6.1探究磁场对电流的作用 课时练（解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
6.1探究磁场对电流的作用
课时练（解析版）
1．在磁感应强度为、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两点的磁感应强度相同
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
2．如图所示，两平行直导线和竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。下列说法正确的是（　　）
A．a点的磁感应强度一定为零
B．b点的磁感应强度一定为零
C．导线在b点产生的磁场方向垂直纸面向外
D．导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外
3．根据安培定则，对如图所示的通电直导线周围的磁场说法正确的是（　　）
A．顺着电流方向看，其磁感线是一系列同心圆
B．顺着电流方向看，其磁感线是一系列抛物线
C．逆着电流方向看，其磁感线是一系列椭圆
D．逆着电流方向看，其磁感线是一系列双曲线
4．如图所示，通电直导线在匀强磁场中所受安培力方向正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．如图，光滑水平面上放置一质量为m的矩形金属线框，线框处在垂直纸面向外的匀强磁场中（
磁场方向未画出，大小为B），AB、CD边长为2L，电阻为2R，AC、BD边长为L，电阻为R。现在C端通入大小为I的电流，电流从D端流出，则线框的加速度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．0
6．某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5T，一根长500m的通电直导线，电流为10A，则该导线受到的磁场力可能是（　　）
A．0.1N
B．0.4N
C．0.5N
D．1N
7．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为N1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为N2，则以下说法正确的是（　　）
A．弹簧长度将变长
B．弹簧长度将变短
C．
D．
8．如图所示，MN、PQ为竖直放置的两根平行光滑金属导轨，导轨上端接有电源。现加一匀强磁场，使导体棒ab水平静止在金属导轨上，并与导轨接触良好。则所加匀强磁场的方向可能为（　　）
A．水平向左
B．水平向右
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
9．如图所示，三根通电直导线R、Q、R互相平行，通过正三角形的三个顶点三条导线通入大小相等，方向垂直纸面向里的电流，则R处的磁感应强度B及所受的安培力F的方向分别是（　　）
A．B沿x正轴方向，F垂直R，指向y轴负方向
B．B沿x正轴方向，F垂直R，指向y轴正方向
C．B沿y正轴方向，F垂直R，指向x轴正方向
D．B沿y正轴方向，F垂直R，指向x轴负方向
10．在螺线管内部放置小磁针a，在螺线管的周围放置了b、c、d三个小磁针，螺线管与电源E、开关S、电阻R构成闭合电路，当开关S闭合，且各个小磁针均处于静止状态后，各个小磁针的指向如图所示，其中错误的是（　　）
A．小磁针a
B．小磁针b
C．小磁针c
D．小磁针d
11．如图所示，质量为m、长为的铜棒，用长度也为的两根轻导线水平悬吊在方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。未通电时，轻导线静止在竖直方向上，通入恒定电流后，铜棒向外偏转的最大角度为θ，则（　　）
A．铜棒中电流的方向为
B．铜棒中电流的大小为
C．铜棒中电流的大小为
D．若只增大轻导线的长度，则θ变小
12．如图所示，导体棒I和II互相垂直放于光滑的水平面内，导体棒I固定，II可以在水平面内自由运动。给导体棒I、II通以如图所示的恒定电流，仅在两导体棒之间的相互作用下，较短时间后导体棒II出现在虚线位置。下列关于导体棒II位置（俯视图）的描述可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
13．如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下向a运动。则a、b的电流方向是（　　）
A．均向左
B．均向右
C．a的向左，b的向右
D．a的向右，b的向左
14．如图长为30
cm、质量为10g的金属棒MN中通有2
A的电流，电流方向自左向右，金属棒用绝缘细线悬吊在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为0.5
T，此时金属棒所受安培力为（　　）
A．1.3
N
B．0.3
