高中物理人教版1第二章磁場電流的磁場

人教版物理選修11第二章第二節(jié)電流的磁場同步訓練一．選擇題（共15小題）1．有a、b、c、d四個小磁針，分別放置在通電螺線管的附近和內(nèi)部，如圖所示．其中哪一個小磁針的指向是正確的（）A．a(chǎn)B．bC．cD．d答案：D解析：解答：：解：由圖可知，電流由右側(cè)流入，則由安培定則可知，螺線管的左側(cè)為N極，右側(cè)為S極；而螺線管的磁感線外部是由N極指向S極，內(nèi)部由S指向N極，而小磁針靜止時N極所指方向與磁感線方向一致，故可知D正確，其他均錯；故選D．分析：由電源的極性可得出電流的方向，則由安培定則可得出磁場的方向，即可判出小磁場的方向是否正確．2．如圖所示，把一條導線平行地放在磁針的上方附近，當導線中有電流通過時，磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)．首先觀察到這個實驗現(xiàn)象的物理學家是（）A．奧斯特B．愛因斯坦C．伽利略D．牛頓答案：A解析：解答：解：當導線中有電流通過時，磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電流產(chǎn)生了磁場，這是電流的磁效應，首先觀察到這個實驗現(xiàn)象的物理學家是奧斯特．故A正確，BCD錯誤．故選：A．分析：本實驗是1820年丹麥的物理學家奧斯特做的電流磁效應的實驗．3．如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導線與螺線管垂直，“×”表示導線中電流的方向垂直于紙面向里．電鍵閉合后，A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是（）A．水平向左B．水平向右C．豎直向下D．豎直向上答案：C解析：解答：解：首先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管在A處產(chǎn)生的磁場方向：水平向右．根據(jù)左手定則判斷可知：A受到通電螺線管磁場的作用力的方向：豎直向下．故選C分析：首先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管在A處產(chǎn)生的磁場方向，再根據(jù)左手定則判斷通電直導線A受到的磁場的作用力的方向．4．下列各圖為電流產(chǎn)生磁場的分布圖，正確的分布圖是（）A．①③B．②③C．①④D．②④答案：C解析：解答：解：①電流方向向上，由右手螺旋定則可得磁場為逆時針（從上向下看），故①正確；②電流方向向下，由右手螺旋定則可得磁場為順時針（從上向下看），故②錯誤；③圖中電流為環(huán)形電流，由由右手螺旋定則可知，內(nèi)部磁場應向右，故③錯誤；④根據(jù)圖示電流方向，由右手螺旋定則可知，內(nèi)部磁感線方向向右，故④正確；故選C．分析：由右手螺旋定則可判斷電流周圍磁場的分布，并注意平面圖及立體圖的區(qū)分即可正確判斷．5．在下列圖中“?”表示直線電流方向垂直紙面向里，“⊙”表示直線電流方向垂直紙面向外，則下列圖形中能正確描繪直線電流周圍的磁感線的是（）A．B．C．D．答案：D解析：解答：解：右手握住直導線，大拇指所指方向為電流方向，四指彎曲方向為電流周圍的磁場方向．故D正確，A、B、C錯誤．故選：D．分析：根據(jù)右手螺旋定則判斷電流周圍的磁場方向．6．把小磁針放在環(huán)形電流中央，通以圖示電流，則小磁針N極指向為（）A．水平向左B．垂直環(huán)形電流所在平面向內(nèi)C．水平向右D．垂直環(huán)形電流所在平面向外答案：B解析：解答：解：如圖所示，若通電時，據(jù)安培定則得出環(huán)形線圈的前面是S極、后面是N極，故其磁感線的方向：環(huán)形線圈外面是垂直于紙面向外，環(huán)形線圈里面是垂直紙面向里，而小磁針靜止時的N極指向與線圈的磁感線的方向是一致的，所以垂直環(huán)形電流所在平面向里，故B正確，ACD錯誤；故選：B．分析：（1）對于磁體的每一條磁感線都是閉合的，即在磁體的外部是從N極指向S極，在磁體內(nèi)部，磁感線是從磁體的S極指向N極；（2）據(jù)安培定則可以判斷出此時環(huán)形線圈的N極和S極，而后據(jù)據(jù)小磁針的N極指向和環(huán)形線圈磁感線的方向一致即可判斷出小磁針的N極指向．