考點規范練28磁場的描述磁場對電流的作用一、單項選擇題1.為了解釋地球的磁性,19世紀安培假設:地球的磁場是由繞過地心的軸的環形電流I引起的。在下列四個圖中,正確表示安培假設中環形電流方向的是()2.(2017·課標全國Ⅲ)如圖所示,在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中,兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l。在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時,紙面內與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點處磁感應強度的大小為()A.0 B.B0 C.B0 D.2B3.如圖所示,兩個圓形線圈P和Q懸掛在光滑絕緣桿上,通以方向相同的電流,若I1>I2,P、Q受到安培力大小分別為F1和F2,則P和Q()A.相互吸引,F1>F2 B.相互排斥,F1>F2C.相互排斥,F1=F2 D.相互吸引,F1=F24.奧斯特在研究電流的磁效應實驗時,將一根長直導線南北放置在小磁針的正上方,導線不通電時,小磁針在地磁場作用下靜止時N極指向北方,如圖所示。現在導線中通有沿南向北的恒定電流I,小磁針轉動后再次靜止時N極指向()A.北方 B.西方C.西偏北方向 D.北偏東方向5.如圖所示,現有四條完全相同的垂直于紙面放置的長直導線,橫截面分別位于一正方形abcd的四個頂點上,直導線分別通有方向垂直于紙面向里、大小分別為Ia=I、Ib=2I、Ic=3I、Id=4I的恒定電流。已知通電長直導線周圍距離為r處磁場的磁感應強度大小為B=k,式中常量k>0,I為電流大小。忽略電流間的相互作用,若電流Ia在正方形的幾何中心O點處產生的磁感應強度大小為B,則O點處實際的磁感應強度的大小及方向為()A.2B,方向由O點指向ad中點B.2B,方向由O點指向ab中點C.10B,方向垂直于紙面向里D.10B,方向垂直于紙面向外6.如圖所示,一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中,且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。ab、bc和cd段的長度均為L,且∠abc=∠bcd=135°。流經導線的電流為I,方向如圖中箭頭所示。判斷導線abcd所受到的磁場的作用力的合力,下列說法正確的是()A.方向沿紙面向上,大小為(+1)ILBB.方向沿紙面向上,大小為(1)ILBC.方向沿紙面向下,大小為(+1)ILBD.方向沿紙面向下,大小為(1)ILB7.如圖所示,把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方,導線可以自由轉動,當導線通入圖示方向電流I時,導線的運動情況是(從上往下看)()A.順時針方向轉動,同時下降B.順時針方向轉動,同時上升C.逆時針方向轉動,同時下降D.逆時針方向轉動,同時上升二、多項選擇題8.指南針是我國古代四大發明之一。關于指南針,下列說法正確的是()A.指南針可以僅具有一個磁極B.指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線,導線通電時指南針不偏轉9.(2017·河北衡水模擬)下圖為實驗室研究“電磁炮”的模型圖,在傾角θ=37°的絕緣斜面上固定兩條不計電阻、寬d=1m的平行金屬導軌,導軌處在垂直斜面向下B=2T的勻強磁場中。導軌下端接有電動勢E=24V、內阻r=1Ω的電源,滑動變阻器的阻值變化范圍為0~10Ω,允許通過的最大電流為5A。導軌上放置一(連同金屬桿PQ)質量m=1kg的“電磁炮彈”,金屬桿PQ垂直兩金屬導軌放置,金屬桿電阻R0=2Ω,與導軌間的動摩擦因數為0.2,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。閉合開關S使“電磁炮彈”在斜面上靜止,則滑動變阻器連入電路的阻值可能是(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)()A.2Ω B.4ΩC.6Ω D.8Ω10.如圖所示,金屬棒MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛,處于豎直向上的勻強磁場中,棒中通以由M向N的電流,平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列某一個條件,θ角的相應變化情況是()A.棒中的電流變大,θ角變大B.兩懸線等長變短,θ角變小C.金屬棒質量變大,θ角變大D.磁感應強度變大,θ角變大11.(2017·課標全國Ⅱ)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內,永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續轉動起來,該同學應將()A.左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉B.左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉C.左轉軸上側的絕緣漆刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉D.左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉三、非選擇題12.如圖所示,一長為10cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中;磁場的磁感應強度大小為0.1T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關與一電動勢為12V的電池相連,電路總電阻為2Ω。