【物理】2020届一轮复习第八章第1讲　磁场及磁场对通电导线的作用力作业（江苏专用） 7页

第1讲　磁场及磁场对通电导线的作用力 一、单项选择题 ‎1.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料,下列说法不正确的是(　　)‎ A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近 C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用 答案　C　地球为一巨大的磁体,地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近,两极并不重合,故A、B项正确;且地球内部也存在磁场,只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平行,故C项错误;射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不会平行,一定受到地磁场力的作用,故D项正确。‎ ‎2.(2017江苏单科)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)‎ A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1‎ 答案　A　两个线圈的半径虽然不同,但是线圈内的匀强磁场的半径一样,则穿过两线圈的磁通量相同,故选项A正确。‎ ‎3.(2018连云港模拟)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(　　)‎ A.a、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 D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转 答案　B　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。‎ ‎4.(2018镇江学业水平测试)如图所示,水平直导线M、N中通以相反方向的电流,则导线M对N的作用力的方向为(　　)‎ A.垂直纸面向里 B.垂直纸面向外 C.平行纸面向上 D.平行纸面向下 答案　D　平行反向电流互相排斥,所以导线M对N的作用力的方向为平行纸面向下。‎ ‎5.(2018张家港模拟)如图所示,一根通电直导线放在磁感应强度B=1 T的匀强磁场中,在以导线为圆心,半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点,若a点的实际磁感应强度为0,则下列说法中正确的是(　　)‎ A.直导线中电流方向是垂直纸面向里 B.c点的实际磁感应强度也为0‎ C.d点实际磁感应强度为2 T,方向斜向下,与B夹角为45°‎ D.以上均不正确 答案　A　由题意可知,a点的磁感应强度为0,说明通电导线在a点产生的磁场的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反,即得到通电导线在a点产生的磁场的磁感应强度方向水平向左,根据安培定则判断可知,直导线中的电流方向垂直纸面向里,故A正确。通电导线在c点产生的磁感应强度大小为B=1 T,方向水平向右,与匀强磁场方向相同,则c点磁感应强度为2 T,方向与B的方向相同,故B错误。通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向下,根据磁场的叠加原理可得d点磁感应强度为Bd=‎2‎B=‎2‎ T,方向与B的方向成45°斜向下,故C错误。由上分析可知D错误。‎ ‎6.(2018江阴模拟)如图中甲、乙所示,在匀强磁场中,有两个通电线圈处于如图所示的位置,则(　　)‎ A.从上往下看,甲中的线圈顺时针转动 B.从上往下看,甲中的线圈逆时针转动 C.从上往下看,乙中的线圈顺时针转动 D.从上往下看,乙中的线圈逆时针转动 答案　D　根据题图甲所示,由左手定则可知,线圈各边所受安培力都在线圈所在平面内,线圈不会绕OO'轴转动,故A、B错误;根据题图乙所示,由左手定则可知,线圈左、右两边所受安培力分别垂直于纸面向外和向里,线圈会绕OO'轴转动,从上往下看,乙中的线圈逆时针转动,故C错误,D正确。‎ ‎7.教师在课堂上做了两个小实验,让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体”,在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,沿边缘内壁放一个圆环形电极,把它们分别与电池的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,例如盐水,如果把玻璃皿放在磁场中,液体就会旋转起来,如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧”,把一根柔软的弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触,通电后,发现弹簧不断上下振动,如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是(　　)‎ A.图甲中,如果改变磁场的方向,液体的旋转方向不变 B.图甲中,如果改变电源的正负极,液体的旋转方向不变 C.图乙中,如果改变电源的正负极,依然可以观察到弹簧不断上下振动 D.图乙中,如果将水银换成酒精,依然可以观察到弹簧不断上下振动 答案　C　图甲中,仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置,安培力方向改变,液体的旋转方向改变,故A、B均错误。