第59課時(shí)磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用課時(shí)精練(分值：60分)1~6題每小題4分，共24分1.把螺線管與電源連接，發(fā)現(xiàn)小磁針N極向螺線管偏轉(zhuǎn)，靜止時(shí)所指方向如圖所示。下列說法正確的是()A.螺線管左端接電源正極B.若將小磁針移到螺線管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變C.若將小磁針移到螺線管左端，小磁針N極將轉(zhuǎn)過180°D.若將小磁針移到螺線管正上方，小磁針N極所指方向不變答案B解析小磁針靜止時(shí)N極指向?yàn)槠渌谔幍拇艌?chǎng)方向，由題圖知螺線管電流在螺線管中軸線上的磁場(chǎng)方向是向左的，由右手螺旋定則可知螺線管中電流方向是逆時(shí)針方向(從左側(cè)看)，則螺線管右端接電源正極，故A錯(cuò)誤；螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)方向向左，所以將小磁針移到螺線管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變，故B正確；若將小磁針移到螺線管左端，仍處于向左的磁場(chǎng)中，小磁針N極所指方向不變，故C錯(cuò)誤；螺線管正上方磁場(chǎng)向右，若將小磁針移到螺線管正上方，小磁針N極所指方向向右，故D錯(cuò)誤。2.(2024·浙江1月選考·4)磁電式電表原理示意圖如圖所示，兩磁極裝有極靴，極靴中間還有一個(gè)用軟鐵制成的圓柱。極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿半徑方向，兩者之間有可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈。a、b、c和d為磁場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)。下列說法正確的是()A.圖示左側(cè)通電導(dǎo)線受到安培力向下B.a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C.圓柱內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處為零D.c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等答案A解析由左手定則可知，圖示左側(cè)通電導(dǎo)線受到安培力向下，故A正確；a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，但是方向不同，故B錯(cuò)誤；磁感線是閉合的曲線，則圓柱內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故C錯(cuò)誤；因c點(diǎn)處的磁感線較d點(diǎn)密集，可知c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，故D錯(cuò)誤。3.半徑為0.1m的圓內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為0.4T，現(xiàn)將一單匝正方形線框放入磁場(chǎng)，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，其中一頂點(diǎn)與圓形磁場(chǎng)區(qū)域的圓心O點(diǎn)重合。如圖，當(dāng)通過線框的電流I為1A時(shí)，線框所受的安培力大小為()A.125N B.225N C.225N 答案B解析處于磁場(chǎng)中的線框的等效長(zhǎng)度為2r，由F=BIL得F=225N，故B4.如圖所示，兩個(gè)完全相同、互相垂直的導(dǎo)體圓環(huán)Q、P(Q平行于紙面，P垂直于紙面)中間用絕緣細(xì)線連接，通過另一絕緣細(xì)線懸掛在天花板下，當(dāng)Q有垂直紙面往里看逆時(shí)針方向的電流、同時(shí)P有從右往左看逆時(shí)針方向的電流時(shí)，關(guān)于兩圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)(從上向下看)以及細(xì)線中拉力的變化，下列說法中正確的是()A.Q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變小B.Q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變大C.Q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變小D.Q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變大答案C解析根據(jù)安培定則，Q產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外，P產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平向右，將Q等效于S極在里、N極在外的小磁針，P等效于左側(cè)S極、右側(cè)N極的小磁針，根據(jù)同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引的特點(diǎn)，P將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)后P、Q兩環(huán)相互靠近處的電流的方向相同，所以兩個(gè)線圈相互吸引，細(xì)線張力減小，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。5.(2021·廣東卷·5)截面為正方形的絕緣彈性長(zhǎng)管中心有一固定長(zhǎng)直導(dǎo)線，長(zhǎng)管外表面固定著對(duì)稱分布的四根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，若中心直導(dǎo)線通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長(zhǎng)管發(fā)生形變的是()答案C解析因I1?I2，則可不考慮四個(gè)邊上的直導(dǎo)線之間的相互作用力；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，反向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導(dǎo)線要受到中心長(zhǎng)直導(dǎo)線吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導(dǎo)線要受到中心長(zhǎng)直導(dǎo)線排斥的安培力，形成凸形，故變形后的形狀如C所示，故選C。6.如圖所示，空間有與豎直平面夾角為θ的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中用兩根等長(zhǎng)輕細(xì)金屬絲將質(zhì)量為m的金屬棒EF懸掛在天花板的C、D兩處，通電后金屬棒靜止時(shí)金屬絲與磁場(chǎng)方向平行，已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，接入電路的金屬棒長(zhǎng)度為l，重力加速度為g，關(guān)于金屬棒中電流的方向和大小，下列判斷正確的是()A.由E到F，mgtanB.由F到E，mgC.由F到E，mgsinD.由E到F，mg答案D解析分析金屬棒EF受力，在重力G、金屬絲的拉力FT和安培力FA的作用下平衡，由題意知，安培力的方向垂直磁場(chǎng)方向向上，根據(jù)左手定則可判斷，電流方向?yàn)橛蒃流向F，如圖所示，由三角形定則有mgsinθ=IlB，解得電流I=mgsinθBl7、8題每小題6分，9題10分，共22分7.冷原子實(shí)驗(yàn)室中的一種科研裝置如圖所示。一對(duì)完全相同的圓形線圈，共軸放置。