1、【 精品教育资源文库 】 第九章 第 1 讲 磁场及其对电流的作用 1 (2017 全国卷 )(多选 )如图，三根相互平行的固定长直导线 L1、 L2和 L3两两等距，均通有电流 I， L1 中电流方向与 L2 中的相同，与 L3 中的相反，下列说法正确的是导学号 21992613 ( BC ) A L1所受磁场作用力的方向与 L2、 L3所在平面垂直 B L3所受磁场作用力的方向与 L1、 L2所在平面垂直 C L1、 L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1 1 3 D L1、 L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大 小之比为 3 3 1 解析 由安培定则可判断出 L2在 L1
2、处产生的磁场 (B21)方向垂直 L1和 L2的连线竖直向上， L3 在 L1 处产生的磁场 (B31)方向垂直 L1 和 L3 的连线指向右下方，根据磁场叠加原理， L3和 L2在 L1处产生的合磁场 (B 合 1)方向如图 1 所示，根据左手定则可判断出 L1所受磁场作用力的方向与 L2和 L3的连线平行，选项 A 错误；同理，如图 2 所示，可判断出 L3所受磁场 (B 合 3)作用力的方向 (竖直向上 )与 L1、 L2所在的平面垂直，选项 B 正确；同理，如图 3 所示，设一根长直 导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为 B，根据几何知识可知， B 合 1 B，B 合 2 B
3、， B 合 3 3B，由安培力公式可知， L1、 L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小与该处的磁感应强度大小成正比，所以 L1、 L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1 1 3，选项 C 正确， D 错误。 2 (2017 全国卷 )(多选 )某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属 支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将 导学号 21992614 ( AD ) 【 精品教育资源文库 】 A左、
4、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 解析 如果将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，则线圈在安培力作用下转动起来，每转一周安培力驱动一次，可保证线圈不断地转动， A 项正确；如果左、右转轴上下两侧的绝缘 漆均刮掉，不能保证线圈持续转动下去， B 项错误；如果仅左转轴的上侧绝缘漆刮掉，右转轴的下侧绝缘漆刮掉，则线圈中不可能有电流，因此线圈不可能转动， C 项错误；如果左转轴上下侧的绝缘漆均刮掉，右转轴仅下侧的绝缘漆刮掉效果与 A 项相同，因此 D 项正确。 3 (2017
5、 全国卷 )如图，在磁感应强度大小为 B0的匀强磁场中，两长直导线 P 和 Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为 l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I时，纸面内与两导线距离均为 l 的 a 点处的磁感应强度为零。如果让 P 中的电流反向、其他条件不变，则 a 点处磁感应强 度的大小为 导学号 21992615 ( C ) A 0 B 33 B0 C 2 33 B0 D 2B0 解析 导线 P 和 Q 中电流 I 均向里时，设其在 a 点产生的磁感应强度大小 BP BQ B1，如图所示，则其夹角为 60 ，它们在 a 点的合磁场的磁感应强度平行于 PQ 向右、大小为 3B1。又根据
6、题意 Ba 0，则B0 3B1，且 B0平行于 PQ 向左。若 P 中电流反向，则 BP反向、大小不变， BQ和 BP大小不变 ，夹角为 120 ，合磁场的磁感应强度大小为 B1 B1(方向垂直 PQ 向上、与 B0垂直 )， a 点合磁场的磁感应强度 B B20 B 21 2 33 B0，则 ABD 项均错误， C 项正确。 【 精品教育资源文库 】 4 (2016 北京卷 )中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角： “ 以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。 ” 进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是 导学号 2199261
7、6 ( C ) A地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用 解析 由梦溪笔谈中的记载和题中磁感线分布示意图可知，地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，在两极附近地球表面的地磁场方向不与地面平行， C 项错误， A、 B 项正确；射向地球赤道的带电宇宙射线粒子与地磁场的磁感线不平行，故受洛伦兹力的作用， D 项正确。 5 (2017 浙江名校协作体联考 )电磁弹射器代表着航母弹射器的未来发展方向，比蒸汽弹射器具有明显
