1、第九章 磁 场第一讲 磁场的性质 磁场对电流的作用课时跟踪练A 组 基础巩固1. (2018日照模拟)如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c 三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( )Aa、b、c 的 N 极都向纸里转B b 的 N 极向纸外转，而 a、c 的 N 极向纸里转C b、 c 的 N 极都向纸里转，而 a 的 N 极向纸外转Db 的 N 极向纸里转，而 a、c 的 N 极向纸外转解析：由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放
2、在该点的小磁针静止时 N 极的指向，所以 b 的 N 极向纸外转，a、c的 N 极向纸里转答案：B2. (2015江苏卷 )如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )解析：由题意知，当处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长，根据 FBIL 知受安培力越大，越容易失去平衡，由图知选项 A 中导体的有效长度最大，所以 A 正确答案：A3. (2018张家口模拟)如图所示，A、B、C 是等边三角形的三个顶点，O 是 A、B
3、连线的中点以 O 为坐标原点，A、B 连线为 x 轴，O、C 连线为 y 轴，建立坐标系过 A、B、 C、O 四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流则过 O 点的通电直导线所受安培力的方向为( )A沿 y 轴正方向 B沿 y 轴负方向C沿 x 轴正方向 D沿 x 轴负方向解析：由题图可知，过 A 点和 B 点的通电直导线对过 O 点的通电导线的安培力等大、反向，过 C 点的通电直导线对过 O 点的通电直导线的安培力即为其总的安培力，沿 OC 连线向上，故 A 项正确答案：A4将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平
4、面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看( )A圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁解析：该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N 极在内，S 极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得 C 项正确答案：C5. (2018衡水模拟)电流计的主要结构如图所示，固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中，并可绕轴转动铝框上绕有线圈，线圈的两端与接线柱相连有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想，可能正确的是( )解析：软铁芯被磁化后，左端为 S 极，右端为 N 极，而磁体内部的磁感线方
5、向从 S 极指向 N 极，可见 B、 D 错误；再根据磁感线不能相交，知 A 错误，C 正确答案：C6. (2018德州模拟)欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为 I 时，发现小磁针偏转了 30，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60 时，通过该导线的电流为( )A3I B2IC. I DI3解析：如图所示，设地磁场的磁感应强度为 B0，电流为 I 的导线产生的磁场的磁
6、感应强度为 B1，因为小磁针偏转了 30，则有tan 30 ；设电流为 I的直导线产生的磁场的磁感应强度为 B2，B1B0小磁针偏转了 60时，则有 tan 60 ；联立解得 B23B 1；由B2B0直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比可得，I3I，选项 A 正确答案：A7(多选 )(2017广州一模 )如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨 GH、PQ，导轨上放有一金属棒MN.现从 t0 时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即 Ikt ，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摩擦力 Ff、安培力 F、速度 v、加速度 a
7、 随时间 t变化的关系图象，可能正确的是( )解析：当从 t0 时刻起，金属棒通以 Ikt，则由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，故棒在此过程中所受的安培力大小为 FBIl BLkt；当棒向下滑动的时候，可得棒所受滑动摩擦力大小为 FfF BLkt，当棒受到的摩擦力等于重力时，速度最大，之后摩擦力继续增加，棒开始做减速运动，当速度减小为零的时候，棒受到静摩擦力的作用，大小等于重力 mg，即摩擦力在某一时间瞬间减小到 mg，且之后一直是 mg，故 A 项错误，B 项正确棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，由于速度与加速度方向相同，则做加速度减小的加速运动，加速
8、度大小为 a tg.当滑动摩擦力等于重力时，加速度为F mgm BLkm零，则速度达到最大，其动能也最大当安培力继续增大时，导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动此时加速度大小为 a tg，故 CF mgm BLkm项错误，D 项正确答案：BD8. (2018衡阳模拟)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B ，式中常量 k0，I 为电流强度，r 为距导线的距离在水平长kIr直导线 MN 正下方，矩形线圈 abcd 通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示开始时 MN 内不通电流，此时两细线内的张力均为 FT0.当 MN 通
9、以强度为 I1 的电流时，两细线内的张力均减小为 FT1，当 MN 内电流强度为 I2 时，两细线内的张力均大于 FT0.(1)分别指出强度为 I1、I 2 的电流的方向；(2)求 MN 分别通以强度为 I1 和 I2 的电流时，线框受到的安培力F1 与 F2 大小之比解析：(1) 根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，且距离导线越近，相互作用力越大，可知，I 1 的方向向左，I 2 的方向向右(2)当 MN 中的电流强度为 I 时，线圈受到的安培力大小为FkIiL ，(1r1 1r2)式中 r1、r 2 分别为 ab、cd 与 MN 的间距，i 为线圈中的电流，L为 ab、cd 的长度 .