已知O為裝置中心點(diǎn)，a、b、c、d點(diǎn)到O點(diǎn)距離相等，直線dOb與線圈軸線重合，直線cOa與軸線垂直?，F(xiàn)在兩線圈內(nèi)通入大小相等且方向相反的電流，則()A.兩線圈間為勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零C.a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同D.b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同答案B解析根據(jù)安培定則，左側(cè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在b、d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向右，右側(cè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在b、d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左，由于兩線圈內(nèi)通入的電流大小相等，根據(jù)對(duì)稱性結(jié)合磁場(chǎng)疊加可知，b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，即b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不相同，兩線圈在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，B正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)上述O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，可知兩線圈間的磁場(chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線分布規(guī)律可知，左側(cè)線圈在a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向右下方，在c點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向右上方，右側(cè)線圈在a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向左下方，在c點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向左上方，根據(jù)對(duì)稱性結(jié)合磁場(chǎng)疊加可知，兩線圈在a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，即a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不相同，C錯(cuò)誤。8.如圖所示，將一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)體棒折成梯形線框PQMN，各邊長(zhǎng)度為PQ=PN=QM=L，MN=2L，線框固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框底邊P、Q兩點(diǎn)與直流電源兩端相接，已知導(dǎo)體棒PQ受到的安培力大小為F，則整個(gè)線框PQMN受到的安培力大小為()A.54F B.74F C.5F D答案A解析由題可知，流過PNMQ支路的電流I1和流過PQ支路的電流I2關(guān)系為4I1=I2，已知導(dǎo)體棒PQ受到的安培力為F，方向向上，PNMQ支路在磁場(chǎng)的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)，故PNMQ支路所受安培力為F'=BI1L=14BI2L=F4，方向向上，故整個(gè)線框PQMN受到的安培力大小為F合=F+F'=54F9.(10分)(2024·重慶卷·13)小明設(shè)計(jì)了如圖所示的方案，探究金屬桿在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，質(zhì)量分別為2m、m的金屬桿P、Q用兩根不可伸長(zhǎng)的導(dǎo)線相連，形成閉合回路，兩根導(dǎo)線的間距和P、Q的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，僅在Q的運(yùn)動(dòng)區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。Q在垂直于磁場(chǎng)方向的豎直面內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，P、Q始終保持水平，不計(jì)空氣阻力、摩擦和導(dǎo)線質(zhì)量，忽略回路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。重力加速度為g，當(dāng)P勻速下降時(shí)，求：(1)(4分)P所受單根導(dǎo)線拉力的大??；(2)(6分)Q中電流的大小。答案(1)mg(2)mg解析(1)由P勻速下降可知，P處于平衡狀態(tài)，所受合力為0，設(shè)導(dǎo)線的拉力大小為FT，對(duì)P有2FT=2mg，解得FT=mg(2)設(shè)Q所受安培力大小為F，有mg+F=2FT=2mg又F=BIL，解得I=mgBL10、11題每小題7分，共14分10.如圖，現(xiàn)有兩根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線分別固定在正方體ABCD-A'B'C'D'的兩條邊BB'和BC上且彼此絕緣，電流方向分別由B流向B'、由B流向C，兩通電導(dǎo)線中的電流大小相等，在A點(diǎn)形成的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線在周圍空間某位置產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=kIr，其中k為常數(shù)，I為電流大小，r為該位置到長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離，則DA.32B0 B.33B0 C.22B0 D.答案A解析設(shè)正方體棱長(zhǎng)為l，通電導(dǎo)線中的電流大小為I，固定在兩條邊BB'和BC上的通電導(dǎo)線在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為BA=kI方向分別沿AD方向和A'A方向，互相垂直。則A點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0=BA2+BA2=2BA=2kIl，同理可得D點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B'=(kI2l11.2022年11月，由我國(guó)自主研制的新概念武器——電磁槍在珠海航展閃亮登場(chǎng)，這標(biāo)志著中國(guó)電磁彈射技術(shù)在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。如圖是用電磁彈射技術(shù)制造的軌道炮原理圖，質(zhì)量為m的彈體可在間距為d的兩平行水平軌道之間自由滑動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。恒定電流I從M軌道左邊流入，通過彈體后從N軌道左邊流回。軌道電流在彈體處產(chǎn)生垂直于軌道面的磁場(chǎng)，可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流I成正比。通電彈體在安培力作用下由靜止加速距離L后從軌道右邊以速度v高速射出。下列說法中正確的是()A.彈體受到的安培力大小為mB.若僅將電流增大到2I，則彈體射出速度變