磁场。1.关于磁感应强度的概念,以下说法中正确的有。
a.电流元il在磁场中受力为f,则磁感应强度b一定等于。
b.电流元il在磁场中受力为f,则磁感应强度可能大于或等于。
c.磁场中电流元受力大的地方,磁感应强度一定大。
d.磁场中某点磁感应强度的方向,与电流元在此点的受力方向相同。
解析:判断磁感应强度的大小,需要在电流元受力最大的前提下进行,选项a、b中的力f可能小于或等于最大受力,因此,磁感应强度b可能大于或等于;电流元在磁场中受力与其放置方向有关,因此电流元受力大的地方,磁感应强度不一定大;磁场的方向规定为小磁针静止时n极所指的方向,与电流元受力方向不相同.综上所述,b项正确.
答案:b2.(2012·武汉联考)关于磁感线的描述,正确的是。
a.磁铁的磁感线从n极出发,终止于s极。
b.利用磁感线疏密程度可定性地描述磁场中两点相对强弱。
c.磁铁周围小铁屑有规则的排列,正是磁感线真实存在的证明。
d.不管有几个磁体放在某一空间,在空间任一点绝无两根(或多根)磁感线相交。
解析:磁感线是为了形象地描述磁场强弱而引入的假想线,实际上并不存在,它每一点的切线方向就是该点的磁场方向,利用它的疏密程度来表示磁场的强弱,它是一个闭合曲线,在磁体外部磁感线是从磁体的n极出来,进入磁体的s极.任意两条磁感线都不相交,故b、d正确.
答案:bd3.在匀强磁场的同一位置,先后放入长度相等的两根直导线a和b,a、b导线的方向与磁场方向垂直,但两导线中的电流大小不同,图1表示导线所受安培力f与通电电流i的关系,a、b各自有一组f、i的数值,在图象中各描一个点,其中正确的是。
图1解析:由于导线与磁场垂直,故f=bil,而a、b两导线的l相同,b相同,所以f∝i,因此选项d正确.
答案:d4.在图2所示电路中,电池均相同,当电键s分别置于a、b两处时,导线mm′与nn′之间的安培力的大小分别为fa、fb,可判断这两段导线 (
图2a.相互吸引,fa>fbb.相互排斥,fa>fb
c.相互吸引,fa<fbd.相互排斥,fa<fb
解析:无论电键置于a还是置于b,两导线中通过的都是反向电流,相互间作用力为斥力,a、c错误.电键置于位置b时电路中电流较大,导线间相互作用力也较大,故d正确.
答案:d5.质量为m的通电细杆放在倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流通过杆,杆恰好静止于导轨上,在如图3所示的a、b、c、d四个图中,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是。
图3解析:选项a中通电细杆所受的安培力水平向右,选项b中通电细杆所受安培力竖直向上,这两种情况下,如果没有摩擦力,通电细杆都可以静止在导轨上,选项c中通电细杆所受安培力方向竖直向下,选项d中通电细杆所受安培力方向水平向左,这两种情况下,如果没有摩擦力,通电细杆均不能静止,故选项c、d正确.
答案:cd图4
6.如图4所示,真空中两点电荷+q和-q以共同的角速度绕轴oo′匀速运动,p点距+q近,则p点磁感应强度的方向为。
a.沿o′o向上。
b.沿oo′向下。
c.从+q指向-q
d.磁感应强度为0
解析:电荷的定向移动形成电流,当两个点电荷匀速转动时,相当于产生两个环形电流,由i=知两个电荷产生的等效电流大小相等,+q产生的电流形成的磁场在p点方向向上,-q产生的电流形成的磁场在p点方向向下,但由于p点离+q近,因此p点磁感应强度方向应沿o′o向上,故选项a正确.
答案:a7.在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导。
线中通有大小相等的恒定电流,方向。
如图5所示.过c点的导线所受安培。
力的方向图5
a.与ab边平行,竖直向上 b.与ab边平行,竖直向下。
c.与ab边垂直,指向左边 d.与ab边垂直,指向右边。
解析:根据安培定则,a、b在c处产生的磁场分别为垂直于ac连线斜向下和垂直于bc连线斜向下,并且大小相等,由平行四边形定则可确定c处合磁场方向向下,又根据左手定则,可判定c处直导线所受安培力方向垂直于ab边,指向左边,所以c项正确.
