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第1讲 磁场的描述、磁场对电流的作用
一、 单项选择题
1. (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 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
2. (2012•东山中学月考)关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是( )
A. 磁感线从磁体的N极出发,终止于S极
B. 磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向
C. 沿磁感线方向,磁场逐渐减弱
D. 在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小
3. (2012•广州调研)如图直导线通入垂直纸面向里的电流,在下列匀强磁场中,能静止在光滑斜面上的是( )
4. (2012•湛江模拟)在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,过c点的导线所受安培力的方向( )
A. 与ab边平行,竖直向上
B. 与ab边平行,竖直向下
C. 与ab边垂直,指向左边
D. 与ab边垂直,指向右边
二、 双项选择题
5. (2012•肇庆一模)处于同一平面内的两根长直导线中通有方向相反、大小不同的电流,这两根导线把它们所在的平面分成a、b、c三个区域,如右图所示,则磁感应强度为零的区域( )
A. 可能出现在b区
B. 可能同时出现在a、c区
C. 可能出现在a区
D. 可能出现在c区
6. (2012•珠海二模)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图所示,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. b、d两点的磁感应强度大小相等
B. a、b两点的磁感应强度大小相等
C. c点的磁感应强度的值最小
D. b点的磁感应强度的值最大
7. (2012•湛江一中月考)一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是( )
A. 磁铁对桌面的压力减小
B. 磁铁对桌面的压力增大
C. 磁铁受到向右的摩擦力
D. 磁铁受到向左的摩擦力
8. 在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向和磁场的方向垂直.先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样.如图所示表现的是导线所受力F与通过导线的电流I的关系,a、b各代表一组F、I的数据,其中正确的是( )
9. (2011•全国高考)电磁轨道炮工作原理如图所示.待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是( )
A. 只将轨道长度L变为原来的2倍
B. 只将电流I增加至原来的2倍
C. 只将弹体质量减至原来的一半
D. 将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其他量不变
三、 非选择题
10. 如图所示为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于 .当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流大小.
(1) 当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2) 若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3) 若k=2.0 N/m, =0.20 m, =0.05 m,B=0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
11. (2012•执信中学月考改编)如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距L=1 m.PM间接有一个电动势为E=6 V,内阻r=1 Ω的电源和一只滑动变阻器.导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2 kg,棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3 kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下,为使物体保持静止,滑动变阻器连入电路的阻值范围多大?设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,导轨与棒的电阻不计.(取g=10 m/s2)
12. 有两个相同的全长电阻为9 Ω的均匀光滑圆环,固定于一个绝缘的水平台面上,两环分别在两个互相平行的、相距为20 cm的竖直平面内,两环的连心线恰好与环面垂直,两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B=0.87 T的匀强磁场,两环的最高点A和C间接有一内阻为0.5 Ω的电源,连接导线的电阻不计.今有一根质量为10 g、电阻为1.5 Ω 的棒置于两环内侧且可顺环滑动,而棒恰好静止于如图所示的水平位置,它与圆弧的两接触点P、Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为θ=60°,取重力加速度g=10 m/s2,试求此电源电动势E的大小.
第十章 磁 场第1讲 磁场的描述、磁场对电流的作用
1. C
2. D
3. A
4. C
5. CD
6. AC
7. AD
8. BC
9. BD
10. (1) 设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为Δx,则有mg=kΔx,
得Δx= .
(2) 为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下,因此M端应接正极.
(3) 设电流表满偏时通过MN间电流为Im,则有
BIm +mg=k( +Δx),
代入数据得Im=2.5 A.
11. 导体棒受到的最大静摩擦力为
Ff=μFN=μmg=0.5×0.2×10N=1N.
绳对导体棒的拉力F拉=Mg=0.3×10N=3N.
导体棒将要向左滑动时
BImaxL=Ff+F拉,解得Imax=2A.
由闭合电路欧姆定律Imax= = .
得Rmin=2Ω.
导体棒将要向右滑动时Ff+BIminL=F拉,
解得Imin=1A.
由闭合电路欧姆定律Imin= = .
得Rmax=5Ω.
滑动变阻器连入电路的阻值范围为2Ω≤R≤5Ω.
12. 在图中,从左向右看,棒PQ的受力如右图所示,
棒所受的重力和安培力F的合力与环对棒的弹力FN是一对平衡力,且F=mgtanθ= mg.
而F=BIl.
所以I= =1A.
在如图所示的电路中,两个圆环分别连入电路中的电阻为R,则R= Ω=2Ω.
由闭合电路欧姆定律得
E=I(r+2R+R棒)=1×(0.5+2×2+1.5)V=6V.