6.1 探究磁场对电流的作用 同步练习（含答案解析） (2)

6.1
探究磁场对电流的作用
同步练习
1．在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为(　　)
A．向北
B．向南
C．向上
D．向下
【解析】　导线中的自由电子自西向东沿导线定向移动时，形成的电流自东向西．赤道上空地磁场方向由南水平指向北，由左手定则可判断导线受到的安培力方向向下．答案为D.
2．下列说法正确的是(　　)
A．放在匀强磁场中的通电导线一定受到恒定的磁场力作用
B．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱
C．磁场的方向就是通电导线所受磁场力的方向
D．安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面
【解析】　当导线与磁场方向平行时，导线所受磁场力为零，A错误；匀强磁场中，沿磁场方向，磁场强弱不变，B错误，通电导线所受的磁场力方向与磁场方向垂直，C错误；由左手定则可知，F方向一定与B和I所决定的平面垂直，D正确．
3．关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是(　　)
A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的
B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直
C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直
D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直
【解析】　安培力一定垂直于电流和磁场决定的平面，而电流方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直．选项D正确．
4.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看(　　)
A．圆环顺时针转动，靠近磁铁
B．圆环顺时针转动，远离磁铁
C．圆环逆时针转动，靠近磁铁
D．圆环逆时针转动，远离磁铁
【解析】　该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确．
5.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是(　　)
A．水平向左　　　　　B．水平向右
C．竖直向下
D．竖直向上
【解析】　先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在导线A处的磁场方向是水平向左的，再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.
6.图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里．在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是(　　)
A．向上　　　　B．向下
C．向左
D．向右
【解析】　由右手螺旋定则知，软铁芯在导线D处的磁场方向向左，由左手定则可判定导线D受到的磁场力方向向上，A正确．
7.如图所示，一根长直导线穿过载有恒定电流的金属环的中心且垂直于环面，导线和金属环中的电流如图所示，那么金属环所受安培力(　　)
A．沿圆环半径向里
B．等于零
C．沿圆环半径向外
D．水平向左
【解析】　据安培定则可以确定，直导线产生的磁场与金属环中电流平行，故金属环不受安培力，B对．
8.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ad边与MN平行．关于MN中电流产生的磁场对线框的作用，下列叙述中正确的是(　　)
A．线框有两条边所受到的安培力方向相同
B．线框有两条边所受到的安培力大小相同
C．整个线框有向里收缩的趋势
D．若导线MN向左微移，各边受力将变小，但合力不变
【解析】　由直线电流产生磁场的特点可知，与导线距离相等的位置磁感应强度大小相等．因此ab与cd边受到的安培力大小相等，但ab受力方向向下，cd受力方向向上，即两者的方向相反．ad受力方向向左，bc受力方向向右，但ad受到的力大于bc受到的力，A、C错B对；MN向左微移，则线框各边所在处磁场均减弱，故各边受力均变小，但ad边所在处减弱更多，故线框所受向左的合力变小，D错．
【答案】　B
9．如图所示，有一根松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会(　　)
A．纵向收缩，径向膨胀　　　B．纵向伸长，径向收缩
C．纵向伸长，径向膨胀
D．纵向收缩，径向收缩
【解析】　通电线圈每匝可视为一小磁铁，且排列方向一致，故纵向收缩；通电线圈又处在电流产生的磁场中，由电流元分析法知径向膨胀．
【答案】　A
10.如图所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直．当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出(　　)
A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小
B．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小
C．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大
D．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大
【解析】　如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则，直导线受向下的安培力，由力的作用是相互的，条形磁铁受向上的作用力．故A正确．
11．如图所示，水平方向有一匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.2
T，有一段通电导线竖直放置，长度为L＝0.8
m，当导线中通入大小为I＝1
A，方向如图所示的电流时，试问：
(1)导线所受安培力有多大？方向如何？
(2)若将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°，则安培力的大小是多少？
(3)若将导线在垂直纸面的平面内转动，分别说明它所受安培力的大小和方向是否变化？
【解析】　(1)由于电流方向与磁场方向垂直，故F＝BIL＝0.16
N，由左手定则可判断出安培力的方向垂直纸面向里．
(2)将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°，此时电流方向与磁场方向平行，故安培力的大小F＝0.
(3)将导线在垂直纸面的平面内转动，由于任意位置电流方向与磁场方向均垂直，故安培力的大小不变，由左手定则知，安培力的方向不断改变．
【答案】　(1)0.16
N　垂直纸面向里　(2)0　(3)F大小不变，方向不断改变
12．如图所示，水平放置的光滑金属导轨宽L＝0.2
m，接有电电动势E＝3
V，电内阻及导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B＝1
T．导体棒ab的电阻R＝6
Ω，质量m＝10
g，垂直放在导轨上并良好接触，求合上开关的瞬间．
(1)金属棒受到安培力的大小和方向；
(2)金属棒的加速度．
【解析】　(1)闭合电键的瞬间，回路中的电流
I＝＝
A＝0.5
A
ab棒所受安培力
F安＝BIL＝0.1
N
由左手定则知方向水平向右
(2)由牛顿第二定律知
a＝＝10
m/s2
方向水平向右