已知開關斷開時兩彈簧的伸長量為0.5cm;閉合開關,系統重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3cm。重力加速度大小取13.(2017·江西南昌測試)如圖所示,兩平行金屬導軌間的距離L=0.40m,金屬導軌所在平面與水平面夾角θ=37°,在導軌所在的平面內,分布著磁感應強度B=0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內阻r=0.50Ω的直流電源。現把一個質量m=0.040kg的導體棒ab放在金屬導軌上,導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好,導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω,金屬導軌電阻不計,g取10m/s2,sin37°=0.60,cos37°(1)通過導體棒的電流;(2)導體棒受到的安培力大小;(3)導體棒受到的摩擦力。##考點規范練28磁場的描述磁場對電流的作用1.B解析地磁場從地理的南極附近出來,進入地理的北極附近,除兩極外,地表上空的磁場都具有向北的磁場分量。根據安培定則,環形電流外部磁場方向向北可知,B正確。A圖在地表上空產生的磁場方向向南,故A錯誤。C、D兩圖在地表上空產生的磁場方向沿東西方向,故C、D錯誤。2.C解析設導線P和Q在a點處產生磁場的磁感應強度B1、B2的大小為B,如圖甲所示,兩磁感應強度的夾角為60°,可知合磁感應強度大小為B,方向水平向右,所以勻強磁場的磁感應強度B0=B,方向水平向左;P中的電流反向后,導線P和Q在a點處產生磁場的磁感應強度B1'、B2'如圖乙所示,各自大小仍為B,夾角為120°,則其合磁感應強度大小仍為B,方向豎直向上,與原勻強磁場B0合成后,總的磁感應強度大小為B總=B0,C正確。3.D解析由于P、Q通以同向電流,據“同向電流相吸,異向電流相斥”可知,P、Q是相互吸引的,P、Q之間的相互吸引力遵循牛頓第三定律,總是等大、反向。4.C解析在導線中通有沿南向北的恒定電流I,由安培定則可判斷出通電導線下方產生了由東指向西的磁場,根據磁場疊加原理,二者的合磁場方向沿西北方向,所以小磁針轉動后再次靜止時N極指向為西偏北方向,選項C正確。5.A解析由題意,直導線周圍某點的磁感應強度的大小與電流的大小成正比,與距直導線的距離成反比。應用安培定則并結合平行四邊形定則,可知A選項正確。6.A解析將導線分為三段直導線,根據左手定則分別判斷出安培力的方向,根據F=BIL計算出安培力的大小,再求合力。導線所受合力F=(+1)BIL。7.A解析(1)電流元法如圖所示,把直線電流等效為AO'、O'O、OB三段(O'O段極短)電流元,由于O'O段電流方向與該處磁場方向平行,所以不受安培力作用;AO'段電流元所在處的磁場方向傾斜向上,根據左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外;OB段電流元所在處的磁場方向傾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于紙面向里。綜上可知導線將以OO'段為軸順時針轉動(俯視)。(2)特殊位置法把導線轉過90°的特殊位置來分析,根據左手定則判得安培力方向向下,故導線在順時針轉動的同時向下運動。綜上所述,A正確。8.BC解析指南針有N、S兩個磁極,受到地磁場的作用靜止時S極指向南方,選項A錯誤,B正確;指南針有磁性,可以與鐵塊相互吸引,選項C正確;由奧斯特實驗可知,小磁針在通電導線放置位置合適的情況下,會發生偏轉,選項D錯誤。9.BC解析“電磁炮彈”靜止在導軌上時受重力、支持力、安培力和摩擦力,其中摩擦力可能沿導軌向上,也可能沿導軌向下,由平衡條件可有mgsinθ±Ff=IdB,又Ffmax=μmgcosθ,代入數據可得到2.2A≤I≤3.8A,由閉合電路歐姆定律I=,解得3.3Ω≤R≤7.10.AD解析選金屬棒MN為研究對象,其受力情況如圖所示。根據平衡條件及三角形知識可得tanθ=,所以當棒中的電流I、磁感應強度B變大時,θ角變大,A、D正確;當金屬棒質量m變大時,θ角變小,C錯誤;θ角的大小與懸線的長短無關,B錯誤。11.AD解析由于矩形線圈是由一根漆包線繞制而成,電流在環形線圈中通過,把左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉或者把左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉、右轉軸下側的絕緣漆刮掉,這樣在半個周期內受到安培力作用而轉動,在另半個周期內靠慣性轉動,故選項A、D做法可行;把左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉,這樣在半個周期內安培力是動力,另半個周期內安培力是阻力,阻礙線圈的轉動,故選項B做法不可行;把左轉軸上側的絕緣漆刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉,線圈中沒有電流,線圈不受安培力作用,不能轉動,故選項C做法不可行。12.解析依題意,開關閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下。開關斷開時,兩彈簧各自相對于其原長伸長了Δl1=0.2kΔl1=mg①式中,m為金屬棒的質量,k是彈簧的勁度系數,g是重力加速度的大小。開關閉合后,金屬棒所受安培力的大小為F=IBl0②式中,I是回路電流,l0是金屬棒的長度。兩彈簧各自再伸長了Δl2=0.32k(Δl1+Δl2)=mg+F③由歐姆定律有