(江苏版)2019届高考物理一轮复习课时检测27《 磁场的描述 磁场对电流的作用》(含解析)

课时跟踪检测（二十七）  磁场的描述  磁场对电流的作用

对点训练：磁感应强度、安培定则

1．[多选](2015·全国卷Ⅱ)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是(　　)

A．指南针可以仅具有一个磁极

B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场

C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰

D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转

解析：选BC　指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，选项B正确。因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确。在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。

2．[多选](2018·常熟模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是(　　)

A．a、b两处的磁感应强度大小Ba＜Bb

B．a、b两处的磁感应强度大小Ba＞Bb

C．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有Fa＜Fb

D．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小可能有Fa＞Fb

解析：选AD　磁感线越密，磁场越强，故A正确，B错误；通电导线放在a、b两处，但没有说明导线的方向与磁场的方向的关系，其所受安培力的大小关系不确定，故C错误，D正确。

3.电视机显像管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所示。则环心O处的磁场方向(　　)

A．向下

B．向上

C．垂直纸面向里

D．垂直纸面向外

解析：选A　对于左右两个螺线管，由安培定则可以判断出上方均为磁场北极，下方均为磁场南极，所以环心O处的磁场方向向下，即A选项正确。

4．[多选](2016·海南高考)如图(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示。在图(b)中(　　)

A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

解析：选BC　将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，故选项A错误，选项B正确；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，故选项C正确，选项D错误。

5.(2018·张家港模拟)如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是(　　)

A．直导线中电流方向是垂直纸面向里

B．c点的实际磁感应强度也为0

C．d点实际磁感应强度为2 T，方向斜向下，与B夹角为45°

D．以上均不正确

解析：选A　由题意可知，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向里，故A正确。通电导线在c点产生的磁感应强度大小为B＝1 T，方向水平向右，与匀强磁场方向相同，则c点磁感应强度为2 T，方向与B的方向相同，故B错误。通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向下，根据磁场的叠加原理可得d点磁感应强度为Bd＝B＝ T，方向与B的方向成45°斜向下，故C错误。由上分析可知D错误。

对点训练：判定安培力作用下导体的运动

6．(2018·江阴模拟)如图中甲、乙所示，在匀强磁场中，有两个通电线圈处于如图所示的位置，则(　　)

A．从上往下俯视，甲中的线圈顺时针转动

B．从上往下俯视，甲中的线圈逆时针转动

C．从上往下俯视，乙中的线圈顺时针转动

D．从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动

解析：选D　根据题图甲所示，由左手定则可知，线圈各边所受安培力都在线圈所在平面内，线圈不会绕OO′轴转动，故A、B错误；根据题图乙所示，由左手定则可知，线圈左、右两边所受安培力分别垂直于纸面向外和向里，线圈会绕OO′轴转动，从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动。故C错误，D正确。

7．(2018·温州调研)教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是(　　)

A．图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向不变

B．图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变

C．图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动

D．图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动

解析：选C　图甲中，仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，液体的旋转方向要改变，故A、B均错误。图乙中，当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，可以观察到弹簧不断上下振动；如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动；但是如果将水银换成酒精，酒精不导电，则弹簧将不再上下振动，故选项C正确，D错误。

8.(2018·泰州模拟)通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示。下列哪种情况将会发生(　　)

A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动

B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动

C．L2绕轴O按顺时针方向转动

D．L2绕轴O按逆时针方向转动

解析：选D　由右手螺旋定则可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1越远的地方，磁场越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕固定转轴O按逆时针方向转动。故D正确。

对点训练：安培力作用下的平衡和加速问题

9.(2018·镇江模拟)如图所示，弹簧测力计下挂有一长为L、质量为m的金属棒，金属棒处于磁感应强度垂直纸面向里的匀强磁场中，棒上通有如图所示方向的电流I，金属棒处于水平静止状态，若此时弹簧测力计示数大小为F，重力加速度为g，金属棒以外部分的导线没有处于磁场中且质量不计，则下列说法正确的是(　　)

