第1讲 磁场及其对电流的作用
时间：45分钟
满分：100分
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分。其中1～7为单选，8～12为多选) 1．[2015·西安八校联考]如图所示，空间中存在一匀强磁场，将长度为L的直导线放置在y轴上，当通以大小为I、沿y轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为F，方向沿
x轴正方向。则关于磁感应强度的方向和大小，说法正确的是( )
A.只能沿x轴正方向
2FB.可能在xOy平面内，大小为
ILILIL2FC.可能在xOz平面内，大小为 2FD.可能在yOz平面内，大小为 答案 D
2F解析 电流I沿y轴负方向，安培力大小为F，沿x轴正方向，若B＝，则B与I不垂
IL直，但要求B的两个分量，一个沿z轴正向，一个平行y轴，那只能在yOz平面内，选项D正确，A、B、C错误。
2.[2016·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＝5×10 T，磁倾角(磁感线与水平面的夹角)为5°(sin5°≈0.1)。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
1
－5
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；由左手定则可知，电线所受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。
3.[2015·河北百校联盟] 用一根导线围成如图所示的回路KLMN，
是半径分
别为ON、OM的同心圆弧，O为圆心，KL和NM沿圆的半径方向，一圆环和KLMN在同一平面内，圆环的圆心也在O点，在圆环和回路KLMN中分别通以如图所示的恒定电流I1、I2，圆环固定，则下列说法正确的是( )
A.圆环对KN段圆弧的斥力大于对LM段圆弧的引力 B.圆环对KL段和对MN段的安培力等大反向
C.回路KLMN将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 D.回路KLMN将在纸面内向左平动 答案 D
解析 如图，圆环上的电流I1在KLMN平面所在处的磁场方向由安培定则知，方向向里。连结LM，MNKL段和ML圆弧段的有效长度均可等效为ML直线，但ML圆弧所在处磁感应强度
2
小，所受安培力方向向右，比MNKL段受力小，MNKL受安培力合力向左，所以选项D正确、C错误。圆环对KN段圆弧为引力，故A选项错误。圆环对KL段和对MN段的安培力方向不是反向，故B选项错误。
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，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μ＝
3
，在安培力的作用下，金属棒以v03
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( )
A.37° C.45° 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θ角，则有BILcosθ＝μ(mg－BILsinθ)
B．30° D．60°
μmg整理得BIL＝ cosθ＋μsinθ
电流有最小值，就相当于安培力有最小值，最后由数学知识解得：θ＝30°，则A、C、D错，B对。
5.[2014·课标全国卷Ⅰ]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
3
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满足左手定则，所以安培力的方向既垂直于直导线，也垂直于磁场的方向，所以选项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，故选1
项C错误；将直导线从中点折成直角，直导线在磁场中的有效长度可能变为原来的，安培力
2的大小可能变为原来的一半(而不是一定)，故选项D错。
6.[2015·合肥二检] 如图所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度大小为B、方向与线圈平面垂直。当线圈中通过方向如图所示的电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时为使天平两臂再达到新的平衡，则需( )
A.在天平右盘中增加质量m＝
nBIL的砝码 gg2nBILB.在天平右盘中增加质量m＝的砝码 C.在天平左盘中增加质量m＝
nBIL的砝码 gg2nBILD.在天平左盘中增加质量m＝的砝码 答案 D
解析 由左手定则可知电流方向反向后，安培力方向竖直向下，故要使天平再次达到新的平衡，需要在天平的左盘中增加砝码，A、B错。由于天平是等臂杠杆，故左盘增加砝码的重力大小等于右盘增加的安培力，右盘安培力增加量为ΔF＝2nBIL，故由ΔF＝mg，可得m＝
2nBIL，C错，D对。
g7.如图所示，一圆环用细橡皮筋悬吊着处于静止状态，环中通以逆时针方向的电流，在环的两侧放有平行于橡皮筋的直导线，导线和环在同一竖直面内，两导线到橡皮筋的距离相等。现在直导线中同时通以方向如图所示、大小相等的电流，则通电的瞬间( )
4
A．环将向右摆动
B.俯视看环会发生顺时针转动 C.橡皮筋会被拉长 D.环有收缩的趋势 答案 D
解析 直导线通电后，由安培定则可知，两导线间平面上的磁场方向垂直于纸面向里，由于磁场分布具有轴对称性，将圆环分成若干段小的直导线，由左手定则可知，各段受到的安培力都指向圆心，根据对称性可知，它们的合力为零，因此环不会摆动，也不会转动，橡皮筋的拉力也不会增大，只是环有收缩的趋势，A、B、C项错误，D项正确。
8. 图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁线圈上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是( )
A.若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动 B.若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动 C.若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动
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