2019版物理一輪作業(yè)：59-第1講　磁場的描述　磁場對電流的作用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第1講磁場的描述磁場對電流的作用基礎(chǔ)鞏固1。(2016北京理綜，17，6分)中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒，則能指南,然常微偏東,不全南也?！边M一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料,下列說法不正確的是(）A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B.地球內(nèi)部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近C。地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用2.設(shè)想地磁場是由地球內(nèi)部的環(huán)形電流形成的，那么這一環(huán)形電流的方向應(yīng)該是()3.(2016北京順義一模,18）如圖所示為一種自動跳閘的閘刀開關(guān)示意圖，O是轉(zhuǎn)動軸,A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線.閘刀處于垂直紙面向里、B=0.1T的勻強磁場中，C、O間距離為10cm。當安培力為0。2N時，閘刀開關(guān)會自動跳開.則要使閘刀開關(guān)能跳開,通過CO的電流的大小和方向為()A。電流大小為20A,電流方向O→CB.電流大小為20A，電流方向C→OC.電流大小為2A,電流方向O→CD。電流大小為2A，電流方向C→O4。如圖所示,A、B、C是等邊三角形的三個頂點，O是A、B連線的中點,以O(shè)為坐標原點，A、B連線為x軸,O、C連線為y軸，建立坐標系。過A、B、C、O四個點各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等、方向向里的電流。則過O點的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向為()A。沿y軸正方向 B.沿y軸負方向C.沿x軸正方向 D。沿x軸負方向5。(2017北京朝陽期末，4,3分)如圖所示，一金屬直棒MN兩端接有細導(dǎo)線懸掛于線圈上方,為使MN垂直紙面向外運動，可以將(）A。a、c端接電源正極，b、d端接電源負極B。a、d端接電源正極,b、c端接電源負極C.b、d端接電源正極,a、c端接電源負極D。b、c端用導(dǎo)線連接，a接電源正極,d端接電源負極6.如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度.下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是（)7.（2017北京海淀期末，14)如圖所示,兩根傾斜直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，它們所構(gòu)成的軌道平面與水平面之間的夾角θ=37°,兩導(dǎo)軌之間的距離L=0.50m。一根質(zhì)量m=0。20kg的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直,且接觸良好，整套裝置處于與ab棒垂直的勻強磁場中.在導(dǎo)軌的上端接有電動勢E=36V、內(nèi)阻r=1。6Ω的直流電源和電阻箱R。已知導(dǎo)軌與金屬桿的電阻均可忽略不計，sin37°=0。60，cos37°=0.80，重力加速度g=10m/s2。(1)若金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦可忽略不計，當電阻箱接入電路中的電阻R1=2.0Ω時,金屬桿ab靜止在導(dǎo)軌上。①如果磁場方向豎直向下，求滿足條件的磁感應(yīng)強度的大??；②如果磁場的方向可以隨意調(diào)整,求滿足條件的磁感應(yīng)強度的最小值及方向;（2）如果金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦不可忽略,整套裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面斜向下、磁感應(yīng)強度大小B=0。40T的勻強磁場中,當電阻箱接入電路中的電阻值R2=3。4Ω時,金屬桿ab仍保持靜止,求此時金屬桿ab受到的摩擦力f大小及方向。綜合提能1.如圖，在磁感應(yīng)強度大小為B0的勻強磁場中,兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時,紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點處的磁感應(yīng)強度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點處磁感應(yīng)強度的大小為（）A.0 B。33B0 C。233B2.如圖,一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間.開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向（)A.向上 B。向下C.向左 D.向右3。(多選)某同學(xué)自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，該同學(xué)應(yīng)將()A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B。左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C。左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉4。（2017北京東城二模，24，20分)我們知道：電流周圍有磁場。圖1所示為環(huán)形電流周圍磁場的分布情況。根據(jù)電磁學(xué)理論可知,半徑為R、電流為I的環(huán)形電流中心處的磁感應(yīng)強度大小B=kIR，其中k為已知常量。圖1（1）正切電流計是19世紀發(fā)明的一種儀器，它可以利用小磁針的偏轉(zhuǎn)來測量電流。圖2為其結(jié)構(gòu)示意圖,在一個豎直放置、半徑為r、匝數(shù)為N的圓形線圈的圓心O處,圖2放一個可以繞豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的小磁針（帶有刻度盤)。線圈未通電流時，小磁針穩(wěn)定后所指方向與地磁場水平分量的方向一致，調(diào)整線圈方位，使其與靜止的小磁針在同一豎直平面內(nèi)。給線圈通上待測電流后，小磁針偏轉(zhuǎn)了α角。已知儀器所在處地磁場的磁感應(yīng)強度水平分量大小為BC。求:a。待測電流在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度BO的大小;b。待測電流Ix的大小。（2)電流的本質(zhì)是電荷的定向移動,電流可以產(chǎn)生磁場意味著運動的電荷也可以產(chǎn)生磁場。如圖3所示,一個電荷量為q的點電荷以速度v運動，這將在與速度垂直的方向上、與點電荷相距為d的A點產(chǎn)生磁場。請你利用上面電流產(chǎn)生磁場的規(guī)律,自己構(gòu)建模型,求出該點電荷在此時的運動將在A點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小BA.圖3

