(北京专用)2019版高考物理一轮复习 第十一章 磁场 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用检测

第1讲磁场的描述磁场对电流的作用基础巩固1.(2016北京理综,17,6分)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2.设想地磁场是由地球内部的环形电流形成的,那么这一环形电流的方向应该是( )3.(2016北京顺义一模,18)如图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=0.1 T的匀强磁场中,C、O间距离为10 cm。

当安培力为0.2 N时,闸刀开关会自动跳开。

则要使闸刀开关能跳开,通过CO的电流的大小和方向为( )A.电流大小为20 A,电流方向O→CB.电流大小为20 A,电流方向C→OC.电流大小为2 A,电流方向O→CD.电流大小为2 A,电流方向C→O4.如图所示,A、B、C是等边三角形的三个顶点,O是A、B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5.(2017北京朝阳期末,4,3分)如图所示,一金属直棒MN两端接有细导线悬挂于线圈上方,为使MN垂直纸面向外运动,可以将( )A.a、c端接电源正极,b、d端接电源负极B.a、d端接电源正极,b、c端接电源负极C.b、d端接电源正极,a、c端接电源负极D.b、c端用导线连接,a接电源正极,d端接电源负极6.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( )7.(2017北京海淀期末,14)如图所示,两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置,它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ=37°,两导轨之间的距离L=0.50 m。

一根质量m=0.20 kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,且接触良好,整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中。

在导轨的上端接有电动势E=36 V、内阻r=1.6 Ω的直流电源和电阻箱R。

已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计,sin37°=0.60,cos 37°=0.80,重力加速度g=10 m/s2。

(1)若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计,当电阻箱接入电路中的电阻R1=2.0 Ω时,金属杆ab 静止在导轨上。

①如果磁场方向竖直向下,求满足条件的磁感应强度的大小;②如果磁场的方向可以随意调整,求满足条件的磁感应强度的最小值及方向;(2)如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略,整套装置处于垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度大小B=0.40 T的匀强磁场中,当电阻箱接入电路中的电阻值R2=3.4 Ω时,金属杆ab仍保持静止,求此时金属杆ab受到的摩擦力f大小及方向。

综合提能1.如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。

在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。

如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为( )A.0B.B0C.B0D.2B02.如图,一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。

开关闭合后导体棒受到的安培力方向( )A.向上B.向下C.向左D.向右3.(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。

矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。

将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。

为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将( )A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉4.(2017北京东城二模,24,20分)我们知道:电流周围有磁场。

图1所示为环形电流周围磁场的分布情况。

根据电磁学理论可知,半径为R、电流为I的环形电流中心处的磁感应强度大小B=k,其中k为已知常量。

图1(1)正切电流计是19世纪发明的一种仪器,它可以利用小磁针的偏转来测量电流。

图2为其结构示意图,在一个竖直放置、半径为r、匝数为N的圆形线圈的圆心O处,图2放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小磁针(带有刻度盘)。

线圈未通电流时,小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致,调整线圈方位,使其与静止的小磁针在同一竖直平面内。

给线圈通上待测电流后,小磁针偏转了α角。

已知仪器所在处地磁场的磁感应强度水平分量大小为B C。

求:a.待测电流在圆心O处产生的磁感应强度B O的大小;b.待测电流I x的大小。

(2)电流的本质是电荷的定向移动,电流可以产生磁场意味着运动的电荷也可以产生磁场。

如图3所示,一个电荷量为q的点电荷以速度v运动,这将在与速度垂直的方向上、与点电荷相距为d的A点产生磁场。

请你利用上面电流产生磁场的规律,自己构建模型,求出该点电荷在此时的运动将在A点产生的磁场的磁感应强度大小B A。

图3答案精解精析基础巩固1.C 由题意可知,地理南、北极与地磁场的南、北极不重合,存在磁偏角,A正确。

磁感线是闭合的,再由图可推知地球内部存在磁场,地磁南极在地理北极附近,故B正确。

只有赤道上方附近的磁感线与地面平行,故C错误。

射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁场方向不平行,故地磁场对其有力的作用,这是磁场的基本性质,故D正确。

选C。

2.A 地磁的北极在地理的南极附近,由于地球绕地轴自西向东旋转,故地球上所带电荷的运动形成了一个环形电流,根据安培定则可知右手的拇指指向地理的南极附近,则弯曲的四指的指向是自东向西,故环形电流的方向应该由东向西,故A正确,B、C、D错误。

3.A 根据安培力的计算公式有F=BIL,则I== A=20 A,根据左手定则可知,电流方向由O到C,故A正确。

4.A 由安培定则及对称性可知A、B、C处三条长直导线在O点处产生的合磁感应强度方向水平向左,再由左手定则可判断O点的通电直导线受到的安培力沿y轴正方向,故A正确。