答案:c8.如图6所示,一弓形线圈通以逆时针电流,在其圆弧的圆心处,垂直于纸面放一直导。
线,当直导线通有指向纸内的电流时,线。
圈将图6a.a端向纸内、b端向纸外转动,且靠近导线。
b.a端向纸内、b端向纸外转动,且远离导线。
c.b端向纸内、a端向纸外转动,且靠近导线。
d.b端向纸内、a端向纸外转动,且远离导线。
解析:弓形通电线圈圆弧部分不受磁场力,直线部分上半部受磁场力指向纸内,下半部分受磁场力指向纸外,导致线圈转动.当转到弓形线圈平面与直导线趋于平行时,由于直线电流的磁场随着离开导线距离的增加而减弱,线圈直线部分所受安培力大于圆弧部分,因此线圈受直导线的吸引而靠近导线.故a项正确.
答案:a9.如图7甲所示,电流恒定的通电直导线mn垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上,电流方向由m指向n,在两导轨间存在着竖直磁场,取垂直于纸面向里的方向为磁感应强度的正方向,当t=0时导线恰好静止,若b按如图乙所示的余弦规律变化,下列说法正确的是。
图7a.在最初的一个周期内,导线在导轨上做往复运动。
b.在最初的一个周期内,导线一直向左运动。
c.在最初的半个周期内,导线的加速度先增大后减小。
d.在最初的半个周期内,导线的速度先增大后减小。
解析:由安培力的表达式f=bil结合图乙可知,安培力f在一个周期内随磁感应强度b的变化而变化,在前周期内,安培力f方向不变,大小变小,加速度方向不变,大小变小,由于初速度为零,所以在水平方向上做变加速直线运动;在周期到周期内,磁场方向改变,安培力方向改变,由小变大,加速度方向改变,由小变大,速度减小,至周期时速度减小到零,所以d正确,c错;而后在周期到周期内,mn反向加速,在一个周期结束时又回到原来的位置,所以a正确,b错.
答案:ad10.三根平行的直导线,分别垂直地通过一个等腰。
直角三角形的三个顶点,如图8所示,现使每。
条通电导线在斜边中点o所产生的磁感应强度。
的大小均为b,则该处的磁感应强度的大小和。
方向如何图8
解析:根据安培定则,i1与i3在o点处产生的磁感应强度相同,i2在o点处产生的磁感应强度的方向与b1(b3)相垂直,又知b1、b2、b3的大小相等均为b,根据矢量的运。
算可知o处的实际磁感应强度大小bo==b.方向在三角形平面内与斜边夹角为θ,tanθ=2,如图所示.
答案: b,与斜边夹角为θ(tanθ=2)斜向下。
11.如图9所示,将长为50 cm、质量为10 g的。
均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬。
挂成水平状态,位于垂直于纸面向里的匀强。
磁场中,当金属棒中通以0.4 a电流时,弹簧。
恰好不伸长,求图9
1)匀强磁场的磁感应强度是多大?
2)当金属棒中通过大小为0.2 a,方向由a到b的电流时,弹簧伸长1 cm,如果电流方向由b到a,而电流大小不变,弹簧伸长又是多少?
解析:(1)当ab棒受到向上的安培力bil和向下的重力mg大小相等时,弹簧不伸长,由bil=mg可得出磁感应强度:
b==t=0.49 t
2)当大小为0.2 a的电流由a流向b时,ab棒受到两根弹簧向上的拉力2kx1及向上的安培力bi1l和向下的重力mg作用,处于平衡状态.
根据平衡条件有:2kx1=mg-bi1l①
当电流反向后,ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力bi2l和重力mg作用下处于平衡,有:
2kx2=mg+bi2l②
②两式相除并整理,得弹簧伸长x2为:
x2=x1×1 cm
3 cm.答案:(1)0.49 t (2)3 cm
12.在水平面上平行放置着两根长度均为l的金属导轨mn和pq,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图10所示.在导轨的mp端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良。
好.空间中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为b.将开关s1闭合,s2断开,电压表和电流表的示数分别为u1和i1,金属棒仍处于静止状态;再将开关s2闭合,电压表和电流表的示数分别为u2和i2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直.设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ.忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g,求:
图101)金属棒到达nq端时的速度大小;
2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量.
解析:(1)当通过金属棒的电流为i2时,金属棒在导轨上做匀加速运动,设加速度为a,根据牛顿第二定律, bdi2-μmg=ma
设金属棒到达nq端时的速度为v,根据运动学公式, v2=2al,由以上两式解得:v=.
2)当金属棒静止不动时,金属棒的电阻r=,设金属棒在导轨上运动的时间为t,电流在金属棒中产生的热量为q,根据焦耳定律,q=irt
根据运动学公式,l=t,将(1)的结果代入,解得。
q=i.答案:(1)2)i
高二物理磁场
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