第三章 第四节
1．要想提高磁电式电流表的灵敏度，不可采用的办法有( )
A．增加线圈匝数
B．增加永久性磁铁的磁感应强度
C．减少线圈面积
D．减小转轴处摩擦
【答案】C
【解析】当给电流表通入电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置，于是有NBIS＝kθ，故θ＝I.可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数N、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数k(即转过1°所需外力矩的大小)的增大而降低．另外，减小摩擦也有利于灵敏度的提高．故选C．
2．(2018·龙岩名校二模)如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两线圈的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化，下列说法正确的是( )
A．P顺时针转动，Q逆时针转动，转动时P与天花板连接的细线张力不变
B．P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变
C．P、Q均不动，P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大
D．P不动，Q逆时针转动，转动时P、Q间细线张力不变
【答案】A
【解析】根据安培定则，P内部产生的磁场的方向垂直于纸面向外，Q内部产生的磁场水平向右，根据同名磁极相互排斥的特点，P将顺时针转动，Q逆时针转动；转动后更靠近的两点处的电流方向相同，所以两个线圈相互吸引，PQ间细线张力减小，整体分析受力知P与天花板连接的细线张力始终等于二者重力，不变．故A正确，B、C、D错误．
3．(2018·杭州名校二模)在同一平面上有a、b、c三根等间距平行放置的长直导线，依次载有电流强度大小为1 A、2 A和3 A的电流，各电流的方向如图所示，则导线b所受的合力方向是( )
A．水平向左 B．水平向右
C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里
【答案】A
【解析】根据反向电流的通电导体相互排斥，可知b受到a的排斥力，同时受到c的排斥力；a的电流小于c的电流，则c对b的电场力大于a对b的电场力，所以可知导线b所受的合力方向水平向左．故A正确，B、C、D错误．
4．(多选)电流表中蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布，当线圈中通入恒定电流时，线圈将发生转动，电流表的指针也随着偏转，最后停在某一偏角位置上，则在偏转过程中，随着偏转角度的增大( )
A．线圈受到的安培力的力矩将逐渐增大
B．线圈所受安培力的力矩将逐渐减小
C．线圈所受安培力的力矩不变
D．电流表中螺旋弹簧所产生的阻碍线圈转动的力矩将逐渐增大
【答案】CD
【解析】由M＝NBIS知，安培力矩保持不变，但螺旋弹簧的阻力矩M＝kθ随θ角的增大而增大．
第三章 第四节
基础达标
选择题(在每小题给出的四个选项中．第1～4题只有一项符合题目要求；第5～6题有多项符合题目要求)
1．下列设备中，使用的电动机不是直流电动机的是( )
A．电力机车 B．货运电瓶车
C．电磁起重机 D．家用电风扇
【答案】D
【解析】A选项中的电力机车和B选项中的货运电瓶车都是采用直流电源供电，即是直流电动机，均不符合题意；C选项是据电流的磁效应制成的，其内部没有电动机，也不符合题意；由于家庭电路是交流电，所以D选项中的家用电风扇是交流电动机，即该选项是符合题意的．故选D．
2．关于直流电动机的下列说法不正确的是( )
A．直流电动机是利用电磁感应现象来工作的
B．可以通过改变线圈中的电流方向改变其转动方向
C．直流电动机是把电能转化为机械能的装置
D．直流电动机在工作时线圈上的电流方向是周期性变化的
【答案】A
【解析】电动机是根据通电线圈受到磁场力的力矩作用而转动的，不是根据法拉第电磁感应定律制成的，故A错误；直流电动机中的磁场方向不变，可以通过改变线圈中的电流方向改变其转动方向，故B正确；直流电动机工作时主要把电能转化为机械能，直流电动机是把电能转化为机械能的装置，故C正确；直流电动机在工作时线圈上的电流方向是周期性变化的，故D正确；本题选不正确的，故选A．
3．磁悬浮列车为现代交通运输开辟了新的天地，下列有关说法中正确的是( )
A．由于列车在悬浮状态下行驶，因而一定做匀速直线运动
B．通过列车底部和下方轨道间的同名磁极互相排斥，可使列车悬浮
C．列车悬浮行驶，车体不受任何阻力、运行平稳
D．为产生极强的磁场使列车悬浮，制作电磁铁的线圈宜选用超导材料
【答案】B
【解析】列车在启动时由静止开始，到达一定的速度是一个加速过程，进站时速度不断减小，最后停下来，速度不断减小．所以不是匀速直线运动，故A错误．列车的悬浮是利用列车底部和下方轨道间的同名磁极互相排斥，达到减小两者之间的摩擦阻力，从而可以提高车速，故B正确．列车的悬浮，只是减小了摩擦阻力，并不是完全没有了摩擦力．即使是车轮与车轨间的摩擦力完全消失，列车高速行驶时还要受到空气的阻力，故C错误．在现实条件下，超导现象都是在低温的条件下才出现的，常温下的超导材料还没有研制出来，故D错误．当然此时使用导体的电阻率越小越好．故选B．
4．(2017·青海师大附中期末)关于磁电式电流表的说法，以下选项中正确的是( )
①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的
②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大
③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场
④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力大小与电流大小有关，而与所处位置无关．
A．①② B．③④
C．①②④ D．①②③④
【答案】C