8、优势。目前，中国成为继美国之后第二个掌握电磁弹射技术的国家。如图所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图 (俯视图 )，使用前先给超级电容器 C 充电，弹射时，电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒 EF， EF 在磁场 (方向垂直于纸面向外 )作用下加速。则下列说法正确的是 导学号 21992617 ( B ) A电源给电容器充电后， M 板带正电 B导体棒在安培力作用下向右运动 C超级电容器相当于电源，放电时两端电压不 变 D在电容器放电过程中，电容器电容不断减小 解析 电源给电容器充电后， M 板与电源负极相连，带负电，选项 A 错误；放电时电流由 F 到 E，由左手定则可知，导体棒所
9、受安培力方向向右，导体棒在安培力作用下向右运动，选项 B 正确；超级电容器相当于电源，根据 Q CU 可知，放电时两端电压减小，选项 C错误；在电容器放电过程中，电容器电容保持不变，选项 D 错误。 6 (2016 全国卷 )某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨【 精品教育资源文库 】 ab 和 a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁 (未画出 )的 N 极位于两导 轨的正上方， S 极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 导学号 21992618 (1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒
10、沿箭头所示的方向移动。 (2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A适当增加两导轨间的距离 B换一根更长的金属棒 C适当增大金属棒中的电流 其中正确的是 ！ _AC_#(填入正确选项前的标号 )。 答案： (1)连线如图所示 解析 (1)题目要求滑动变阻器以限流 方式接入，即滑动变阻器的滑动端和固定端各连接一个；金属棒沿箭头方向移动，由左手定则可知，通过金属棒的电流方向为 a a1，所以导轨 ab 连接电流表的负接线柱，电流表正接线柱与滑动变阻器的固定端 (滑动端 )，滑动端 (固定端 )连接开关再连接电源的正极，电源的负极连接导轨 a1b1。 (2)为使金属棒离开导轨时
11、速度更大，设两导轨间距为 d，导轨长度为 L，由动能定理有BIdL 12mv2，因此增大电流或增加两导轨间距离都可以满足题目要求。 7 (2017 北京海淀区期末 )如图所示，两根倾斜直金属导轨 MN、 PQ 平行放置，它们所构成的导轨平面与水平面之间的夹角 37 ，两导轨之间的距离 L 0.50m。一根质量 m0.20kg 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与 ab杆垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势 E 36V、内阻 r 1.6 的直流电源和电阻箱 R。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计， sin 37 0.60， cos37 0.80，重力加
12、速【 精品教育资源文库 】 度 g 取 10m/s2。 (1)若金属杆 ab 和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻 R1 2.0时，金属杆 ab 静止在导轨 上。 如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小； 如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向。 (2)如果金属杆 ab 和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度大小 B 0.40 T 的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻 R2 3.4 时，金属杆 ab 仍保持静止，求此时金属杆 ab 受到的摩擦力 f 大小及方向。 答案： (1) 0.30T 0.24T 垂
13、直于导轨平面斜向下 (2)0.24N 沿导轨平面向下 解析 (1) 设通过金属杆 ab 的电流为 I1， 根据闭合电路欧姆定律可知 I1 ER1 r设磁感应强度的大小为 B1，由安培定则可知，金属杆 ab 所受安培力沿水平方向，金属杆 ab 受力如图甲所示 对金属杆 ab，根据共点力平衡条件有 B1I1L mgtan 解得 B1 mgtanI1L 0.30T 根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆 ab 受力如图乙所示。 设磁感应强度的最小值为 B2，对金属杆 ab，根据共点力平衡条件有 B2I1L mgsin 解得 B2 mgsinI1L 0.24T 【 精品教育资源文库 】 根据左手定则可判断出，此时磁场的方向应垂直于导轨平面斜向下。 (2)设通过金属杆 ab 的电流为 I2，根据闭合电路欧姆定律可知 I2 ER2 r假设金属杆 ab 受到的摩擦力方向沿导轨平面向下，根据共点力平衡条件有 BI2Lmgsin f 解得 f 0.24N 结果为正，说明假设成立，摩擦力方向沿导轨平面向下。
