人教版物理八下9.2《电与磁》二 磁场PPT同步测试20

磁场及磁场对电流的作用
1．关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的有（）A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于错误!
B．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度可能大于或等于错误!
C．磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大
D．磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同
2．（2010·武汉联考)关于磁感线的描述，正确的是 ( )
A．磁铁的磁感线从N极出发，终止于S极
B．利用磁感线疏密程度可定性地描述磁场中两点相对强弱
C．磁铁周围小铁屑有规则的排列，正是磁感线真实存在的证明
D．不管有几个磁体放在某一空间，在空间任一点绝无两根（或多根)磁感线相交3．(2010年广东六校联考）一段长0.2 m，通过2.5 A电流的直导线,关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是( ）
A．如果B＝2 T，F一定是1 N
B．如果F＝0，B也一定为零
C．如果B＝4 T，F有可能是1 N
D．如果F有最大值时，通电导线一定与B平行
4．在匀强磁场的同一位置，先后放入长度相等的两根直导线a和b，a、b导线的方向与磁场方向垂直，但两导线中的电流大小不同，图1表示导线所受安培力F与通电电流I的关系，a、b各自有一组F、I的数值，在图象中各描一个点,其中正确的是
（)
图1
5．如图4所示，真空中两点电荷＋q和－q以共同的角速度绕轴OO′匀速运动，P点距＋q 近,则P点磁感应强度的方向为 ( )
A．沿O′O向上
B．沿OO′向下
C．从＋q指向－q
D．磁感应强度为0
6．如图6所示,一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放
一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时,线圈将（)
A．a端向纸内、b端向纸外转动，且靠近导线
B．a端向纸内、b端向纸外转动，且远离导线
C．b端向纸内、a端向纸外转动，且靠近导线
D．b端向纸内、a端向纸外转动，且远离导线
7．如图7甲所示，电流恒定的通电直导线MN垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上,电流方向由M指向N，在两导轨间存在着竖直磁场,取垂直于纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是（)
A．在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运
动
B．在最初的一个周期内,导线一直向左运动
C．在最初的半个周期内,导线的加速度先增大后
减小
D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小
8．一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠近S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图11－1－24中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是( ）
A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向右的摩擦力 D．磁铁受到向左的摩擦力
9．在磁感应强度为B0
、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根
长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图4所示，a、b、c、
d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中
（）
A．b、d两点的磁感应强度大小相等
B．a、b两点的磁感应强度大小相等
C．c点的磁感应强度的值最小
D．b点的磁感应强度的值最大
10．如图11－1－23所示，两个完全相同的通电圆环A、B圆心O重合、圆面相
互垂直的放置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处
独立产生的磁感应强度都为B0,则O处的磁感应强度大小为（）
A．0 B．2B0
C。

错误!B0 D．无法确定
11。

如图7所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量
为m的直导体棒．当导体棒中的电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面
内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中,关于B的大小的变化，正
确的是（)
A．逐渐增大B．逐渐减小
C．先减小后增大D．先增大后减小
12。

（2010·郑州模拟）如图8所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根
竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导
轨间的动摩擦因数为μ，现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，
且电流大小与时间成正比，即I＝kt,其中k为正恒量．若金属棒与导轨
始终垂直，则如图9所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，
正确的是（)
图9
13．（2010年杭州质检)如图11－1－20所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°。

金属杆ab垂直导
轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为
B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab
刚好处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取
的措施是（）
A．增大磁感应强度B
图11－1－24
B．调节滑动变阻器使电流减小
C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ
D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变
14．（2009年黄冈模拟）如图11－1－21所示,两根无限长的平
行导线a和b水平放置，两导线中通以方向相反、大小不等的恒
定电流,且I a>I b。

当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B
时；导线a恰好不再受安培力的作用．则与加磁场B以前相比较
（）
A．b也恰好不再受安培力的作用
图11－1－21 B．b受的安培力小于原来安培力的2倍,方向竖直向上
C．b受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下
D．b受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下
15．(2010年济南模拟）如图11－1－22所示，质量m的回形针系在
细线下端被磁铁吸引保持静止,此时细线与竖直方向的夹角为θ，则
下列说法正确的是( ）
A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mg tanθ
B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mg cosθ
C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引
了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了
D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引
了,原因是回形针加热后,分子电流消失了
二、计算题
16．. 如图10所示，电源电动势E＝2 V,内电阻r＝0.5 Ω，竖直导轨电阻可忽略,
金属棒的质量m＝0.1 kg，电阻R＝0。

5 Ω，它与导轨的动摩擦因数μ＝0.4,有
效长度为L＝0。

2 m,为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动，我们施一与纸面成
30°向里且与金属棒垂直的磁场，问磁场方向是斜向上还是斜向下？磁感应强度B
的范围是多大？（g＝10 m/s2)
17.如图甲所示，质量为0。

