人教版磁场的描述 磁场对电流的作用单元测试.docx

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人教版磁场的描述磁场对电流的作用单元测试

课时分层集训（二十五）　磁场的描述　磁场对电流的作用

（限时：

40分钟）

（对应学生用书第315页）

[基础对点练]

安培定则、磁场的叠加

1．（2017·河南六市一联）三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图9115所示．则三角形的中心O处的合磁场方向为（　　）

图9115

A．平行于AB，由A指向B

B．平行于BC，由B指向C

C．平行于CA，由C指向A

D．由O指向C

A　[如图所示，由右手螺旋定则可知，导线A中电流在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行BC，同理，可知导线B、C中电流在O点产生的磁场的磁感应强度的方向分别平行于AC、AB，又由于三根导线中电流大小相等，到O点的距离相等，则它们在O点处产生的磁场的磁感应强度大小相等，再由平行四边形定则，可得O处的合磁场方向为平行于AB，由A指向B，故选A.]

2．在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0.将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上，让N极指向正北方向，如图9116所示，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1；现将条形磁铁以P点为轴旋转90°，使其N极指向正东方向，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度的大小应为（可认为地磁南、北极与地理北、南极重合）（　　）

【导学号：

84370403】

图9116

A．B1－B0

B．B1＋B0

C.

D.

D　[设条形磁铁在P点处产生的磁感应强度为B′，当N极指向正北方时，B1＝B0＋B′，解得B′＝B1－B0，当N极指向正东方时，P点的磁感应强度B＝＝＝，D正确．]

3．如图9117所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为（　　）

图9117

A.∶1　　　　　　　B.∶2

C．1∶1D．1∶2

B　[如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则，可知：

二者在圆心O处产生的磁感应强度都为；当将M处长直导线移至P处时，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度也为，做平行四边形，由图中的几何关系，可得cos30°＝＝＝，故选项B正确．

]

4．（多选）有两根长直导线a、b互相平行放置，如图9118所示为垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是（　　）

图9118

A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同

B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反

C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零

D．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零

BD　[设两导线中电流方向向外，则两根导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相等，方向如图所示，分析得θ1＝θ2＝θ3＝θ4，矢量相加可知M点、N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B正确；线段MN中点O的磁感应强度为零，选项D正确．]

导体磁体间的相对运动问题

5．（多选）（2018·济南模拟）

如图9119所示，在水平桌面上放置一个螺线管，螺线管正上方左侧用绝缘细线吊着一根通电直导线，电流垂直于纸面向里，闭合开关后，细线偏离竖直方向一个角度，螺线管仍处于静止状态，以下说法正确的是（　　）

图9119

A．细线向右偏

B．细线向左偏

C．桌面对螺线管的支持力减小，摩擦力向右

D．桌面对螺线管的支持力增大，摩擦力向左

BD　[闭合开关后，螺线管产生的磁场在导线处的方向为斜向左下方，由左手定则知导线受到斜向左上方的安培力，所以细线向左偏，选项A错误，选项B正确；由牛顿第三定律可知，导线对螺线管的作用力斜向右下方，桌面对螺线管的支持力增大，螺线管有向右运动的趋势，桌面对螺线管的摩擦力向左，选项C错误，选项D正确．]

6．（2018·泰州模拟）通有电流的导线L1、L2处在同一平面（纸面）内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动（O为L2的中心），各自的电流方向如图9120所示．下列哪种情况将会发生（　　）

图9120

A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动

B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动

C．L2绕轴O按顺时针方向转动

D．L2绕轴O按逆时针方向转动

D　[由右手螺旋定则可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1越远的地方，磁场越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕固定转轴O按逆时针方向转动，故D正确．]

7．如图9121所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（　　）

图9121

A．顺时针方向转动，同时下降

B．顺时针方向转动，同时上升

C．逆时针方向转动，同时下降

D．逆时针方向转动，同时上升

A　[如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元受到的力合成，则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判断出O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力．因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动．

分析导线转过90°时的情形．如图乙所示，导线中的电流向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力．由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动．选项A正确．]

安培力及其作用下的平衡、运动问题

8．（2018·重庆模拟）均匀带正电的薄圆盘的右侧，用绝缘细线A、B挂一根水平通电直导线ab，电流方向由a到b，导线平行于圆盘平面．现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图9122所示方向匀速转动（电荷随着圆盘一起转动，可视为形成了一圈一圈的环形电流），细线仍然竖直，与圆盘静止时相比，下列说法正确的是（　　）

【导学号：

84370404】

图9122

A．细线上的张力变大

B．细线上的张力变小

C．细线上的张力不变

D．若改变圆盘转动方向，细线上的张力变大

A　[圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，产生环形电流，在导体棒ab处会产生磁场，根据右手螺旋定则可知，磁场垂直于ab向外，根据左手定则可知，受到的安培力竖直向下，根据共点力平衡可知，细线所受到的张力变大，故A正确．故选A.]

