(浙江专用)高考物理一轮复习 第八章 磁场第一节磁场的描述磁场对电流的作用课时作业

课时作业24 磁场的描述磁场对电流的作用一、不定项选择题
1．下列说法中正确的是( )
A．由B＝F
Il
可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力F成正比B．一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向
C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零
D．磁感应强度为零处，一小段通电导线在该处不受磁场力
2．(2012·北京东城区检测)下列各图中，用带箭头的细实线标出了通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是( )
3．如图，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与磁铁垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则( )
A．磁铁对桌面的压力增大B．磁铁对桌面的压力减小
C．桌面对磁铁没有摩擦力D．磁铁所受的合力不变
4．如图所示，在水平放置的光滑绝缘杆ab上，挂有两个相同的金属环M和N。

当两环均通以图示的相同方向的电流时，分析下列说法中正确的是( )
A．两环静止不动B．两环互相靠近
C．两环互相远离D．两环同时向左运动
5.两根长直导线a、b平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中O点为两根导线ab连线的中点，M、N为ab的中垂线上的两点且与a、b等距，两导线中通有等大、同向的恒定电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法中正确的是( )
A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿ON指向O点
6．某专家设计了一种新型电磁船，它不需螺旋桨推进器，航行时平稳而无声。

这种船的船体上安装一组强大的超导线圈，在两侧船舷装上一对电池，导电的海水在磁场力作用下即会推动船舶前进。

如图所示是超导电磁船的简化原理图，AB和CD是与电池相连的导体(A、
B、C、D分别接电池的负极和正极)，磁场由超导线圈产生。

以下说法正确的是( )
A．船体向左运动
B．船体向右运动
C．无法断定船体向哪个方向运动
D．这种新型电磁船会由于良好的动力性能而提高船速
7.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
8．电磁轨道炮工作原理如图所示。

待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。

电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。

轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。

通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。

现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( )
A．只将轨道长度l变为原来的2倍
B．只将电流I增加至原来的2倍
C．只将弹体质量减至原来的一半
D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度l变为原来的2倍，其他量不变
二、非选择题
9.如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源，电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为l的导体棒呈水平放于导轨上，并将导体棒由静止释放，求导体棒在释放的瞬间加速度的大小。

10.在倾角为α的光滑斜面上，放置一通有电流I、长为L、质量为m的导体棒，如图所示。

试求：
(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。

(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向。

11．如图所示，质量为60 g的铜棒长为a＝20 cm，棒两端与长为l＝30 cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B＝0.5 T、竖直向上的匀强磁场中，当棒中通过恒定电流I后，铜棒向上摆动，最大偏角θ＝60°，g取10 m/s2，求：
(1)铜棒中电流I的大小及方向；
(2)铜棒在摆动过程中的最大速度(结果保留一位有效数字)。

参考答案
1．D 2.D 解析：通电直导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，并且这些同心圆都在跟导线垂直的平面内，电流方向与磁感线方向间的关系可由安培定则确定，让伸直的大拇指指向导线中电流方向，弯曲四指的方向即为磁感线的环绕方向，所以D 正确。

3．ACD 解析：以导线为研究对象，导线受到的安培力竖直向上，根据作用力与反作用力的关系，磁铁受到的导线的作用力竖直向下，故磁铁对桌面的压力增大，A 正确， B 错误；磁铁在桌面上无相对运动或相对运动趋势，故桌面对磁铁没有摩擦力，C 正确；磁铁仍然处于静止状态，合力仍为零，故D 正确。

4．B 解析：两环为同向电流，相互吸引，故相互靠近，B 正确。

5．B 解析：由安培定则、通电直导线周围磁场分布特点及矢量的合成知，B M 垂直MN 向下，B N 垂直MN 向上，且B M ＝B N ；而O 点的磁感应强度B O ＝0，B 对，A 、C 错；若在N 点放一小磁针，静止时其北极垂直MN 向上。

6．BD 解析：导电的海水的电流方向垂直AB 方向向上，海水所受的安培力方向水平向左，故船体上的超导线圈所受的作用力向右，故推动船体向右运动，B 、D 正确。

7．AC 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。

8．BD 解析：由题意可知，B ＝kI ，设轨道宽为D ，则F 安＝BID ＝kI 2D ，由动能定理得，
F 安·l＝12m v 2，联立以上式子解得，v ＝2kI 2dl m
，选项B 、D 正确。

9．答案：g sin θ－BEl cos θm(R ＋r)
解析：从B 向a 看，画出侧视图受力如图所示，导体棒受重力mg 、支持力FN 和安培力F ，由牛顿第二定律：
mgsin θ－Fcos θ=ma ，而 F=BIl ，I=E R r +，所以加速度a=gsin θ－cos ()BEl m R r θ+ 10．答案：(1)mg sin αIL 垂直于斜面向上 (2)mg IL
水平向左
解析：欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度的方向应垂直于斜面向上，导体棒受力如图。

欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的方向应水平向左，导体棒受力方向竖直向上，受力大小恰等于棒的重力。

11．答案：(1)2 3 A 方向向左 (2)1 m/s
解析：(1)因铜棒的最大摆角为θ＝60°，由运动对称性可知，铜棒上摆30°时速度达到最大，此处铜棒所受的合力为零。

对铜棒受力分析如图所示，由左手定则可知，电流的方向向左。

由平衡条件有BIa ＝mg tan 30°，代入数据得I ＝2 3 A 。

(2)当铜棒上摆30°时速度达到最大，设最大速度为v ，由动能定理可得
BIa×l 2－mgl(1－cos 30°)＝12
m v 2 而BIa ＝mg tan 30°，结合以上两式得
v 2＝gl tan 30°－2gl(1－cos 30°)
代入数据得：v ＝1 m/s 。