1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 磁场及其对电流的作用 板块三限时规范特训 时间： 45 分钟 满分： 100 分 一、选择题 (本题共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分。其中 1 6 为单选， 7 10 为多选 ) 1. 2018 陕西宝鸡一模 如图所示，垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流 I1和 I2，且 I1I2，纸面内的一点 H 到两根导线的距离相等，则该点的磁感应强度方向可能为图中的 ( ) A.B1 B B2 C B3 D B4 答案 C 解析 根据右手螺旋定则得出两电流在 H 点的磁场方向如图所示，根据平行四边 形定则可判定 H 点的合磁感应强度方
2、向可能为 B3方向， C 正确。 2.2018 郑州质量预测 目前世界上输送功率最大的直流输电工程 哈 (密 )郑 (州 )特高压直流输电工程已正式投运。高压直流输电具有无感抗、无容抗、无同步问题等优点。已知某段直流输电线长度 l 200 m，通有从西向东 I 4000 A 的恒定电流，该处地磁场的磁感应强度 B 510 5 T，磁倾角 (磁感线与水平面的夹角 )为 5(sin50.1) 。则该段导线所受安培力的大小和方向为 ( ) A.40 N，向北与水平面成 85 角斜向上方 B.4 N，向北与水平面成 85 角斜向上方 C.4 N，向南与水平面成 5 角斜向下方 D.40 N，向南与水平
3、面成 5 角斜向下方 答案 A 解析 地磁场方向与电流方向垂直，由安培力 F BIl 40 N， B、 C 项错误；由左手定则可知，电线所受【 精品教育资源文库 】 安培力方向向北与水平面成 85 角斜向上方， A 项正确， D 项错误。 3. 2017 郑州模拟 一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁铁静止时弹簧的伸长量为 x0，将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在 a、 b、 c 位置时，弹簧的伸长量分别为xa、 xb、 xc， 已知 a、 b、 c 三点的连线与斜面平行，且 b 点在条形磁铁的正中央。则下列正确的是 ( ) A.x0 xa xb xc
4、B x0xaxbxc C.xax0 xbxc D xaxbxcx0 答案 C 解析 由于在磁铁外部，条形磁铁的磁感线是从 N 极出发到 S 极，所以可画出磁铁在 a 处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示，由左手定则可判断导线在 a 点受斜向右下方的安培力 Fa，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力 Fa 的方向是斜向左上方， Fa 有沿斜面向下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量 增大；同理可知，导线在 b 点时弹簧的伸长量不变，导线在 c 点时弹簧的伸长量减小，则 xax0xbxc， C 正确。 4.2016 河北唐山调研 如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中
5、，磁感应强度为 B，导轨宽度为 L，一端与电源连接。一质量为 m 的金属棒 ab 垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为 33 ，在安培力的作用下，金属棒以 v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.37 B 30 C 45 D 60 答案 B 解析 本题考查通电导体棒在磁场中的平衡问题。由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成 角，则有 BILcos (mg BILsin )，整理得 BIL mgcos sin ，电流最小时，安培力最小，由数学知识解
6、得： 30 ， B 正确。 5.2014 全国卷 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是 ( ) A.安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 答案 B 解析 安培力的方向、磁感应强度的方向及电流的方向遵循左手定则，所以安培力的方向既垂直于直导线，也垂直于磁场的方向， B 正确， A 错误；当通电直导线与磁场方向垂直时，安培力最大 F BIl，当通电直导线与磁场方向平行时，安培力最小为零， C 错误；由于通电直导线与磁场方向夹角不确定，将直
7、导线从中点折成直角，直导线在磁场中的有效长度不一定变为原来的 12，安培力的大小不一定变为原来的一半 ， D 错误。 6. 2017 山东临汾市二模 如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流 I，导线正上方沿竖直方向有一用绝缘细线悬挂着的正方形线框。线框中通有沿逆时针方向的恒定电流 I，线框的边长为 L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为 L。已知在长直导线的磁场中距长直导线 r 处的磁感应强度大小为 B kIr(k 为常量 )，线框的质量为 m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.0 B.kI2m g C.kI2m g D.kI22m g
8、答案 D 解析 线框下边受到的安培力的大小为 F1 kIL IL kI2，方向向下。线框上边受到的安培力大小 F2kI2L IL12kI2，方向向上。根据牛顿第二定律可得， F1 mg F2 ma，解得： akI22m g， D 正确。 7. 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。在如图所示的平面内， O 点为两根导线连线的中点， M、 N 为两导线连线的中垂线上两点，与 O 点的距离相等， aM 与 MN 的夹角为 。若两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流 I，单根导线中的电流在 M 处产生的磁感应强度大小为 B0，则关于线段 MN 上各点的磁感应强度，下