04 kg，电阻为R＝2 Ω的导体杆置于倾角为θ＝30°的平行粗
糙导轨上，导轨宽度L＝0.4 m,电阻R0＝1 Ω.不加磁场时，若向下轻推导体杆，可刚好沿
导轨匀速下滑．现将导体杆静止放在导轨上，距底边长为d＝0.3 m,加上垂直导轨方向的磁
感应强度大小按图乙规律变化的磁场，求从加上磁场开始到杆刚要运动所需的时间是多少？（最大静摩擦力等于滑动
摩擦力）
18．如图9所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态,位于垂直于纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通以0.4 A
电流时，弹簧
恰好不伸长，求：
(1）匀强磁场的磁感应强度是多大?
(2)当金属棒中通过大小为0。

2 A，方向由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm，
如果电流方向由b到a,而电流大小不变，弹簧伸长又是多少？
19．在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ，导轨间距为d，导轨和电路的连接如图10所示．在导轨的MP端放置着一根金属棒，与导轨垂直且接触良好．空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。

将开关S1闭合,S2断开，电压表和电流表的示数分别为U1和I1，金属棒仍处于静止状态；再将开关S2闭合，
电压表和电流表的示数分别为U2和I2，金属棒在导轨上由静
止开始运动，运动过程中金属棒始终与导轨垂直．设金属棒的
质量为m，金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ.忽略导轨的
电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为
g,求:
(1)金属棒到达NQ端时的速度大小;
（2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热
量．
20．如图所示，两根相距L＝1.0 m的光滑平行金属导轨水平固定放置，导轨距水平地面H ＝0。

8 m，导轨的左端通过开关连接一电动势E＝4.0 V、内阻r＝1.0 Ω的电源，在导轨上横跨一质量m＝0.5 kg、有效电阻R＝1。

0 Ω的金属
棒，不计导轨电阻，整个装置处在磁感应强度B＝0.5 T、
方向竖直向上的匀强磁场中．将开关接通后，金属棒在
磁场力的作用下沿导轨向右滑动，最终滑离导轨．（g取
10 m/s2）
（1)求金属棒在滑动过程中的最大加速度．
（2）若金属棒离开导轨后的水平射程为s＝0.8 m，则
从闭合开关到金属棒离开导轨，在此过程中金属棒上产
生的焦耳热为多少？
参考答案：
1。

解析：判断磁感应强度的大小，需要在电流元受力最大的前提下进行,选项A 、B 中的力F 可能小于或等于最大受力，因此，磁感应强度B 可能大于或等于错误!；电流元在磁场中受力与其放置方向有关，因此电流元受力大的地方,磁感应强度不一定大；磁场的方向规定为小磁针静止时N 极所指的方向，与电流元受力方向不相同．综上所述，B 项正确． 答案：B
2. 解析：磁感线是为了形象地描述磁场强弱而引入的假想线，实际上并不存在，它每一点的切线方向就是该点的磁场方向,利用它的疏密程度来表示磁场的强弱，它是一个闭合曲线，在磁体外部磁感线是从磁体的N 极出来，进入磁体的S 极．任意两条磁感线都不相交，故B 、D 正确．
答案：BD
3。

解析：选C 。

当导线与磁场方向垂直放置时，F ＝BIL ，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F ＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F 〈BIL ，A 、D 不正确，C 正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F 无关，B 不正确．
4. 解析：由于导线与磁场垂直,故F ＝BIL ，而a 、b 两导线的L 相同，B 相同，所以F ∝I ，因此选项D 正确．
5. 解析：电荷的定向移动形成电流，当两个点电荷匀速转动时,相当于产生两个环形电流，由I ＝q t
知两个电荷产生的等效电流大小相等,＋q 产生的电流形成的磁场在P 点方向向上,－q 产生的电流形成的磁场在P 点方向向下，但由于P 点离＋q 近,因此P 点磁感应强度方向应沿O ′O 向上，故选项A 正确．
答案：A
6. 解析：弓形通电线圈圆弧部分不受磁场力，直线部分上半部受磁场力指向纸内，下半部分受磁场力指向纸外，导致线圈转动．当转到弓形线圈平面与直导线趋于平行时，由于直线电流的磁场随着离开导线距离的增加而减弱，线圈直线部分所受安培力大于圆弧部分,因此线圈受直导线的吸引而靠近导线．故A 项正确．
答案：A
7. 解析：由安培力的表达式F ＝BIL 结合图乙可知，安培力F 在一个周期内随磁感应强度B 的变化而变化，在前错误!周期内,安培力F 方向不变,大小变小，加速度方向不变，大小变小,由于初速度为零，所以在水平方向上做变加速直线运动；在错误!周期到错误!周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，由小变大,加速度方向改变，由小变大，速度减小，至错误!
周期时速度减小到零，所以D 正确,C 错;而后在12
周期到错误!周期内,MN 反向加速,在一个周期结束时又回到原来的位置，所以A 正确，B 错．
答案：AD
8. 解析：选AD.如图所示,通电后，由左手定则判断出导
体棒受到斜向左下的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁
受到导体棒的作用力应斜向右上，所以在通电的一瞬间,
磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A 、
D 正确．
9。

