1、第7頁 共7頁 課時跟蹤檢測(二十八)磁場的描述磁場對電流的作用1.中國宋代科學(xué)家沈括在公元1086年寫的夢溪筆談中最早記載了“方家(術(shù)士)以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布如圖所示。結(jié)合上述材料，下列說法正確的是()A在地磁場的作用下小磁針靜止時指南的磁極叫北極，指北的磁極叫南極B對垂直射向地球表面宇宙射線中的高能帶電粒子，在南、北極所受阻擋作用最弱，赤道附近最強(qiáng)C形成地磁場的原因可能是帶正電的地球自轉(zhuǎn)引起的D由于地磁場的影響，在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗中，通電導(dǎo)線應(yīng)相對水平地面豎直放置解析：選B地球內(nèi)部存在磁場，地磁南極在地理北極附

2、近，所以在地磁場的作用下小磁針靜止時指南的磁極叫南極，指北的磁極叫北極，選項A錯誤；在地球的南北極地磁的方向與幾乎地面垂直，對垂直射向地球表面宇宙射線中的高能帶電粒子，在南、北極所受阻擋作用最弱，赤道附近的磁場方向與地面平行，則高能粒子所受的磁場力最大，選項B正確；地球自轉(zhuǎn)方向是自西向東，地球的南極是地磁場的北極，由安培定則判斷可能地球是帶負(fù)電的，故C錯誤；在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗中，若通電導(dǎo)線相對水平地面豎直放置，地磁場方向與導(dǎo)線電流的方向垂直，則根據(jù)安培定則可知，地磁場對實驗的影響較大，故在進(jìn)行奧斯特實驗時，通電導(dǎo)線南北放置時實驗現(xiàn)象最明顯，選項D錯誤。2.(2020寧波模擬)超導(dǎo)電磁

3、船是一種不需要螺旋槳推進(jìn)的低噪音新型船，電磁船的簡化原理圖如圖所示，AB和CD是與電源相連的導(dǎo)體板，AB與CD之間部分區(qū)域浸沒在海水中，并有方向垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(磁場由固定在船上的超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨立電路部分未畫出)，以下說法正確的是()A使船前進(jìn)的力，是磁場對海水中電流的安培力B要使船前進(jìn)，海水中的電流方向從CD板指向AB板C同時改變磁場的方向和電源正負(fù)極，推進(jìn)力方向?qū)⑴c原方向相反D若接入電路的海水電阻為R，其兩端的電壓為U，則船在海水中前進(jìn)時，AB與CD間海水中的電流強(qiáng)度小于 eq f(U,R) 解析：選D根據(jù)題述，AB與CD之間部分區(qū)域浸沒在海水中并有方向垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，海

4、水中該部分為導(dǎo)體，與導(dǎo)體板和電源構(gòu)成回路，海水通電后受到安培力作用，磁場對海水有向后的作用力，根據(jù)牛頓第三定律，海水對磁場(實質(zhì)是海水對超導(dǎo)電磁船)有向前的作用力，該力是使船前進(jìn)的力，選項A錯誤；根據(jù)左手定則，要使船前進(jìn)，海水中的電流方向從AB板指向CD板，選項B錯誤；同時改變磁場的方向和電源正負(fù)極，推進(jìn)力方向?qū)⑴c原方向相同，選項C錯誤；若接入電路的海水電阻為R，其兩端的電壓為U，則船在海水中前進(jìn)時，由于可視為導(dǎo)體的海水切割磁感線要產(chǎn)生與電流方向相反的感應(yīng)電動勢，所以AB與CD間海水中的電流強(qiáng)度小于 eq f(U,R) ，選項D正確。3.如圖所示，“L”形導(dǎo)線abc固定并垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為