答案精解精析基礎(chǔ)鞏固1。C由題意可知，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合,存在磁偏角，A正確。磁感線是閉合的，再由圖可推知地球內(nèi)部存在磁場，地磁南極在地理北極附近，故B正確.只有赤道上方附近的磁感線與地面平行，故C錯誤。射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的運動方向與地磁場方向不平行，故地磁場對其有力的作用,這是磁場的基本性質(zhì),故D正確.選C.2。A地磁的北極在地理的南極附近，由于地球繞地軸自西向東旋轉(zhuǎn),故地球上所帶電荷的運動形成了一個環(huán)形電流，根據(jù)安培定則可知右手的拇指指向地理的南極附近，則彎曲的四指的指向是自東向西,故環(huán)形電流的方向應(yīng)該由東向西,故A正確，B、C、D錯誤。3。A根據(jù)安培力的計算公式有F=BIL,則I=FBL=04。A由安培定則及對稱性可知A、B、C處三條長直導(dǎo)線在O點處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強度方向水平向左,再由左手定則可判斷O點的通電直導(dǎo)線受到的安培力沿y軸正方向,故A正確。5.Ba、c接電源正極,b、d接電源負極時，直棒MN中電流方向為M→N，螺線管中的電流方向為c→d,由右手螺旋定則判斷可知,螺線管中電流在其上方產(chǎn)生的磁場方向向下,由左手定則判斷，此時MN受垂直紙面向里的安培力，MN將垂直紙面向里運動,A錯誤；a、d接電源正極,b、c接電源負極時,直棒MN中電流方向為M→N，螺線管中的電流方向為d→c,由右手螺旋定則判斷可知,螺線管中電流在其上方產(chǎn)生的磁場方向向上,由左手定則判斷，此時MN受垂直紙面向外的安培力，將垂直紙面向外運動，B正確;b、d接電源正極,a、c接電源負極時,直棒MN中電流方向為N→M，螺線管中的電流方向為d→c，由右手螺旋定則判斷可知，螺線管中電流在其上方產(chǎn)生的磁場方向向上,由左手定則判斷,此時MN受垂直紙面向里的安培力,將垂直紙面向里運動，C錯誤；b、c用導(dǎo)線連接，a接電源正極，d接電源負極時，直棒MN中電流方向為M→N,螺線管中的電流方向為c→d，由右手螺旋定則判斷可知,螺線管中電流在其上方產(chǎn)生的磁場方向向下，由左手定則判斷,此時MN受垂直紙面向里的安培力,將垂直紙面向里運動,D錯誤.6。A天平處于平衡狀態(tài),說明線圈受到的重力和安培力的合力等于兩側(cè)砝碼重力差，根據(jù)安培力公式F=BIL,知選項A中線圈在磁場中有效長度最大，所受安培力最大,磁場發(fā)生微小變化,安培力變化最大，天平最容易失去平衡,選項A符合題意。7.答案(1)①0。30T②0.24T方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向下（2）0.24N方向沿導(dǎo)軌平面斜向下解析（1)①設(shè)通過金屬桿ab的電流為I1，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知:I1=ER設(shè)磁感應(yīng)強度為B1，由安培定則可知金屬桿ab受安培力水平向右,金屬桿ab受力如圖甲所示。圖甲對金屬桿ab,根據(jù)共點力平衡條件有：B1I1L=mgtanθ解得:B1=mgtan②根據(jù)共點力平衡條件可知,最小的安培力方向應(yīng)沿導(dǎo)軌平面斜向上,金屬桿ab受力如圖乙所示。圖乙設(shè)磁感應(yīng)強度的最小值為B2,對金屬桿ab,根據(jù)共點力平衡條件有：B2I1L=mgsinθ解得：B2=mgsin根據(jù)左手定則可判斷出,此時磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向下.(2）設(shè)通過金屬桿ab的電流為I2,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知:I2=E假設(shè)金屬桿ab受到的摩擦力方向沿導(dǎo)軌平面向下，根據(jù)共點力平衡條件有:BI2L=mgsinθ+f解得:f=0.24N結(jié)果為正，說明假設(shè)成立，摩擦力方向沿導(dǎo)軌平面斜向下。綜合提能1。C兩導(dǎo)線中通電流I時,兩電流在a點處的磁感應(yīng)強度與勻強磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和為0，則兩電流磁感應(yīng)強度的矢量和為-B0，如圖甲得B=33B0。P中電流反向后，如圖乙，B合=B=33B0,B合與B0的矢量和為B總=23甲乙2.D根據(jù)圖中的電流方向,由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向為a→b，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項D正確.3.AD要使線圈在磁場中開始轉(zhuǎn)動,則線圈中必有電流通過,電路必須接通,故左右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都必須刮掉;但如果上側(cè)的絕緣漆也都刮掉,當線圈轉(zhuǎn)過180°時，靠近磁極的導(dǎo)線與開始時靠近磁極的導(dǎo)線中的電流方向相反，受到的安培力相反，線圈向原來的反方向轉(zhuǎn)動,線圈最終做往返運動,要使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動,當線圈轉(zhuǎn)過180°時,線圈中不能有電流通過，依靠慣性轉(zhuǎn)動到初始位置再接通電路即可實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動,故左、右轉(zhuǎn)軸的上側(cè)不能都刮掉，故選項A、D正確.4.答案(1)a.BCtanαb。BCrtanα解析（1)a。地磁場磁感應(yīng)強度的水平分量BC與BO的關(guān)系如圖所示。有BO=BCtanα①b。由題可知BO=kNI可得Ix=B(2）電流為I、半徑為d的環(huán)形電流,可以看做是由Z個電荷量為q的點電荷,以相同的速率v沿半徑為d的圓周做同方向定向移動而形成的。在Δt時間內(nèi)