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第1讲磁场的描述磁场对电流的作用一、单项选择题1.下列关于磁感应强度大小的说法中,正确的是()A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C.放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方向处处相同D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关2.如图所示,长方形线框abcd通有电流I,放在直线电流I'附近,线框与直线电流共面,则下列说法中正确的是()A.线圈四个边都受安培力作用,它们的合力方向向左B.只有ad和bc边受安培力作用,它们的合力为零C.ab和dc边所受安培力大小相等,方向相同D.线圈四个边都受安培力作用,它们的合力为零3.(2015·苏锡常镇二模)两根相互靠近的长直导线1、2中通有相同的电流,相互作用力为F.若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后,导线2所受安培力的合力恰好为零.则所加磁场的方向是()A.垂直纸面向里B.垂直纸面向外C.垂直导线向右D.垂直导线向左4.(2016·金陵中学)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()甲乙A.该磁场是匀强磁场B.线圈平面总与磁场方向垂直C.线圈将逆时针转动D.a、b导线受到的安培力大小总为BIl5.(2015·南师附中)如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.质量为m、长为L的金属杆ab垂直导轨放置,整个装置处于垂直ab方向的匀强磁场中.当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab保持静止.则磁感应强度的方向和大小可能为()A.竖直向上,B.平行导轨向上,C.水平向右,D.水平向左,二、多项选择题6.(2015·新课标Ⅱ)指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针,下列说法中正确的是()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,导线通电时指南针不偏转7.(2016·泰州中学改编)如图所示,在倾角为37°的光滑固定斜面上有一根长为0.4m、质量为0.6kg的通电直导线,电流大小I=2A,方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁场中,磁感应强度随时间变化规律是B=(1+2t)T、方向竖直向上,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则下列说法中正确的是()A.t=2s时,斜面对导线的支持力为6.8NB.t=2s时,斜面对导线的支持力为2.4NC.t=4.5s时,斜面对导线的支持力为1.2ND.t=4.5s时,斜面对导线的支持力为零8.(2016·安徽蚌埠第三次质检)三根平行的长直通电导线,分别通过一个等边三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直,O点到三个顶点的距离相等,如图所示.已知abc中的电流之比为1∶1∶2,方向如图所示.若a点在O处的磁感应强度为B,则下列说法中正确的是()A.O点的磁感应强度为3BB.O点的磁场沿aO方向C.导线c受到的安培力沿Oc方向D.导线a受到的安培力方向与cb边平行9.(2017·海安中学)如图所示,两根通电直导线用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O、O'两点,已知OO'连线水平,导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ,保持导线中的电流大小和方向不变,在导线所在空间加上匀强磁场后,绝缘细线与竖直方向的夹角均变小,则所加磁场的方向可能沿()A.z轴正向B.z轴负向C.y轴正向D.y轴负向三、非选择题10.(2015·新课标全国卷Ⅰ)如图,一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为0.1T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连,电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm,重力加速度大小取10m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量.11.如图所示,U形平行金属导轨与水平面成37°角,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5m,质量为0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1.空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场.要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么范围?(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)第1讲磁场的描述磁场对电流的作用1.D【解析】磁场中某点磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定,与通电导线的受力及方向都无关,故选项A错误,选项D正确;通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关,而且与通电导线的取向有关,故选项B错误;虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等,但当导线在各个位置的方向不同时,磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时所受磁场力最大,与磁场平行时所受磁场力为0),而选项C中没有说明导线在各个位置的取向是否相同,所以选项C错误.2.A【解析】线圈四个边都受安培力作用,由于ad边所在处的磁感应强度大于bc边所在处的磁感应强度,ad边所受的向左的安培力大于bc边所受的向右的安培力,它们的合力方向向左,选项A正确,选项B、D错误;ab和dc边所受安培力大小相等,方向相反,选项C错误.3.B【解析】同向电流相互吸引,导线1对导线2的作用力向左,外加匀强磁场对导线2的作用力向右.根据左手定则判断出所加磁场方向垂直纸面向外,B项正确.4.D【解析】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错误;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.5.D【解析】金属导轨光滑,所以没有摩擦力,则金属棒只受重力支持力和安培力,根据平衡条件支持力和安培力的合力应与重力等大反向,根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图:磁感应强度方向竖直向上,安培力水平向左,由几何关系和F=BIL得磁感应强度大小为,A错误;磁感应强度方向平行导轨向上,安培力垂直于导轨向下,不可能平衡,B错误;磁感应强度方向水平向右,安培力竖直向下,不可能平衡,C错误;磁感应强度方向水平向左,安培力竖直向上,若平衡,安培力和重力相等,且由F=BIL得磁感应强度大小为,D正确.6.BC【解析】指南针不可以仅具有一个磁极,故A错误;指南针能够指向南北,说明地球具有磁场,故B正确;当附近的铁块磁化时,指南针的指向会受到附近铁块的干扰,故C正确;根据安培定则,在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时会产生磁场,指南针会偏转与导线垂直,故D错误.7.BD【解析】对直导线受力分析如图所示,安培力F=BIL=0.8(1+2t),由平衡条件有mgcos37°=N+Fsin37°,mgsin37°+Fcos37°=T,当t=2s时,解得N=2.4N,当t=4.5s时,解得N=0,故B、D正确,A、C错误.8.AC【解析】a点在O处的磁感应强度为B,则b点在O处的磁感应强度也为B,且与a点在O处的磁感应强度成120°角,合成后磁感应强度大小也为B,方向与c点在O处的磁感应强度相同,即O点的磁场沿Ob方向,而c点在O处的磁感应强度为2B,所以O点的磁感应强度为3B,故A正确,B错误;由左手定则可知导线c受到的安培力沿Oc方向,故C正确;由左手定则可知导线a受到的安培力方向与cb边不平行,故D错误.9.AB【解析】导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ,说明两根导线的电流方向相反,磁场的方向沿z轴方向,电流的方向沿x轴,根据左手定则可以判断受到的磁场力在水平方向上,所以A、B正确;若磁场的方向沿y轴方向,两根导线受到的磁场力都在竖直方向上,一个向上,一个向下,它们的角度变化一个增加,一个减小,与题不符,所以C、D错误.10.竖直向下0.01kg【解析】金属棒通电后,闭合回路电流I===6A,导体棒受到的安培力大小为F=BIL=0.06N,由左手定则可知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知开关闭合前2kx=mg,开关闭合后2k(x+Δx)=mg+F.代入数值解得m=0.01kg11.1.21A≤I≤1.84A【解析】先画出金属杆受力的侧面图,由于安培力的大小与电流有关,因此改变电流的大小,可以改变安培力的大小,也可以使导线所受的摩擦力方向发生变化.由平衡条件可知,当电流较小时,导线所受的摩擦力方向沿斜面向上,则mgsinθ=μ(mgcosθ+Fsinθ)+Fcosθ,又F=BI1L,得I1==1.21A.当电流较大时,导线所受的摩擦力方向沿斜面向下,则mgsinθ+μ(mgcosθ+Fsinθ)=Fcosθ,又F=BI2L,I2==1.84A.所以1.21A≤I≤1.84A.