5.B a、c接电源正极,b、d接电源负极时,直棒MN中电流方向为M→N,螺线管中的电流方向为c→d,由右手螺旋定则判断可知,螺线管中电流在其上方产生的磁场方向向下,由左手定则判断,此时MN受垂直纸面向里的安培力,MN将垂直纸面向里运动,A错误;a、d接电源正极,b、c接电源负极时,直棒MN中电流方向为M→N,螺线管中的电流方向为d→c,由右手螺旋定则判断可知,螺线管中电流在其上方产生的磁场方向向上,由左手定则判断,此时MN受垂直纸面向外的安培力,将垂直纸面向外运动,B正确;b、d接电源正极,a、c接电源负极时,直棒MN中电流方向为N→M,螺线管中的电流方向为d→c,由右手螺旋定则判断可知,螺线管中电流在其上方产生的磁场方向向上,由左手定则判断,此时MN受垂直纸面向里的安培力,将垂直纸面向里运动,C错误;b、c用导线连接,a接电源正极,d接电源负极时,直棒MN中电流方向为M→N,螺线管中的电流方向为c→d,由右手螺旋定则判断可知,螺线管中电流在其上方产生的磁场方向向下,由左手定则判断,此时MN受垂直纸面向里的安培力,将垂直纸面向里运动,D错误。

6.A 天平处于平衡状态,说明线圈受到的重力和安培力的合力等于两侧砝码重力差,根据安培力公式F=BIL,知选项A中线圈在磁场中有效长度最大,所受安培力最大,磁场发生微小变化,安培力变化最大,天平最容易失去平衡,选项A符合题意。

7.答案(1)①0.30 T②0.24 T方向垂直于导轨平面斜向下(2)0.24 N 方向沿导轨平面斜向下解析(1)①设通过金属杆ab的电流为I1,根据闭合电路欧姆定律可知:I1=。

设磁感应强度为B1,由安培定则可知金属杆ab受安培力水平向右,金属杆ab受力如图甲所示。

图甲对金属杆ab,根据共点力平衡条件有:B1I1L=mg tan θ解得:B1==0.30 T②根据共点力平衡条件可知,最小的安培力方向应沿导轨平面斜向上,金属杆ab受力如图乙所示。

图乙设磁感应强度的最小值为B2,对金属杆ab,根据共点力平衡条件有:B2I1L=mg sin θ解得:B2==0.24 T根据左手定则可判断出,此时磁场的方向垂直于导轨平面斜向下。

(2)设通过金属杆ab的电流为I2,根据闭合电路欧姆定律可知:I2=假设金属杆ab受到的摩擦力方向沿导轨平面向下,根据共点力平衡条件有:BI2L=mg sin θ+f解得:f=0.24 N结果为正,说明假设成立,摩擦力方向沿导轨平面斜向下。

综合提能1.C 两导线中通电流I时,两电流在a点处的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度的矢量和为0,则两电流磁感应强度的矢量和为-B0,如图甲得B=B0。

P中电流反向后,如图乙,B合=B=B0,B合与B0的矢量和为B 总=B0,故C项正确。

甲乙2.D 根据图中的电流方向,由安培定则知U形铁芯下端为N极,上端为S极,ab中的电流方向为a→b,由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右,选项D正确。

3.AD 要使线圈在磁场中开始转动,则线圈中必有电流通过,电路必须接通,故左右转轴下侧的绝缘漆都必须刮掉;但如果上侧的绝缘漆也都刮掉,当线圈转过180°时,靠近磁极的导线与开始时靠近磁极的导线中的电流方向相反,受到的安培力相反,线圈向原来的反方向转动,线圈最终做往返运动,要使线圈连续转动,当线圈转过180°时,线圈中不能有电流通过,依靠惯性转动到初始位置再接通电路即可实现连续转动,故左、右转轴的上侧不能都刮掉,故选项A、D正确。

4.答案(1)a.B C tan α b.(2)解析(1)a.地磁场磁感应强度的水平分量BC与B O的关系如图所示。

有B O=B C tan α①b.由题可知B O=k②可得I x=(2)电流为I、半径为d的环形电流,可以看做是由Z个电荷量为q的点电荷,以相同的速率v沿半径为d的圆周做同方向定向移动而形成的。

在Δt时间内通过环上某横截面的电荷量ΔQ=×vΔt③电流I==④环心处的磁感应强度大小可以写成:B=k=⑤而这个磁场可以看做是由Z个电荷量为q的点电荷共同产生的,且由对称性可知每个点电荷在环心处产生的磁感应强度相同(均为B A),所以有B=ZB A⑥点电荷在A点产生的磁场的磁感应强度大小B A=。