N
C．1
N
D．0.7
N
15．磁场中某点的磁感应强度方向就是（　　）
A．放在该点的通电导线受到的安培力的方向
B．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向
C．竖直向下
D．水平向右
16．四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d电流均为I，如图所示放在正方形的四个顶点上，每根通电直导线单独存在时，正方形中心O点的磁感应强度大小都是B，则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为（　　）
A．2B，方向向左
B．B，方向向下
C．2B，方向向右
D．B，方向向上
17．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段折成直角的金属导线abc，ab=bc=L，导线中通有如图的电流，电流强度为I，磁感应强度为B，要使该导线保持静止不动，应在b点加一多大的力，方向如何（导线所受重力不计）（　　）
A．垂直ac斜向左上方，F=BIL
B．垂直ac斜向左上方，F=2BIL
C．垂直ac斜向右下方，F=BIL
D．垂直ac斜向右下方，F=2BIL
18．如图所示，有两根长为L，质量为m的细导体棒a、b；a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x，当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是（　　）
A．方向水平向右
B．大小为
C．要使a仍保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移
D．若使b下移，a将不能保持静止
19．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁间存在着密切的联系。安培受到启发，提出了著名的“分子电流假说”，他认为在原子、分子等物质微粒的内部存在着一环形电流——分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小磁体，它的两侧相当于两个磁极。现以最简单的氢原子为例，氢原子由一个质子构成原子核和一个绕其做圆周运动的电子组成，且知质子与电子的电量均为，电子的轨道半径为、质量为，静电力常量为，则（　　）
A．氢原子分子电流的大小为
B．氢原子分子电流的大小为
C．图示氢原子的“北极”垂直纸面向外
D．图示氢原子的“北极”垂直纸面向里
20．如图所示，长为L、质量为m的均匀直导体棒，两端用等长的绝缘细绳悬挂在天花板上，垂直纸面放在匀强磁场中。当棒中通以如图方向的电流时，平衡后悬线与竖直方向的夹角为，则磁感应强度B的大小和方向可能是（　　）
A．，方向平行纸面水平向左
B．，方向沿细绳向下
C．，方向垂直纸面向里
D．，方向竖直向下
参考答案
1．C
【详解】
用右手螺旋定则判断通电导线在abcd四个点上所产生的磁场方向如下图所示
a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，叠加变大。所以a点的磁感应强度的值最大；
b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，磁感应强度叠加变大，方向向左上；
c点电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加变小。所以c点的磁感应强度的值最小；
d点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右上，点与b点叠加后的磁场大小相等，但是方向不同。
故C正确，ABD错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．两导线在a点产生的磁场方向相反，但由于到a点的距离不同，在a点的磁感应强度大小不同，故a点的磁感应强度不为零，A错误；
B．两导线在b点产生的磁场方向相同，故b点的磁感应强度一定不为零，B错误；
C．导线在b点产生的磁场方向垂直纸面向外，C正确；
D．导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向内，D错误。
故选C。
3．A
【详解】
根据安培定则判断通电直导线周围磁场方向与电流方向的关系的方法：用右手握住直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲的方向为磁场方向。所以直线电流产生的磁场磁感线是以导线为圆心排列的一系列同心圆。
故选A。
4．A
【详解】
A．根据左手定则可判断安培力竖直向上，所以A正确；
B．电流方向与磁场方向平行，则安培力为0，所以B错误；
C．根据左手定则可判断安培力竖直向上，所以C错误；
D．根据左手定则可判断安培力垂直纸面向外，所以D错误；
故选A。
