图7A若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动8有一根质量为m、长度为d的通有水平向里的电流I的导体棒，被长度为L的轻质绝缘细线悬挂在天花板上，在此空间加上竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，若保持导体棒中的电流I始终不变，则()图8A细线偏离竖直方向的夹角最大为30B细线偏
6、离竖直方向的夹角最大为60C在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为2(1)mgD在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为9如图9是 “电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平金属导轨M、N的间距L0.2 m，电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B1102 T。装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒ab(含弹体)的质量m0.2 kg，在导轨M、N间部分的电阻R0.8 ，可控电源的内阻r0.2 。在某次模拟发射时，可控电源为导体棒ab提供的电流恒为I4103 A，不计空气阻力，导体棒ab由静止加速到4 km/s后发射弹体，则()图9A导体棒ab所受安培
7、力大小为1.6105 NB光滑水平导轨长度至少为20 mC该过程系统产生的焦耳热为3.2106 JD该过程系统消耗的总能量为1.76106 J二、非选择题10(2017江苏泰州模拟)如图10所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6102 kg的通电直导线，电流大小I1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中。设t0时，B0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)图1011如图11所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位
8、于垂直于纸面向里的匀强磁场中。当金属棒中通以0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长。g10 m/s2。图11(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小；(2)当金属棒中通过大小为0.2 A、方向由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm。如果电流方向由b到a，而电流大小不变，则弹簧伸长又是多少？12如图12所示，位于同一个水平面上的两根平行金属导轨，放置在斜向左上、与水平面成角的匀强磁场中，一根质量为m的通有恒定电流I的金属条在导轨上向右运动。导轨间距离为L，金属条与导轨间动摩擦因数为。 图12(1)金属条以速度v做匀速运动，求磁场的磁感应强度的大小； (2)为了使金属条尽快运动距离x，可通过改变磁场的方向来实现
9、，求改变磁场方向后，金属条运动位移x的过程中安培力对金属条所做的功。参考答案1.解析通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用。由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位置处的电流方向完全相同，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，选项A正确。答案A2.解析初始状态时，金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡。在磁场方向由垂直纸面向里缓慢地转过90变为竖直向下的过程，安培力的大小F安BIL不变，方向由竖直向上变为垂直纸面向里。根据共点力平衡知，细线向纸面内偏转。因为金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡，重力和安培力的合力与拉力等值反向，重力和安培力的
10、大小不变，它们之间的夹角由180变为90，知两个力的合力一直增大，所以拉力一直增大。故选项A正确。答案A3.解析铜棒在上升过程中，安培力做正功，机械能一直增大，A、B错误；由动能定理知W安W重0，即BIl0lsin 37mgl(1cos 37)，代入数值得I4 A。C错误，D正确。答案D4.解析电动机M正常工作时的电流I12 A，电源内阻上的电压UEU8 V4 V4 V，根据欧姆定律得干路中的电流I4 A，通过导体棒的电流I2II12 A，导体棒受力平衡，有BI2Lmgsin 37，得B1.5 T，只有选项C正确。答案C5.解析当a、b两导线与圆心连线的夹角为60时，它们在圆心处的磁感应强度如
11、图甲所示，设BaBbB1，则有BB1。当a、b两导线与圆心连线夹角为120时，如图乙所示，它们在圆心处的磁感应强度矢量和为BB1，再与c导线在圆心处产生的磁场叠加后磁感应强度矢量和为B1，因此圆心处的磁感应强度大小为B，A选项正确。答案A6.答案AB7.解析若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆所受安培力向左，则L向左滑动，A选项错误；同理判定B、D选项正确，C选项错误。答案BD8.解析导体棒静止时细线与竖直方向夹角设为，根据平衡有BIdmgtan ，解得30，根据对称性(类比重力场)可知细线与竖直方向夹角最大为260，选项A错，B对；类比重力
12、场可知导体棒在经过平衡位置时细线上拉力最大，设为Fm，重力和安培力的合力为F，经过平衡位置时速度大小设为v，应用动能定理有FL(1cos )mv2，应用向心力公式有FmF，解得Fm2(1)mg，选项D错，C对。答案BC9.解析由安培力公式有，FBIL8104 N，选项A错误；弹体由静止加速到4 km/s，由动能定理知Fxmv2，则轨道长度至少为x20 m，选项B正确；导体棒ab做匀加速运动，由Fma，vat，解得该过程需要时间t1102 s，该过程中产生焦耳热QI2(Rr)t1.6105 J，弹体和导体棒ab增加的总动能Ekmv21.6106 J，系统消耗总能量EEkQ1.76106 J，选项
13、C错误，D正确。答案BD10.解析斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示。由平衡条件得FTcos 37FFTsin 37mg两式联立解得F0.8 N由FBIL得B2 T由题意知，B与t的变化关系为B0.4t(T) 代入数据得t5 s。答案5 s11.解析(1)弹簧恰好不伸长时，ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等，即BILmg解得B0.5 T (2)当大小为0.2 A的电流由a流向b时，ab棒受到两只弹簧向上的拉力2kx1，及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用，处于平衡状态。根据平衡条件有 2kx1BI1Lmg当电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用下处于平衡状态。根据平衡条件有2kx2mgBI2L联立解得x2x13 cm。答案(1)0.5 T(2)3 cm12.解析(1)对金属条受力分析如图，FBIL竖直方向平衡有FNFcos mg，水平方向匀速运动有Fsin f0，又fFN联立解得B(2)金属条尽快运动距离x，则加速度最大，对金属条水平方向应用牛顿第二定律有Fsin fma，又fFN，解得ag由数学知识可知，a最大时有tan 在此过程中安培力做功WBILsin x，解得WBILx答案(1)(2)BILx