图乙中,当有电流通过弹簧时,构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场,根据安培定则知,各圈导线之间都产生了相互的吸引作用,弹簧就缩短了,当弹簧的下端离开水银后,电路断开,弹簧中没有了电流,各圈导线之间失去了相互吸引力,弹簧又恢复原长,使得弹簧下端又与水银接触,弹簧中又有了电流,开始重复上述过程,可以观察到弹簧不断上下振动;如果改变电源的正负极,依然可以观察到弹簧不断上下振动;但是如果将水银换成酒精,酒精不导电,则弹簧将不再上下振动,故选项C正确,D错误。‎ ‎8.(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所示。下列哪种情况将会发生(　　)‎ 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 答案　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。‎ ‎9.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(　　)‎ 答案　A　由题意知,处于磁场中的载流线圈受安培力作用的有效长度越长,根据F=BIL知受安培力越大,磁场发生微小变化,安培力变化最大,天平越容易失去平衡,由图知选项A中载流线圈的有效长度最大,所以A正确。‎ ‎10.(2018南通调研)在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的等边三角形线框abc,磁场方向垂直于线框平面,a、c两点间接一直流电源,电流方向如图所示,则(　　)‎ A.导线ab受到的安培力大于导线ac所受的安培力 B.导线abc受到的安培力大于导线ac受到的安培力 C.线框受到的安培力的合力为零 D.线框受到的安培力的合力方向垂直于ac向下 答案　D　由并联电路知识可得,通过导线ac的电流为‎2‎‎3‎I,通过导线ab、bc的电流为‎1‎‎3‎I,则导线ab受到的安培力大小F1=‎1‎‎3‎BIL,导线ac所受的安培力大小F2=‎2‎‎3‎BIL,故A项错误;导线abc的有效长度为L,故受到的安培力大小F=‎1‎‎3‎BIL,导线ac受到的安培力F3=BIL,故A、B项错误;根据左手定则,导线abc受安培力垂直于ac向下,导线ac受到的安培力也垂直于ac向下,故线框受到的安培力的合力F合=F+F2=BIL,合力方向垂直于ac向下,故C项错误,D项正确。‎ 二、多项选择题 ‎11.(2018常熟模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示,下列说法中正确的是(　　)‎ A.a、b两处的磁感应强度大小BaBb C.一通电直导线分别放在a、b两处,所受的安培力大小一定有FaFb 答案　AD　磁感线越密,磁场越强,故A项正确,B项错误;通电导线放在a、b两处,但没有说明导线的方向与磁场的方向的关系,其所受安培力的大小关系不确定,故C项错误,D项正确。‎ ‎12.(2019无锡中学月考)如图所示,一束带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方,并与磁针方向平行,能使磁针N极转向读者,那么这束带电粒子可能是(　　)‎ A.向右飞的正离子 B.向左飞的负离子 C.向右飞的负离子 D.向左飞的正离子 答案　CD　带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方,并与磁针方向平行,能使磁针N极转向读者,则知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面向外的。依据安培定则可得,电流的方向水平向左。因此,如果这束带电粒子是正离子,则向左飞行;如果是负离子,则向右飞行。‎ ‎13.如图,两根平行长直导线相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定电流;a、b、c是导线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为l‎2‎、l和3l。关于这三点处的磁感应强度,下列判断正确的是(　　)‎ A.a处的磁感应强度大小比c处的大 B.b、c两处的磁感应强度大小相等 C.a、c两处的磁感应强度方向相同 D.b处的磁感应强度为零 答案　AD　对于通电直导线产生的磁场,根据其产生磁场的特点及安培定则,可知两导线在b处产生的磁场等大反向,合磁场为零,B项错误,D项正确;两导线在a、c处产生的磁场都是同向叠加的,但方向相反,C项错误;由于a处离导线近,a处的磁感应强度比c处的大,A项正确。‎ ‎14.(2017泰州二中月考)如图所示,在匀强磁场区域中有一光滑斜面体,在斜面体上放了一根长为L、质量为m的导线,当通以如图方向的电流后,导线恰好能保持静止,则磁感应强度B满足(　　)‎ A.B=mgIL,方向水平向左 B.B=mgsinθIL,方向垂直纸面向外 C.B=mgcosθIL,方向沿斜面向上 D.B=mgtanθIL,方向竖直向下 答案　AD　磁场方向水平向左时,安培力竖直向上,与重力平衡,有mg=BIL,解得B=mgIL,故A项正确;磁场垂直纸面向外时,由于电流与磁场方向平行,故安培力为零,不可能平衡,故B项错误;磁场沿斜面向上时,安培力垂直于斜面向上,不可能平衡,故C项错误;磁场竖直向下时,安培力水平向左,导线还受到重力和支持力,根据平衡条件和安培力公式,有mg tan θ=BIL,解得B=mgtanθIL,故D项正确。‎