9．如图9123所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近．当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是（　　）

图9123

A．向左运动

B．向右运动

C．以mn为轴转动

D．静止不动

B　[以mn为研究对象，线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知导线mn受向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力，故线框向右运动，选项B正确．]

10．（多选）如图9124所示，在倾角θ＝30°的光滑轨道上，质量m＝0.1kg的AB杆放在轨道上，轨道间距l＝0.2m，电流I＝0.5A．当加上垂直于杆AB的某一方向的匀强磁场后，杆AB处于静止状态，则所加磁场的磁感应强度可能为（　　）

图9124

A．1TB．5.5T

C．4TD．7.5T

BD　[对杆受力分析，由图解法求出杆受的安培力的最小值，根据F＝BIL求出B的最小值．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：

由图可以看出当安培力F与支持力垂直时有最小值Fmin＝mgsinθ，即BminIL＝mgsinθ，解得Bmin＝5T，故B、D正确．]

如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，放置一质量为m的导体棒，棒长为L，棒中通有垂直纸面向里的电流，电流大小为I.若使金属棒静止在斜面上，则下面关于磁感应强度B的判断正确的是（　　）

A．B的方向垂直斜面向上，B＝，B为最小值

B．B的方向平行斜面向上，B＝，B为最小值

C．B的方向竖直向上，B＝，此时金属棒对导轨无压力

D．B的方向水平向左，B＝，此时金属棒对导轨无压力

D　[由左手定则知，当B的方向垂直斜面向下时，安培力沿斜面向上，此时B为最小值，即B＝，A、B项错误；若B的方向水平向左，则安培力竖直向上，当BIL＝mg，即B＝时，金属棒对导轨无压力，D项正确；当B的方向竖直向上时，安培力水平向右，不可能静止在斜面上，C项错误．]

11．（多选）如图9125所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN.现从t＝0时刻起，在棒中通以由M到N方向的电流且电流与时间成正比，即I＝kt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．下列关于棒的速度、加速度随时间t变化的关系中，可能正确的是（　　）

图9125

BD　[考虑到粗糙导轨上存在摩擦力，需要安培力达到一定数值，棒才开始加速，A错；从开始运动，满足BIL－f＝ma，即BLkt－f＝ma，由关系式可以看出，at图象为向上倾斜的直线，B正确；由于加速度逐渐增大，vt图象中切线的斜率要逐渐增大，C错，D正确．]

12．（多选）（2018·广州三模）如图9126所示，质量为m、长度为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为θ.磁感应强度方向和大小可能为（　　）

【导学号：

84370405】

图9126

A．z正向，tanθB．y正向，

C．z负向，tanθD．沿悬线向上，sinθ

BC　[本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B的方向和大小．若B沿z正向，则从O向O′看，导线受到的安培力F＝ILB，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A错误．

若B沿y正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示．当FT＝0，且满足ILB＝mg，即B＝时，导线可以平衡，B正确．

若B沿z负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示．若满足FTsinθ＝ILB，FTcosθ＝mg，即B＝，导线可以平衡，C正确．

若B沿悬线向上，导线受到的安培力垂直于导线指向左下方，如图丁所示，导线无法平衡，D错误．]

[考点综合练]

13．（多选）（2018·保定模拟）如图9127所示，质量为m、长为L的导体棒，用两根绝缘轻绳竖直悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，导体棒中通有水平向右的恒定电流，当磁场方向垂直纸面向里时，轻绳张力恰好为零．保持电流大小和方向不变，若磁场方向变为竖直向上，则下列说法正确的是（　　）

图9127

A．导体棒偏离竖直方向的最大角度为45°

B．导体棒偏离竖直方向的最大角度为90°

C．当导体棒运动速度最大时偏离竖直方向的角度为45°

D．当导体棒运动速度最大时偏离竖直方向的角度为90°

BC　[当磁场方向垂直纸面向里时，由左手定则可知导体棒所受安培力方向竖直向上，根据平