第八章第1单元磁场的描述磁场对电流的作用

1第八章第1单元磁场的描述、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所受安培力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，所受安培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所受安培力的大小和方向无关2.如图1所示，一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A．N极竖直向上B．N极竖直向下图1C．N极沿轴线向左D．N极沿轴线向右3．在赤道上某处有一支避雷针。当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流，则地磁场对避雷针的作用力的方向为()A．正东B．正西C．正南D．正北4.如图2所示为一种自动跳闸的闸刀开关示意图，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1T的匀强磁场中，CO间距离10cm。当磁场力为0.2N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()A．电流方向C→OB．电流方向O→C图2C．电流大小为1AD．电流大小为0.5A5.如图3所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出()A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大图3D.弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大26．如图4所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成。当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度。下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是()图4图5二、不定项选择题7.如图6所示，有一四面体OABC处在Ox方向的匀强磁场中，下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是()A．穿过AOB面的磁通量为零B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等C．穿过AOC面的磁通量为零图6D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量8.如图7所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，V形通电导线受到的安培力大小为()A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl图79.如图8所示，MN、PQ为水平放置的平行导轨，通电导体棒ab垂直放置在导轨上，已知导体棒质量m＝1kg，长l＝2.0m，通过的电流I＝5.0A，方向如图所示，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝33。若使导体棒水平向右匀速运动，要求轨道内所加与导体棒ab图8垂直的匀强磁场最小，则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g＝10m/s2)()A．30°B．45°C．60°D．90°310．如图9所示，光滑的平行导轨与电源连接后，与水平方向成θ角倾斜放置，导轨上另放一个质量为m的金属导体棒。当S闭合后，在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，图中分别加了不同方向的磁场，其中一定不能平衡的是()图9三、非选择题11.如图10所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3kg，棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？图10(g＝10m/s2)12.如图11所示为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中没有电流图11通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流大小。(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k＝2.0N/m，ab＝0.20m，cb＝0.05m，B＝0.20T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？4详解答案一、单项选择题1．解析：因为磁场中某点的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，所以A选项错，D选项正确；因为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B选项错；对C选项，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，安培力是不相同的(导线与磁场垂直时所受安培力最大，与磁场平行时所受安培力为零)，而C选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以C选项错。答案：D2．解析：因环形导线等效电流与旋转方向相反，由安培定则可知，在OO′产生的磁场从右向左，故小磁针N极沿轴线向左，选项C正确。答案：C3．解析：避雷针放电产生的电流为自下而上，根据左手定则可判断安培力的方向为正西。答案：B4．解析：要使闸刀断开，闸刀应受一向左的磁场力，由左手定则可知电流方向应由O→C，由F＝BIL，代入数据得F＝0.2N时，I＝2A。答案：B5．解析：如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则，直导线受向下的安培力，由力的作用是相互的，条形磁铁受向上的作用力。故A正确。答案：A6．解析：要使电磁炮弹加速，则炮弹应受向右的安培力。由左手定则可知：磁场方向应为垂直纸面向外。B正确。答案：B二、不定项选择题7．解析：利用Φ＝BS或Φ＝BS⊥，求得穿过AOB面和AOC面的磁通量为零，穿过BOC面和ABC面的磁通量相等，故选A、B、C。5答案：ABC8．解析：V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力F＝BIl，答案为C。解答本题也可用等效长度法，V形导线的有效长度为l，所受安培力为BIl，C正确。答案：C9．解析：对导体棒进行受力分析，如图所示，受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、与运动方向相反的摩擦力，故要使导体棒匀速直线运动，则安培力需为动力，则设磁场方向与轨道平面成θ角向左斜向上，由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方，如图所示，则BIlsinθ＝μFN①，FN＋BIlcosθ＝mg②，联立①、②式可得：B＝μsinθ＋μcosθ·mgIl＝1232sinθ＋12cosθ＝12sinθ＋30°，故θ＝60°时，磁感应强度最小。答案：C10．解析：四种情况的受力分别如图所示：A、C都有可能平衡，D中如果重力与安培力刚好大小相等，则导体棒与导轨间没有压力，可以平衡，B合外力不可能为零。答案：B三、非选择题11．解析：导体棒ab受力，由平衡条件：FN＝mg①BIL－Ff－Mg＝0②又Ff＝μFN③联立①②③得I＝2A，由左手定则知电流方向由a→b。答案：2Aa→b12．解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx，则有mg＝kΔx①由①式得：Δx＝mgk。②(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，因此M端6应接正极。(3)设电流表满偏时通过MN间电流强度为Im。则有BImab＋mg＝k(cb＋Δx)③联立②③并代入数据得Im＝2.5A。④(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B′，则有2B′Imab＋mg＝k(cb＋Δx)⑤由①⑤式得：B′＝kcb2Imab⑥代入数据得：B′＝0.10T。答案：(1)mgk(2)M端(3)2.5A(4)0.10T