9、列说法中正确的是 ( ) A.M 点和 N 点的磁感应强度方向一定相同 B.M 点和 N 点的磁感应强度大小均为 2B0cos C.M 点和 N 点的磁感应强度大小均为 2B0sin D.在线段 MN 上有磁感应强度为零的点 答案 AC 解析 作出两根导线在 M、 N 两处产生的磁感应强度的图示，并根据平行四边形定则求出合磁感应强度， M、N 两处磁感应强度相同，大小为 B 2B0sin ，选 项 A 正确、 B 错误，选项 C 正确；线段 MN 上各点磁感应强度方向均水平向右且不为零，选项 D 错误。 【 精品教育资源文库 】 8.质量为 m 的金属细杆置于倾角为 的导轨上，导轨的宽度为
10、d，杆与导轨间的动摩擦因数为 ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所示的 A、 B、 C、 D 四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是 ( ) 答案 CD 解析 选项 A 中，通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态，如图甲所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零。当安培力变大或变小时，细杆有上滑或下滑的趋势，于是有静摩擦力产生。 选项 B 中，通电细 杆可能受重力、安培力作用处于静止状态，如图乙所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零。当安培力减小时，细杆还受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力，也可能处于静止状态。 选项 C 和 D 中，通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用具
11、有下滑趋势，故一定受到沿导轨向上的静摩擦力，如图丙、丁所示，所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零。故正确答案为 C、 D。 9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且足够长的水平光滑导轨上，电流方向由 M 指向 N，在两导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，若磁感应强度 B 按如图乙所示的规律变化，则下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 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.导线一直做加速度不变的匀加速直线运动 D.在最初的半个周期内，导线的速度先增
12、大后减小 答案 AD 解析 由安培力的表达式 F BIL 结合题图乙可知，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 大小方向均不变，加速度大小方向均不变，由于初速度为零，所以导线在水平方向上向右做匀加 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，导线 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， B、 C 错误。 10.光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关 S 与内阻不计、电动势为
13、E 的电源相连，右端与半径为 L 20 cm 的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量 m 60 g、电阻 R 1 、长为 L 的导体棒 ab，用长也为 L 的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度 B 0.5 T，当闭合开关 S 后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成 53 角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计， sin53 0.8， g 10 m/s2，则 ( ) A磁场方向一定竖直向下 B.电源电动势 E 3.0 V C.导体棒在摆动过程中所受安培力 F 3 N D.导体棒在摆动过程中电源提供的电能为 0.048 J 答
14、案 AB 【 精品教育资源文库 】 解析 导体棒 向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下， A 对；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知 BIL Lsin mgL(1 cos ) 0，代入数值得导体棒中的电流为 I 3 A，由 E IR 得电源电动势 E 3.0 V， B 对；由 F BIL 得导体棒在摆动过程中所受安培力F 0.3 N， C 错；由能量守恒定律知电源提供的电能 W 等于电路中产生的焦耳热 Q 和导体棒重力势能的增加量 E 的和，即 W Q E，而 E mgL(1 cos ) 0.048 J， D 错。 二、非选择题 (本题共 2 小题 ，共 40 分 ) 11 (20 分 )如图所示，在磁感应强度 B 1.0 T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成 37角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属