10、F1F2 I1I2答案：(1) I1 的方向向左 I 2 的方向向右 (2)I1I2B 组 能力提升9(多选 )如图所示，通电导体棒静止于水平导轨上，棒的质量为 m，长为 L，通过的电流大小为 I 且垂直纸面向里，匀强磁场的磁感应强度 B 的方向与导轨平面成 角，则导体棒受到的 ( )A安培力大小为 BILB安培力大小为 BILsin C摩擦力大小为 BILsin D支持力大小为 mgBILcos 解析：根据安培力计算公式，FBIL，A 正确，B 错误；导体棒受力如图所示，根据平衡条件，F fBILsin ，C 正确；FNmg BIL cos ， D 错误答案：AC10(多选) (2018潍坊
11、模拟)光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关 S 与内阻不计、电动势为 E 的电源相连，右端与半径为L20 cm 的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量 m60 g、电阻 R1 、长为 L 的导体棒 ab，用长也为 L 的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度 B0.5 T，当闭合开关 S 后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成 53角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin 530.8，g 取 10 m/s2，则( )A磁场方向一定竖直向下B电源电动势 E3.0 VC导体棒在摆动过程中所受安培力 F3 ND导体棒在摆动过
12、程中电源提供的电能为 0.048 J解析：导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A 对；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知 BILLsin mgL(1 cos )0，代入数值得导体棒中的电流 I3 A，由 EIR 得电源电动势E3.0 V，B 对；由 FBIL 得导体棒在摆动过程中所受安培力F0.3 N， C 错；由能量守恒定律知电源提供的电能 W 等于电路中产生的焦耳热 Q 和导体棒重力势能的增加量 E 的和，即W QE，而 E mgL(1cos )0.048 J，D 错答案：AB11.(2015重庆卷 )音圈电机是一种应用于硬盘、光
13、驱等系统的特殊电动机如图所示是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为 L，匝数为 n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为 B，区域外的磁场忽略不计线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等某时刻线圈中电流从 P 流向 Q，大小为 I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为 v，求安培力的功率解析：(1) 线圈的右边受到磁场的安培力，共有 n 条边，故 F nBILnBIL.由左手定则，电流向外，磁场向下，安培力水平向右(2)安培力的瞬时功率为 PF vnBILv
14、.答案：(1) nBIL 方向水平向右 (2) nBILv12. (2018安阳模拟) 如图所示，在倾角为 30的斜面上，固定一宽 L 0.25 m 的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器 R.电源电动势 E 12 V，内阻 r1 ，一质量 m20 g 的金属棒 ab 与两导轨垂直并接触良好整个装置处于磁感应强度 B0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计) 金属导轨是光滑的，取 g10 m/s 2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力的大小；(2)通过金属棒的电流的大小；(3)滑动变阻器 R 接入电路中的阻值解析：(1) 金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示F 安 mgsin 30，代入数据得 F 安 0.1 N.(2)由 F 安 BIL，解得 I 0.5 A.F安BL(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为 R0，根据闭合电路欧姆定律得EI( R0r)，解得 R0 r 23 .EI答案：(1)0.1 N (2)0.5 A (3)23