5．B
【详解】
由CD电阻为2R，CABD
电阻为4R，故流过CD的电流为
，所受安培力大小为
，流过CABD的电流为，所受安培力大小为，
所受安培力的方向相同，故线框的加速度大小为
故选B。
6．A
【详解】
当导线与磁场方向垂直时，导线所受磁场力最大，为
当导线与磁场方向平行时，导线所受磁场力最小，为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
7．B
【详解】
导体棒受到的安培力方向斜向右下方，由牛顿第三定律可知磁铁受到的磁场力斜向左上方，磁场力的竖直分量使条形磁铁对台秤压力减小，故知
电流磁场对磁铁的磁场力的水平分量使磁铁左移，弹簧长度将变短，
故选B。
8．C
【详解】
由题图知，流经导体棒ab的电流方向
AB．当所加匀强磁场的方向水平向左，水平向右时，电流方向均与磁场平行，则导体棒不受安培力作用，只受重力作用，不可能静止，故AB错误；
C．当磁场方向垂直纸面向里时，根据左手定则可判断知，导体棒ab所受安培力方向竖直向上，若大小刚好等于重力，则棒静止，故C正确；
D．当磁场方向垂直纸面向外时，根据左手定则可判断知，导体棒ab所受安培力方向竖直向下，由于金属导轨光滑，则棒不可能静止，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】
由安培定则可知，通电直导线P、Q在R产生的磁场方向如图，合磁场的方向水平向右，即沿x轴正方向，则R处的磁场方向沿x轴正方向
由左手定则可知，通电直导线R所受安培力垂直于R指向y轴负方向。
故选A。
10．B
【详解】
小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向一致，所以根据右手螺旋定则可知，螺线管右端为N极，小磁针b指示方向是错误的。
故选B。
11．C
【详解】
A．由左手定则可知，铜棒中电流的方向为，故A错误；
BC．对铜棒，由动能定理得
解得
故B错误，C正确；
D．由以上分析可知，最大偏转角θ与轻导线的长度无关，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
导体棒I中的电流产生磁场，根据安培定则可知，棒I右侧的磁场垂直纸面向外，且离导线越近，磁场越强，根据左手定则可知，导体棒II受到安培力竖直向下，导体棒II左端位置磁场强，故棒II左端受到的安培力大，向下运动的快。
故选C。
13．B
【详解】
由右手螺旋定则可知，若a、b两导线的电流方向均向右，则在矩形线框上、下边处产生的磁场方向分别为向里和向外，方向相反，由于矩形线框上、下边的电流方向分别向右和向左，由左手定则可知，矩形线框上、下边所受的安培力方向均向上，则线圈将向a运动。
故选B。
14．B
【详解】
由安培力计算公式
故B正确，ACD错误。
故选B。
15．B
【详解】
A．根据左手定则通电直导线所受的磁场力的方向与磁场的方向相互垂直，故A错误；
BCD．在该点的小磁针静止时N极所指方向为磁感应强度的方向，故B正确，CD错误.
故选B。
16．A
【详解】
在ac处的直导线在O点产生的磁场的合磁感应强度大小为2B，方向沿Od方向；在bd处的直导线在O点产生的磁场的合磁感应强度大小为2B，方向沿Oa方向；则O点的合磁感应强度为
方向向左。
故选A。
17．A
【详解】
两段所受的安培力大小都等于BIL，由左手定则，ab段所受的安培力向右，bc段所受的安培力向下，待求外力
方向垂直ac斜向左上方，A正确，BCD错误。
故选A。
18．CD
【详解】
A．根据右手定则，可知b在a处产生的磁感应强度方向为竖直向上，A错误；
B．根据左手定则，可知a受到水平向右的安培力，还受竖直向下的重力，斜面给的支持力，合力为零，根据共点力平衡条件可得
解得
B错误；
C．重力和水平向右的磁场力的合力与支持力平衡，当减小b在a处的磁感应强度，则磁场力减小，要使a仍平衡，根据受力平衡条件，则可使b上移，即b对a的磁场力斜向上，C正确；
D．当b竖直向下移动，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当a受到的安培力方向顺时针转动时，只有大小变大才能保持平衡，而安培力在减小，因此不能保持静止，D正确。
故选CD。
19．BC
【详解】
AB．电子绕质子做圆周运动，库仑力提供向心力，即
又因电流的定义式为，而，可得氢原子分子电流的大小
故A错误，B正确；
CD．
由“右手螺旋定则”可知，图示氢原子的“北极”垂直纸面向外，注意四指应沿逆时针方向，因为是“电子”，故C正确，D错误。
故选BC。
20．ABD
【详解】
A．根据左手定则，磁感应强度方向平行纸面水平向左，导体受到的安培力竖直向上，若大小等于重力，则细绳拉力为零，二力平衡，满足
可得，A正确；
B．磁感应强度方向若沿细绳向下，满足
联立解得，B正确；
C．磁感应强度方向垂直纸面向里，导体不受安培力，受重力和拉力，不可能平衡在此位置，C错误；
D．磁感应强度方向竖直向下，满足
联立解得，D正确。
故选ABD。