A．金属棒所受的安培力方向竖直向上

B．金属棒所受的安培力大小为mg－F

C．若将电流增大为原来的2倍，平衡时弹簧测力计示数会增大为2F

D．若将磁感应强度和金属棒质量同时增大为原来的2倍，平衡时弹簧测力计示数会增大为2F

解析：选D　由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向向下，选项A错误；由平衡知识可知：mg＋F安＝F，则金属棒所受的安培力大小为F－mg，选项B错误；若将电流增大为原来的2倍，则安培力变为原来的2倍，根据F＝mg＋F安可知，平衡时弹簧测力计示数不会增大为2F，选项C错误；若将磁感应强度和金属棒质量同时增大为原来的2倍，则安培力变为原来的2倍，根据F＝mg＋F安可知，平衡时弹簧测力计示数会增大为2F，选项D正确。

10.[多选]如图所示，质量为m、长度为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为θ。磁感应强度方向和大小可能为(　　)

A．z正向，tan θ　　　　　 B．y正向，

C．z负向，tan θ   D．沿悬线向上，sin θ

解析：选BC　本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B的方向和大小。若B沿z正向，则从O向O′看，导线受到的安培力F＝ILB，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A错误。

若B沿y正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示。当FT＝0，且满足ILB＝mg，即B＝时，导线可以平衡，B正确。

若B沿z负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示。若满足FTsin θ＝ILB，FTcos θ＝mg，即B＝，导线可以平衡，C正确。

若B沿悬线向上，导线受到的安培力垂直于导线指向左下方，如图丁所示，导线无法平衡，D错误。

考点综合训练

11．(2018·苏州模拟)一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁铁静止时弹簧的伸长量为x0，将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在a、b、c位置时，弹簧的伸长量分别为xa、xb、xc，已知a、b、c三点的连线与斜面平行，且b点在条形磁铁的正中央。则下列正确的是(　　)

A．x0＝xa＝xb＝xc   B．x0＞xa＞xb＞xc

C．xa＞x0＝xb＞xc   D．xa＞xb＞xc＞x0

解析：选C　由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在a处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示，由左手定则可判断导线在a点受斜向右下方的安培力Fa，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力Fa′的方向是斜向左上方，Fa′有沿斜面向下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量增大；同理可知导线在b点时弹簧的伸长量不变；同理可知导线在c点时弹簧的伸长量减小，则xa＞x0＝xb＞xc，C正确。

12．[多选](2018·南京四校联考)一质量为0.06 kg、长为0.1 m的金属棒MN用两根长度均为1 m的绝缘细线悬挂于天花板的顶端，现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5 T的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直平面内摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为37°，已知一切阻力可忽略不计，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列正确的说法是(　　)

A．金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能增加

B．金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少

C．通入金属棒中的电流为9 A

D．通入金属棒中的电流为4 A

解析：选AD　金属棒的长度用l表示，细线的长度用R表示，则在金属棒上升过程中，安培力做正功，机械能一直增加，A正确，B错误；由动能定理知W安－W重＝0，即BIlRsin 37°＝mgR(1－cos 37°)，代入数值得I＝4 A，C错误，D正确。

13.某同学自制一电流表，其原理如图所示。质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度。MN的长度大于ab，当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与矩形区域的ab边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流时，指针示数可表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g。

(1)当电流表的示数为零时，求弹簧的伸长量；

(2)为使电流表正常工作，判断金属杆MN中电流的方向；

(3)若磁场边界ab的长度为L1，bc的长度为L2，此电流表的量程是多少？

解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx，则有mg＝kΔx，故Δx＝。

(2)根据左手定则，金属杆中的电流方向为：M→N。

(3)设电流表满偏时通过MN的电流为Im，则有：

BImL1＋mg＝k(L2＋Δx)，故Im＝。

答案：(1)　(2)M→N　(3)