《磁场及其对电流的作用》
(时间:90分钟 满分：100分)
一 、
1．一段直导线L＝1 m，其中通有I＝1 A的电流，受到垂直于纸面向外的大小为F＝1 N的磁场力作用，据此
( )
A．既可以确定这个磁场的磁感应强度的大小，又可以确定磁感应强度的方向
B．仅能确定磁感应强度的大小，不能确定磁感应强度的方向
C．仅能确定磁感应强度的方向，不能确定磁感应强度的大小
D．磁感应强度的大小和方向均无法确定
【答案】D
【详解】考虑到I与B的方向不明确，无法用B＝FIL确定磁感应强度的大小；仅知道F的方向，无法用左手定则判断磁感应强度的方向．故选D.
2．将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图23所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看
( )
A．圆环顺时针转动，靠近磁铁
B．圆环顺时针转动，远离磁铁
C．圆环逆时针转动，靠近磁铁
D．圆环逆时针转动，远离磁铁
【答案】C
【详解】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确．
3．如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有稳恒电流，棒处于平衡，并且弹簧的弹力恰好为零．若电流大小不变而方向相反，则( )
A．每根弹簧弹力的大小为mg
B．每根弹簧弹力的大小为2mg
C．弹簧形变量为mg/k
D．弹簧形变量为2mg/k
【答案】AC
【详解】弹簧的弹力恰好为零，说明安培力应向上与重力平衡，即F安＝mg，若电流大小不变而方向相反时，则安培力应向下，但大小不变，弹簧弹力与安培力和重力平衡，即2kx＝F安＋mg＝2mg，所以每根弹簧弹力的大小为mg，弹簧形变量为mg/k，选项A、C正确．
4．如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于东、西方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B带电情况的说法中正确的是( )
A．带同种电荷 B．带异种电荷
C．B带正电 D．A带正电
【答案】BD
【详解】云层间闪电必须发生在异种电荷之间，故B正确；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，所以此题是考查通电直导线的右手定则，由题意知，从西向东看，磁场是逆时针的，根据右手定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电，所以D选项正确．
5． 有两根长直导线a、b互相平行放置，如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
【答案】选BD.
【详解】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．
6． 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
【答案】选C.
【详解】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
A.12 T B.32 T
C．1 T D.3 T
【答案】选BCD.
【详解】导线受到的安培力为零，可判断出合磁感应强度为零或沿导线方向，可求出磁感应强度B2的最小值，B2小＝B1sin60°＝32 T，故B、C、D均正确．
8 如图所示，质量为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mgtanθ
B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcosθ
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
【答案】选C.
【详解】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．
9． 如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导线，当通以电流I时，欲使导线静止在斜面上，外加匀强磁场B的大小和方向可能是( )
A．B＝mgtanα/(IL)，方向垂直斜面向上
B．B＝mgsinα/(IL)，方向垂直斜面向下
C．B＝mgtanα/(IL)，方向竖直向上
D．B＝mg/(IL)，方向水平向右
【答案】选B.
【详解】B方向垂直斜面向上，由左手定则可知，安培力方向沿斜面向下，导线不可能静止，A错；同理可知C、D错；B方向垂直斜面向下，安培力沿斜面向上，由平衡条件得：BIL＝mgsinα，解得B＝mgsinαIL，故B项对．
10． 如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60°角，ab＝bc＝cd＝L，长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为( )
A．0 B.5BEL11r
C.10BEL11r D.BELr
【答案】选C.
【详解】总电阻R＝3r?2r3r＋2r＋r＝115r，总电流I＝ER＝5E11r，梯形框架受的安培力可等效为I通过ad边时受到的安培力，F＝BIad＝BI2L＝10BEL11r，所以C选项正确．
二、非
11．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流强度I＝1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0时，B＝0，则需要几秒，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)
【答案】5 s
【详解】斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示
由平衡条件FTcos37°＝F
FTsin37°＝mg
由①②解得：F＝mgtan37°
代入数值得：F＝0.8 N
由F＝BIL得B＝FIL＝0.81×0.4 T＝2 T
B与t的变化关系为B＝0.4t
解得t＝5 s
12．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示，问：
(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
【答案】(1)mg－BLEcos θR BLEsin θR
(2)Bmin＝mgREL 水平向右
从b向a看侧视图如图所示
【详解】(1)水平方向：f＝F安sin θ①
竖直方向：N＋F安cos θ＝mg②
又F安＝BIL＝BERL③
联立①②③得：N＝mg－BLEcos θR
f＝BLEsin θR
(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，则受安培力竖直向上．则有F安＝mg，Bmin＝mgREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右．
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