与名师对话·高三课标版物理课时作业28磁场磁场对电流的作用

课时作业(二十八)磁场磁场对电流的作用1．(2012·西安联考)磁场中某处的磁感线分布如右图所示，下列说法正确的是()A．磁感应强度B a>B bB．同一通电导线在b处所受的磁场力一定比在a处大C．通电导线在b处所受磁场力的方向可能与b处磁感线的方向相同D．若在a处的通电导线垂直磁感线放置，则所受磁场力最大[解析]由于a处磁感线比b处磁感线疏，所以磁感应强度B a<B b，A错误；若在b处的通电导线平行磁感线放置，则所受磁场力为零，B错误；根据左手定则，通电导线在b处所受磁场力的方向一定垂直b处的磁感线，C错误；若在a 处的通电导线垂直磁感线放置，则所受磁场力最大，D正确．[答案] D2. (2012·海淀期末)有两根长直导线a、b互相平行放置，如右图所示为垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度，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．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零[解析]根据安培定则和磁场的叠加原理，M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项A错B对；在线段MN上只有在O点处，a、b两电流形成的磁场的磁感应强度等大反向，即只有O点处的磁感应强度为零，选项C错D 正确．[答案] BD3. (2012·安徽安庆月考)如右图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，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．a、b两点磁感应强度相同B．c、d两点磁感应强度大小相等C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最小[解析]磁感应强度是矢量，根据安培定则可确定直导线产生的磁场在a、b、c、d四点磁感应强度的方向．根据矢量合成法则，可得A、C、D错误，B正确．[答案] B4．(2012·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 NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4 T，F有可能是1 ND．如果F有最大值时，通电导线一定与B平行[解析]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、B、D不正确，C正确．[答案] C5．如右图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是()A．导线a所受合力方向水平向右B．导线c所受合力方向水平向右C．导线c所受合力方向水平向左D．导线b所受合力方向水平向左[解析]首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要注意是合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向．可以确定B是正确的．[答案] B6. (2012·黄冈中学期中)如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为N2，则以下说法正确的是() A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．N1＞N2D．N1＜N2[解析]画出导体棒所在处的磁感线方向，用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下，由牛顿第三定律可知，导体棒对条形磁铁的安培力斜向左上，所以弹簧长度将变短，N1＞N2，选项BC正确．[答案] BC7．(2012·海南卷)如右图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a，b，导轨两端e，f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是() A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动[解析]运用右手螺旋定则判断出磁场方向，运用左手定则可判断出L受力方向，BD正确．[答案] BD8．(2012·吉林检测)两条金属导轨上水平放置一根导电棒ab，处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，导电棒质量为1.2 kg，长1 m．当导电棒中通入3 A 电流时，它可在导轨上匀速滑动，若电流强度增大为5 A时，导电棒可获得2 m/s2的加速度，求装置所在处的磁感应强度的大小．[解析]导电棒匀速运动有：摩擦力等于安培力：f＝F1＝BI1L导电棒加速运动时，安培力和摩擦力的合力提供加速度：F2－f＝ma即BI2L－f＝maBI2L－BI1L＝ma即5B－3B＝1.2×2解之得B＝1.2 T[答案] 1.2 T9.如右图所示，有两根长为L 、质量为m 的细导体棒a 、b ，a 被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b 被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置，且a 、b 平行，它们之间的距离为x .当两细棒中均通以电流强度为I 的同向电流时，a 恰能在斜面上保持静止，则b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是( )A ．方向向上B ．大小为2mg 2LIC ．要使a 仍能保持静止，而减小b 在a 处的磁感应强度，可使b 上移D ．若使b 下移，a 将不能保持静止[解析] 由安培定则可知A 正确；由mg sin α＝BLI cos α知B ＝mg sin αLI cos α，B 错误；若要使B 最小，应在垂直斜面向上的方向上，所以C 、D 正确．[答案] B10．如图甲所示，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 ，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直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[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14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14周期到12周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至12周期时速度减小到零，所以D 项正确；而后在12周期到34周期内，MN 反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，即做往复运动，所以A 项正确．[答案] AD11. (2012·上海卷)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B ＝kI /r ，式中常量k >0，I 为电流强度，r 为矩导线的距离．在水平长直导线MN 正下方，矩形线圈abcd 通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂，如右图所示．开始时MN 内不通电流，此时两细线内的张力均为T 0.当MN 通以强度为I 1的电流时，两细线内的张力均减小为T 1，当MN 内电流强度变为I 2时，两细线内的张力均大于T 0.(1)分别指出强度为I 1，I 2的电流的方向；(2)求MN 分别通以强度为I 1，I 2的电流时，线框受到的安培力F 1与F 2大小之比；(3)当MN 内的电流强度为I 3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a ，求I 3.[解析] (1)根据题意判断I 1方向向左，I 2方向向右，(2)当MN 中通以电流I 时，线圈所受安培力大小为F ＝kIiL (1r 1－1r 2)，F 1∶F 2＝I 1∶I 2. (3)分析受力得：2T 0＝G ,2T 1＋F 1＝G ，F 3＋G ＝2T 0a g ，I 1∶I 3＝F 1∶F 3＝(T 0－T 1)g /(a －g )T 0，I 3＝(a －g )T 0I 1/(T 0－T 1)g .[答案] (1)I 1方向向左，I 2方向向右 (2)I 1∶I 2 (3)(a －g )T 0I 1/(T 0－T 1)g12.有一长为l ＝0.50 m 、质量为m ＝10 g 的通电导线cd ，由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的z 轴上，如右图所示．z 轴垂直纸面向外，g ＝10 m/s 2.求：(1)当磁感应强度B 1＝1.0 T ，方向与x 轴负方向相同时，要使悬线中张力为零，cd 中通入的电流I 1的大小和方向？(2)当cd 中通入方向由c 到d 大小为I 2＝0.40 A 的电流，这时磁感应强度B 2＝1.0 T ，方向与x 轴正方向相同，当cd 静止时悬线中的张力是多大？(3)当cd 中通入方向由c 到d 、大小为I 3＝0.10 A 的电流，若磁场方向垂直z 轴，且与y 轴负方向夹角为30°，与x 轴正方向夹角为60°，磁感应强度B 3＝2.0 T ，则导线cd 静止时悬线中的张力又是多大？[解析] (1)要使悬线的张力为零，导线cd 受到的安培力必须与重力平衡，有mg ＝B 1I 1l所以I 1＝mg /lB 1＝0.01×100.50×1.0A ＝0.20 A 由左手定则可判定cd 中的电流方向由c 到d .(2)根据题意，由左手定则可判定此时cd 受到竖直向下的安培力．当cd 静止时，有mg＋B2lI2＝2T.所以T＝mg＋B2I2l2＝0.01×10＋1.0×0.40×0.502N＝0.15 N.(3)根据题意，作出导线cd所受重力、安培力如右图所示．这时cd受到的安培力大小F3＝B3I3l所以F3＝2.0×0.10×0.50 N＝0.10 N＝mg又因F3的方向与B3的方向垂直，因此F合的方向与mg的方向夹角为30°.所以2T′＝F合＝2mg cos30°T′＝mg cos30°＝0.09 N即此时每根悬线中的张力大小为0.09 N，悬线与y轴负方向的夹角为30°，即导线cd受安培力作用后使悬线向x轴负方向偏转30°角．[答案] (1)0.20 A由c到d(2)0.15 N(3)0.09 N。