5、B的勻強(qiáng)磁場中，abbc，ab長為l，bc長為 eq f(3,4) l，導(dǎo)線通入恒定電流I，設(shè)導(dǎo)線受到的安培力大小為F，方向與bc夾角為，則()AF eq f(7,4) BIl，tan eq f(4,3) BF eq f(7,4) BIl，tan eq f(3,4) CF eq f(5,4) BIl，tan eq f(4,3) DF eq f(5,4) BIl，tan eq f(3,4) 解析：選D通電導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力，其有效長度為ac連線的長度，L eq r(l2blc(rc)(avs4alco1(f(3l,4)sup12(2) eq f(5,4) l，根據(jù)安培力公式得FBIL

6、eq f(5,4) BIl，根據(jù)左手定則可知安培力的方向垂直于ac連線，方向與bc夾角的正切值tan eq f(3,4) ，選項D正確。4(2019浙江選考)電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈和，線圈固定，線圈置于天平托盤上。當(dāng)兩線圈均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是()A當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時，兩線圈電流方向相同B當(dāng)天平示數(shù)為正時，兩線圈電流方向相同C線圈對線圈的作用力大于線圈對線圈的作用力D線圈對線圈的作用力與托盤對線圈的作用力是一對相互作用力解析；選A當(dāng)兩線圈電流方向相同時，表現(xiàn)為相互吸引，電流方向相反時，表現(xiàn)為相互排斥，故當(dāng)天平示數(shù)為正時，兩者

7、相互排斥，電流方向相反，當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時，兩者相互吸引，電流方向相同，A正確，B錯誤；線圈對線圈的作用力與線圈對線圈的作用力是一對相互作用力，等大反向，C、D錯誤。5(多選)“巴羅輪”的示意圖如圖所示，下邊緣浸入水銀槽中的鋁盤置于蹄形磁鐵的磁場中，可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)軸、水銀槽分別與電源的正負(fù)極相連時，鋁盤開始轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是()A.鋁盤繞順時針方向轉(zhuǎn)動B只改變磁場方向，鋁盤的轉(zhuǎn)動方向改變C只改變電流方向，鋁盤的轉(zhuǎn)動方向改變D同時改變磁場方向與電流方向，鋁盤的轉(zhuǎn)動方向不變解析：選BCD鋁盤、水銀與電源構(gòu)成一個閉合回路，鋁盤中有電流，由左手定則可知，鋁盤受到的安培力的方向與盤的半徑垂直，且

8、沿逆時針方向，則鋁盤沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，故A錯誤； 只改變磁場的方向，由左手定則可知，鋁盤受到的安培力方向?qū)⑴c開始時相反，所以鋁盤的轉(zhuǎn)動方向改變，故B正確； 電流方向反向，由左手定則可知，安培力方向反向，鋁盤的轉(zhuǎn)動方向反向，故C正確； 由左手定則可知，將電流及磁場方向同時改變，鋁盤受力方向不變，鋁盤的轉(zhuǎn)動方向不變，故D正確。6(多選)(2018全國卷)如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場中，外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

9、分別為 eq f(1,3) B0和 eq f(1,2) B0，方向也垂直于紙面向外。則()A流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 eq f(7,12) B0B流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 eq f(1,12) B0C流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 eq f(1,12) B0D流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 eq f(7,12) B0解析：選AC外磁場、電流的磁場方向如圖所示，由題意知在b點： eq f(1,2) B0B0B1B2在a點： eq f(1,3) B0B0B1B2由上述兩式解得B1 eq f(7,12) B0，B2 eq f(1,12) B

10、0，故A、C正確。7.(多選)電磁軌道炮工作原理如題圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是()A只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B只將電流I增加到原來的2倍C只將彈體質(zhì)量減小到原來的一半D將彈體質(zhì)量減小到原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變解析：選BD設(shè)BkI，軌道之間距離d，則發(fā)射過程中，安培力FBIdkI2d，做

