第1讲 磁场及磁场对电流的作用A组 2022—2022年模拟·基础题组时间:20分钟 分值:25分选择题(每题5分,共25分)1.(2022河北唐山摸底,6)将长为L的导线弯成六分之一圆弧,固定于垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,两端点A、C连线竖直,如图所示。若给导线通以由A到C、大小为I的恒定电流,则导线所受安培力的大小和方向是( ) A.ILB,水平向左B.ILB,水平向右C.,水平向右D.,水平向左2.(2022北京西城期末,10)一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方,其中的电流方向为自西向东,该导线所受地磁场的安培力方向为( )A.水平向北B.水平向南C.竖直向上D.竖直向下3.(2022浙江湖州期末,8)如图所示,E、F分别表示蓄电池两极,P、Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时,发现小磁针N极偏向螺线管Q端。下列判断正确的是( )A.F为蓄电池正极B.螺线管P端为S极C.流过电阻R的电流方向向下D.管内磁场方向由Q指向P4.(2022上海七校联考,8)如图所示,为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况(只标出了部分磁感线的方向),以O点(图中白点)为坐标原点,沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为( )5\n5.(2022广东十校联考,8)如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力的情况是( )A.数值变大,方向不变B.数值变小,方向不变C.数值不变,方向改变D.数值、方向均改变B组 2022—2022年模拟·提升题组时间:30分钟 分值:30分一、选择题(每题5分,共20分)1.(2022浙江湖州期末,7)如图所示,MN、PQ为放置于水平面上的两根平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上,已知导体棒质量m=1kg,长l=2.0m,通过的电流I=5.0A,方向如图所示。导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=。若使导体棒水平向右匀速运动,要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场的磁感应强度最小,则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g=10m/s2)( ) A.30°B.45°C.60°D.90°2.(2022湖南永州联考,6)如图所示,有两根长均为L、质量均为m的细导体棒a、b,其中a被水平放置在倾角为45°的绝缘光滑斜面上,b被水平固定在斜面的右侧,且与a在同一水平面上,a、b相互平行。当两细棒中均通以大小为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,关于b中电流在a处产生的磁场的磁感应强度B,下列说法正确的是( )A.方向竖直向上5\nB.大小为C.大小为D.若使b竖直向下移动,a仍能保持静止3.(2022浙江衢州月考,3)如图所示为一同学自制的测量电流大小和方向的装置。一匀质细金属棒MN的中点与竖直悬挂的绝缘弹簧相连,处在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场区域abcd中,与MN右端相接的轻指针可指示标尺上的电流读数。若金属棒长0.3m,ab边长0.2m,匀质细金属棒质量m=20g。没有电流通过时,MN处于平衡状态,指针指在零位置,如图所示,当通以方向由N指向M的电流时,指针上移1.5cm,并指在1.5A位置;若通以方向由M指向N的电流,指针向下移2cm,则指针所指的电流大小为( )A.1.5AB.2.0AC.2.5AD.3.0A4.(2022浙江杭州第一次质检)如图所示为电流天平,可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈,线圈下端在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。当线圈中通有电流I(方向如图)时,发现天平的右端低左端高,下列哪些调节方案可以使天平水平平衡( )A.仅减小电流大小B.仅增长线框的宽度lC.仅减轻左盘砝码的质量D.仅增加线圈的匝数二、非选择题(10分)5.(2022浙江金丽衢十二校二联,24)“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快、效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图,光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102T。“电磁炮”弹体总质量m=0.2kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω。可控电源的内阻r=0.6Ω,电源的电压能自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103A。不计空气阻力。求:(1)弹体所受安培力大小;(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?(3)弹体从静止加速到4km/s的过程中,该系统消耗的总能量;(4)请说明电源的电压如何自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。5\nA组 2022—2022年模拟·基础题组选择题1.D 将长为L的导线弯成六分之一圆弧,圆弧所对的圆心角为60°,圆弧半径R=L,圆弧的弦长为L,导线所受安培力的大小F=BIL,由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为水平向左,选项D正确。2.C 通电直导线电流自西向东,在赤道上方磁场方向由南向北,由左手定则判断导线所受安培力竖直向上,C正确。3.AD 根据小磁针N极偏向螺线管Q端可判断Q端为螺线管的S极,P端为N极,选项B错;根据安培定则,流过电阻R的电流方向向上,选项C错;根据外电路电流从电源正极流向负极,F为蓄电池正极,选项A对;螺线管外部磁场从N极指向S极,内部磁场从S极指向N极,所以管内磁场方向由Q指向P,选项D对。4.C 由磁感线的疏密可判断磁感应强度的大小,磁感线越密的地方,磁感应强度越大,C正确。5.B 安培力的计算公式为F=BILsinθ,其中θ表示磁场方向与通电直导线之间的夹角,本题中θ变小,所以安培力变小;根据左手定则,安培力既垂直于磁场方向,也垂直于电流方向,本题中安培力的方向不变,仍垂直于纸面所在平面,综上分析,只有选项B正确。B组 2022—2022年模拟·提升题组一、选择题1.C 导体棒受到自身重力G、安培力F、支持力FN及滑动摩擦力μFN。其中支持力FN和滑动摩擦力μFN互相垂直,如图所示,设合力与竖直方向的夹角为θ,则有tanθ==μ,即θ=30°。若使导体棒水平向右匀速运动,重力G和安培力F的合力F1与支持力FN和滑动摩擦力μFN的合力应等大反向,根据几何关系可知,当安培力F与合力F1垂直时,安培力最小,即安培力与竖直方向的夹角为90°-θ=60°,根据左手定则,磁场与安培力垂直,所以磁场方向与轨道平面夹角为60°,选项C正确。2.AC 由安培定则,b中电流在a处产生的磁场的磁感应强度B方向竖直向上,选项A正确。对a分析受力,由平衡条件,BILcos45°=mgsin45°,解得b中电流在a处产生的磁场的磁感应强度B=,选项C正确,B错误;若使b竖直向下移动,二者距离增大,a、b之间安培力减小,且方向与沿斜面向上方向的夹角增大,a不能保持静止,选项D错误。3.B 由左手定则可知,电流从N指向M时,安培力方向向上,且F=kx1=BI1L,同理电流从M指向N时,安培力方向向下,且F=kx2=BI2L,联立解得I2=2.0A,B选项正确。4.A 天平左端高右端低,说明左端轻右边重,要使天平平衡,可以增加左盘砝码的质量,也可以减小右盘砝码质量,选项C错;根据左手定则判断线框在磁场中受到竖直向下的安培力F=NBIl,也可以减小安培力,等效于减小右盘砝码质量。减小安培力可以采取减小电流大小,减小线框的宽度l或者减小线圈的匝数,选项A对,B、D错。二、非选择题5.答案 (1)8×104N (2)20m (3)1.76×106J (4)见解析5\n解析 (1)在通有电流I时,弹体作为导体受到磁场施加的安培力为:F=ILB=8×104N(2)由动能定理:Fx=mv2x==20m(3)由F=ma,v=at得t==0.01s弹体的动能:Ek=mv2=1.6×106J产生的热量:Q=I2(R+r)t=1.6×105J系统消耗的总能量E=Ek+Q=1.76×106J(4)由于弹体的速度增大,弹体切割磁感线产生感应电动势,电源的电压应增大,抵消产生的感应电动势,以保证电源为加速弹体提供恒定的电流,使电磁炮匀加速发射。5
