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1、第八章第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用一、选择题(在题后给的选项中，第14题只有一项符合题目要求，第510题有多项符合题目要求)1在球体上分别沿经、纬两个方向互相垂直地紧套着的两个绝缘导线环aa和bb(aa面水平，bb面垂直纸面)，环中通有相同大小的恒定电流，如图K811所示，则球心处磁感应强度B的方向为()图K811A指向左上方 B指向右下方C竖直向上 D竖直向下【答案】A【解析】球心O处的磁场是两个环形电流产生磁场的合磁场，水平环形电流在O处产生的磁场B1竖直向上，竖直环形电流在O处产生的磁场B2水平向左，则B1、B2的矢量和的方向指向左上方2两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、
2、圆面相互垂直，通电电流相同，电流方向如图K812所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度为B0，则O处的磁感应强度大小为()图K812A0 B2B0C.B0 D无法确定【答案】C【解析】由安培定则可知A在圆心处产生的磁感应强度垂直于纸面向里，B在圆心处产生的磁感应强度竖直向下，两者垂直，所以合磁感应强度大小BB0，C选项正确3(2015年海珠检测)如图K813，倾斜导轨宽为L，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上当回路电流强度为I时，关于金属杆ab所受安培力F，下列说法正确的是()图K813A方向垂直ab杆沿斜面向上B方向垂直ab杆水平向
3、右CFBILcos DFBILsin 【答案】B【解析】利用左手定则可判断出金属杆ab所受安培力F方向垂直ab杆水平向右，B正确；因电流与磁场垂直，则FBIL，选项C、D错误4如图K814，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5 T质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动已知MNOP1 m，则()图K814A金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2B金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/sC金属细杆
4、运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2D金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N【答案】D【解析】金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F安BIL0.520.5 N0.5 N，金属细杆开始运动时的加速度大小为a10 m/s2，选项A错误；对金属细杆从M点到P点的运动过程，安培力做功W安F安(MNOP)1 J，重力做功WGmgON0.5 J，由动能定理得W安WGmv2，解得金属细杆运动到P点时的速度大小为v m/s，选项B错误；金属细杆运动到P点时的加速度可分解为水平方向的向心加速度和竖直方向的加速度，水平方向的向心加速度大小为a20 m/s2，选项C错误；在P点金
5、属细杆受到轨道水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安，由牛顿第二定律得FF安，解得F1.5 N，每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.75 N，由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N，选项D正确5磁场中某区域的磁感线如图K815所示，下列论述正确的是()图K815Aa、b两处的磁感应强度大小BaBbBa、b两处的磁感应强度大小BaBbC磁感线的切线方向就是磁场的方向D两条磁感线的空隙处不存在磁场【答案】BC【解析】本题考查对磁感线的理解，由于它与电场线有许多相似之处，可以用分析电场线的方法分析6如图K816，用一根导线做成一直角三角形框架acb，固定于匀
6、强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向里，ab两点接在电源电路上，当闭合开关S时，则()图K816Aab与acb所受的安培力的方向相同Bab与acb所受的安培力的方向相反Cab与acb所受的安培力的大小相等Dab所受的安培力大于acb所受的安培力【答案】AD【解析】由于acb的等效长度与ab相同，电流方向也相同，由左手定则知ab与acb所受的安培力的方向相同；由于材料、横截面相同，但长度不同，则电阻不同，acb的电阻大于ab的电阻，流过的电流偏小，由安培力公式可知ab所受的安培力大于acb所受的安培力7一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图K817中只画出此棒的截
7、面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是()图K817A磁铁对桌面的压力减小B磁铁对桌面的压力增大C磁铁受到向右的摩擦力D磁铁受到向左的摩擦力【答案】AD【解析】如图所示对导电棒，通电后，由左手定则，导体棒受到斜向左下方的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导电棒的作用力应斜向右上方，所以在通电的一瞬时，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确8(2015年佛山质检)如图K818，在天平右盘底部挂有一个矩形线圈，其一部分悬在方向水平向里的匀强磁场中，矩形线圈通有顺时针方向电流，现天平右侧向下倾斜，下列措施有可能使天平平衡的是()图K818A减小磁感
8、应强度B增加通过线圈的电流C改变电流的方向D在不改变线圈质量的同时，增加底边的长度【答案】AC【解析】对矩形线圈在磁场中的部分进行受力分析，根据左手定则，左、右两边所受的安培力大小相等、方向相反，合力为零，底边所受的安培力向下，要使天平平衡，必须减小安培力，故可以通过减小磁感应强度、减小底边的长度、减小通过线圈的电流来实现，或改变电流的方向，从而改变安培力的方向来实现，故B、D错误，选A、C.9(2012年海南卷)图K819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
9、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K819A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【答案】BD【解析】若a接正极，b接负极，根据安培定则，电磁铁产生竖直向上的磁场e接负极，f接正极，由左手定则可判断出L所受安培力向右，则L向右滑动，选项A错误，B正确；若a接负极，b接正极，根据安培定则，电磁铁产生竖直向下的磁场e接负极，f接正极，由左手定则可判断出L所受安培力向左，则L向左滑动，选项D正确
10、，C错误10电磁轨道炮工作原理如图K8110所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()图K8110A只将轨道长度L变为原来的2倍B只将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变【答案】 BD【解析】由题知磁感应强度BkI，而安培力FBIdkI2d，据动能定理可得：
11、FL，解得vI，由此式可确定B、D选项正确二、非选择题11(2015年江苏模拟)如图K8111所示为一电流表的原理示意图质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度图K8111(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k2.0
12、N/m，0.20 m，0.05 m，B0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？【答案】(1)(2)M端(3)2.5 A(4)0.10 T【解析】(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为x，则有mgkx解得x.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，因此M端应接正极(3)设电流表满偏时通过MN的电流强度为Im，则有BImmgk(x)联立并代入数据得Im2.5 A.(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B，则有2BImmgk(x)解得：B代入数据得：B0.10 T.12如图K8112所示，在倾角
13、30的斜面上，固定一金属框，宽l0.25 m，接入电动势E12 V、内阻不计的电池垂直框面放有一根质量m0.2 kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数.整个装置放在磁感应强度B0.8 T，垂直框面向上的匀强磁场中当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(框架与棒的电阻不计，g取10 m/s2)图K8112【答案】1.4 R8.2 【解析】金属棒受到4个力作用：重力mg，垂直框面向上的支持力FN，沿框面向上的安培力F安，沿框面的静摩擦力Ff静金属棒静止在框架上时，摩擦力Ff静的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较小，在金属棒重力分力mgsin 作用下棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，受力如图所示金属棒刚好不下滑时满足平衡条件：Blmgcos mgsin 0，得R8.2 .当变阻器R取值较小时，I较大，安培力F安较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下，受力如图所示金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：Blmgcos mgsin 0，得R1.4 .所以滑动变阻器R的取值范围应为1.4 R8.2 .