11、功WFLkI2dL，由動能定理kI2dL eq f(1,2) mv2，得v eq r(f(2kI2dL,m) 。要使彈體的出射速度增加至原來的2倍，可采用的辦法是只將電流I增加到原來的2倍；或只將彈體質(zhì)量減小到原來的 eq f(1,4) ；或只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍；或?qū)楏w質(zhì)量減小到原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變。選項B、D正確。8.實驗室電磁炮的模型圖如圖所示，在傾角37的絕緣斜面上固定兩條不計電阻、寬d1 m的平行金屬導(dǎo)軌。導(dǎo)軌處在垂直斜面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場中。導(dǎo)軌下端接有電動勢E24 V、內(nèi)阻r1 的電源，滑動變阻器的阻值變化范圍為010 ，允許通

12、過的最大電流為5 A。導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量m1 kg(連同金屬桿PQ)的電磁炮，金屬桿PQ垂直兩金屬導(dǎo)軌放置，金屬桿電阻R02 ，與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。閉合開關(guān)S，使電磁炮在斜面上靜止，求變阻器連入電路的可能阻值。(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)解析：電磁炮靜止在導(dǎo)軌上時受重力、支持力、安培力和摩擦力，其中摩擦力的方向可能沿導(dǎo)軌向上，也可能沿導(dǎo)軌向下，由平衡條件可知mg sin FfIdB，又Ffmg cos ，解得2.2 AI3.8 A，由閉合電路歐姆定律可知I eq f(E,R0rR) ，解得 eq f(63,19) R eq

13、f(87,11) 。答案： eq f(63,19) R eq f(87,11) 9(多選)(2020河南駐馬店市模擬)光滑斜面上放置一個通電導(dǎo)體棒，施加磁場后導(dǎo)體棒靜止在斜面上，則以下四種情況中可能的是()解析：選BCA圖，由左手定則可知，導(dǎo)體棒受到方向豎直向下的安培力作用，導(dǎo)體棒所受合力不可能為0，選項A錯誤；B圖中的導(dǎo)體棒受到的安培力方向水平向右，導(dǎo)體棒所受合力可能為0，選項B正確；C圖中的導(dǎo)體棒受到的安培力方向沿斜面向上，導(dǎo)體棒所受合力可能為0，選項C正確；D圖中的導(dǎo)體棒受到的安培力方向沿斜面向下，導(dǎo)體棒受到的合力不可能為0，選項D錯誤。10如圖甲所示，固定的兩光滑導(dǎo)體圓環(huán)相距1 m。在

14、兩圓環(huán)上放一導(dǎo)體棒，圓環(huán)通過導(dǎo)線與電源相連，電源的電動勢為3 V，內(nèi)阻為0.2 ，導(dǎo)體棒質(zhì)量為60 g，接入電路的電阻為1.3 ，圓環(huán)電阻不計，勻強(qiáng)磁場豎直向上。開關(guān)S閉合后，棒可以靜止在圓環(huán)上某位置，如圖乙所示。該位置對應(yīng)的半徑與水平方向的夾角為37。(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)棒靜止時受到的安培力的大??；(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。解析：(1)對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析，如圖所示，有 eq f(mg,F) tan 解得F0.8 N。(2)由閉合電路歐姆定律得I eq f(E,Rr) 解得I2 A由安培力的公式FBIl得B eq f(F,Il) ，

15、解得B0.4 T。答案：(1)0.8 N(2)0.4 T11.載流長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B eq f(kI,r) ，式中常量k0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離。在水平長直導(dǎo)線MN正下方，矩形線框abcd通以逆時針方向的恒定電流，被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示。開始時MN內(nèi)不通電流，此時兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時，兩細(xì)線的張力均減小為T1；當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時，兩細(xì)線的張力均大于T0。(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時，線框受到的安培力F1與F2大小之比；(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線框的加速度大小為a，求I3。解析：(1)I1方向向左，I2方向向右。(2)當(dāng)MN中通以強(qiáng)度為I的電流時，線框受到的安培力大小為FkIiL eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,r1)f(1,r2) ，式中r1、r2分別為ab、cd與