【解析】根据力矩平衡条件可知，稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的，故①正确；由图看出，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐射分布的磁场特点是大小相等．根据安培力的大小F＝BIL，即可知：线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确，③错误；磁场呈幅状，故电流与磁场始终相互垂直，结合F＝BIL，即可知，线圈所受磁力大小与电流大小有关，而与所处位置无关，故④正确．故选C．
5．如图所示，线圈ab、bc的边长分别为L1、L2，通以电流I，开始时线圈平面与匀强磁场B的磁感线平行，当线圈绕OO′轴转过θ角时( )
A．线圈的ab边所受安培力的大小为BIL1cos θ
B．线圈的ab边所受安培力的大小为BIL1
C．线圈所受的磁力矩为BIL1L2cos θ
D．线圈所受的磁力矩为BIL1L2
【答案】BC
【解析】由于ab边与磁场相互垂直，故安培力大小F＝BIL1，故A错误，B正确；力矩等于力与力臂的乘积，ab和cd受到的力臂均为cosθ；故力矩为BIL1L2cos θ，故C正确，D错误．
6．(2017·潍坊校级期末)下列关于磁电式电流表的说法中正确的是( )
A．磁电式电流表内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的
B．磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成反比
C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱
D．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用
【答案】ACD
【解析】蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，故A正确；电流表由于蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向均匀分布的，因此不管铜电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行．因此，磁力矩与线圈中电流成正比(与线圈位置无关)．当通电线圈转动时，螺旋弹簧将被扭动，产生一个阻碍线圈转动的阻力矩，其大小与线圈转动的角度成正比，当磁力矩与螺旋弹簧中的阻力矩相等时，线圈停止转动，此时指针偏向的角度与电流成正比，故电流表的刻度是均匀的，故B错误；磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流，故C正确；磁电式电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用，故D正确．故选ACD．
能力提升
7．(2019·张家口一模)如图所示，两个劲度系数均为k的轻弹簧顶端固定并与电路相连，下端用轻导线与长度为L的导体棒相连，导体棒水平放置且垂直于匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．断开开关，导体棒静止时，弹簧的长度为x1；接通电源后，导体棒水平静止时，弹簧的长度为x2，电流表示数为I，忽略电流产生的磁场作用．则该匀强磁场的磁感应强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】断开开关，导体棒静止时，弹簧的长度为x1，则有mg＝2kx1.接通电源后，导体棒的电流方向向右，则安培力方向向下，导体棒水平静止时，弹簧的长度为x2，电流表示数为I，根据平衡条件可得mg＋BIL＝2kx2.联立解得B＝.D正确，A、B、C错误．
8．(多选)我国第一艘导电磁推进船HEMS－1原理如图所示，强磁场方向竖直，在垂直于船身方向两边安装正负电极，电极都在海水里．当电源接通时海水中产生垂直于船体方向的强电流，推动船体运动，如果磁感应强度为5 T(看作匀强磁场)，水通道0.5 m，产生推力50 N，则下图中船的运动方向和船上蓄电池中的电流分别为( )
A．船向左运动 B．船向右运动
C．蓄电池中的电流为20 A D．蓄电池中的电流为10 A
【答案】BC
【解析】由左手定则可判断出水流向左运动，根据牛顿第三定律，则船受力向右，由F＝BIL得I＝＝20 A．
9．如右图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)
【解析】依据物体的平衡条件可得，ab棒恰不右滑时，
G－μmg－BI1L＝0，
ab棒恰不左滑时G＋μmg－BI2L＝0，
依据闭合电路欧姆定律可得E＝I1(R1＋r)，
E＝I2(R2＋r)，
由以上各式代入数据可解得R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω，
所以R的取值范围为1.9 Ω≤R≤9.9 Ω.
答案：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω
10．如右图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L，厚为d，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b，上、下两端装有电极C(正极)和D(负极)并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为ρ；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差．若当开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差为h，电路中电流表的读数为I，求磁感应强度B的大小．
【解析】开关S闭合后，导电液体中有电流从C到D，由左手定则知导电液体受到向右的安培力F，在液体中产生附加压强p，这样，a、b管中液面就会出现高度差，在液体中产生的附加压强p＝＝＝＝ρgh，所以B＝.
答案：