解析：通电直导线在c 点的磁感应强度方向与B 0的方向相反,b 、d 两点的磁感应强度方向与B 0垂直，故b 、d 两点磁感应强度大小相等，a 点的磁感应强度方向与 B 0同向,由磁场的叠加知c 点的合磁感应强度最小．A 、C 项正确．
答案：AC
10. 解析：选C 。

根据右手螺旋定则可知，图中A 环在圆心O 处产生的磁感应强度的方向是垂直纸面向里，B 环在圆心O 处产生的磁感应强度的方向是竖直向下．根据平行四边形定则可知，圆心O 处磁感应强度大小为错误!B 0。

11. 解析：导体棒受三个力，三力构成的矢量三角形如图所示．安培力
的大小变化从图中即可看出是先减小后增大，由F＝BIL知，B的大小应是先减小后增大，只有C正确．
答案：C
12. 解析：当F f＝μBIL＝μBLkt〈mg时，棒沿导轨向下加速；当F f＝μBLkt〉mg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，棒所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为F f＝μBLk t；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为F f＝mg，故选项C正确．
答案：C
13。

解析：选A.对金属杆受力分析,沿导轨方向:错误!－mg sin θ＝0，若想让金属杆向上运动,则错误!增大，A正确，B错误；若增大θ，则mg sin θ增大，C错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向,D错误
14。

解析：选D.当a不受安培力时，I b产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零,此时判断出所加磁场方向为垂直纸面向外，因I a>I b，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里，b受安培力向下，且比原来小．故选项D正确．
15。

解析：选C。

回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定,拉力大小也不能确定，故A、B错误；对回形针加热,回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误．
16．解析：以静止的金属棒为研究对象,其侧视的受力分析如图所示.若摩擦力方向向上，则B1IL sin30°＋μB1IL cos30°＝mg。

若摩擦力方向向下，则
B2IL sin30°－μB2I Lcos30°＝mg,
其中电流I＝E/(R＋r）
代入数据得:B1＝3 T，B2＝16.3 T，
故所求磁感应强度的范围是3 T≤B≤16.3 T；
根据左手定则可知其方向应斜向下.
答案：斜向下 3 T≤B≤16。

3 T
17．解析：设滑动摩擦力为F f，匀速下滑时mg sin θ＝F f开始时静摩擦力的方向沿导轨向上，随安培力增大，静摩擦力逐渐减小到零后反向．当刚要运动时，有ILB＝mg sin θ＋F f 又I＝错误!，E＝错误!
由图知B＝(1＋0。

5t)T，联立并代入数据解得t＝98 s.
答案:98 s
18．解析：(1）当ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等时，弹簧不伸长,由BIL＝mg可得出磁感应强度：
B＝错误!＝错误! T＝0.49 T
（2）当大小为0.2 A的电流由a流向b时，ab棒受到两根弹簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用,处于平衡状态．
根据平衡条件有：2kx1＝mg－BI1L①
当电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用下处于平衡,有:
2kx2＝mg＋BI2L②
①②两式相除并整理,得弹簧伸长x2为：
x2＝错误!x1
＝错误!×1 cm
＝3 cm。

答案:(1）0.49 T (2)3 cm
19．解析：(1)当通过金属棒的电流为I2时，金属棒在导轨上做匀加速运动，设加速度为a，根据牛顿第二定律，BdI2－μmg＝ma
设金属棒到达NQ端时的速度为v，根据运动学公式，
v 2＝2aL ，
由以上两式解得：v ＝错误!.
（2)当金属棒静止不动时，金属棒的电阻r ＝错误!，设金属棒在导轨上运动的时间为t ，电流在金属棒中产生的热量为Q ，根据焦耳定律，Q ＝I 错误!rt
根据运动学公式，L ＝错误!t ，将（1)的结果代入，解得
Q ＝I 2，2U 1I 1
错误!. 答案：(1） 错误!
（2）I 错误!错误!错误!
20．解析：(1）开关刚闭合的瞬间金属棒上通过的电流最大，棒的加速度最大
则F 安＝BIL ＝BEL R ＋r
由牛顿第二定律，可得a ＝错误!＝2 m/s 2.
(2）金属棒脱离导轨后做平抛运动，设平抛的初速度为v 0，有v 0＝错误!＝s 错误! 解得v 0＝2 m/s
导体棒向右滑行的过程中，由于电磁感应,回路电流是变化的，设滑行的时间为t 1,回路平均电流为错误!，由动量定理有B 错误!Lt 1＝mv 0
可得通过回路的电荷量q ＝I t 1＝2 C
此过程中消耗的电能为：
E 电＝qE ＝8 J
又由能量守恒定律有：
E 电＝错误!mv 02＋Q 棒＋Q 内
因R ＝r ，由焦耳定律可得:Q 棒＝Q 内
故金属棒上产生的焦耳热Q 棒＝3.5 J 。

答案:(1)2 m/s 2 (2)3.5 J。