7．如圖是電磁鐵工作原理的示意圖，由線圈、電源、開關和滑動變阻器等器材組成，P為滑動變阻器的滑片．閉合S，鐵釘被吸附起來．下列分析正確的是（）A．增加線圈匝數(shù)，被吸附的鐵釘減少B．調(diào)換電源正負極，鐵釘不能被吸附C．P向a端移動，被吸附的鐵釘增多D．P向b端移動，被吸附的鐵釘增多答案：C解析：解答：解：A、當增加線圈的匝數(shù)時，導致線圈的磁場增加，則被吸附的鐵釘增多，故A錯誤；B、當調(diào)換電源正負極，導致線圈的磁性方向相反，但仍有磁性，因此鐵釘仍能被吸附，故B錯誤；C、當P向a端移動，導致電路中電流增大，那么被吸附的鐵釘增多，若Pb端移動，電路中電流減小，則被吸附的鐵釘減小，故C正確，D錯誤；故選：C．分析：根據(jù)安培定則，結合電流方向從而確定磁性，再根據(jù)閉合電路的電阻變化，確定電流的變化，即可判定磁性的強弱．8．如圖所示，在圓環(huán)狀導體圓心處，放一個可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針．現(xiàn)給導體通以順時針方向的恒定電流，不計其他磁場的影響，則（）A．小磁針保持不動B．小磁針的N極將向下轉(zhuǎn)動C．小磁針的N極將垂直于紙面向里轉(zhuǎn)動D．小磁針的N極將垂直于紙面向外轉(zhuǎn)動答案：C解析：解答：解：如圖所示，若通電時，據(jù)安培定則不難看出此時圓形線圈的前面是S極，其后面是N極，故其磁感線的方向是應該是垂直于紙面向里，故此時小磁針靜止時的N極指向與圓形線圈的磁感線的方向是一致的，由于小磁針的磁感線應是從小磁針的N極出發(fā)回到S極的，故此時小磁針的靜止時的N極應該是垂直于紙面向里轉(zhuǎn)動，故C正確，ABD錯誤．故選：C．分析：（1）對于磁體的每一條磁感線都是閉合的，即在磁體的外部是從N極指向S極，在磁體內(nèi)部，磁感線是從磁體的S極指向N極；9．下列四幅圖中，小磁針靜止時，其指向正確的是（）A．B．C．D．答案：A解析：解答：解：首先確定各磁鐵的磁感線的分布，注意磁感線由磁鐵外部是從N到S，再依據(jù)小磁針靜止時的指向，即為磁感線的切線方向，則A正確，BCD錯誤；故選：A．分析：根據(jù)小磁針靜止時的指向，即為磁場方向，再結合磁感線由磁鐵外部是從N到S，而內(nèi)部則是從S到N，從而即可求解．10．如圖所示，無限長導線，均通以恒定電流I．直線部分和坐標軸接近重合，彎曲部分是以坐標原點O為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點O處不形成磁場，則圖乙中O處磁感應強度和圖甲中O處磁感應強度相同的是（）A．B．C．D．答案：A解析：解答：解：由題意可知，圖甲中O處磁感應強度的大小是其中一段在O點的磁場大小2倍，方向垂直紙面向里；A、根據(jù)右手螺旋定則可知，左上段與右下段的通電導線產(chǎn)生的磁場疊加為零，則剩余的兩段通電導線產(chǎn)生的磁場大小是其中一段的在O點磁場的2倍，且方向垂直紙面向里，故A正確；B、同理，四段通電導線在O點的磁場是其中一段在O點的磁場的4倍，方向是垂直向里，故B錯誤；C、由上分析可知，右上段與左下段產(chǎn)生磁場疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁場大小是其中一段在O點產(chǎn)生磁場的2倍，方向垂直紙面向外，故C錯誤；D、與C選項分析相同，四段在O點的磁場是其中一段在O點產(chǎn)生磁場的2倍，方向垂直紙面向外，故D錯誤；故選：A．分析：根據(jù)通電導線周圍存在磁場，結合相同圓弧，則產(chǎn)生有磁感應強度大小，再根據(jù)右手螺旋定則可知，通電導線在O點的磁場方向，最后由矢量合成法則，即可求解．11．如圖所示，五根平行的長直導體棒分別過豎直平面內(nèi)的正方形的四個頂點和中心，并和該正方形平面垂直，各導體棒中均通有大小相等的電流，方向如圖所示，則中心處的導體棒受到其余四根導體棒的磁場力的合力方向是（）A．豎直向上B．豎直向下C．水平向左D．水平向右答案：C解析：解答：解：根據(jù)題意，由右手螺旋定則對角導線電流產(chǎn)生磁場正好相互疊加，如圖所示，由矢量的合成法則，則得磁場方向豎直向下，根據(jù)左手定則可知，中心處的導體棒受到其余四根導體棒的磁場力的合力方向是水平向左；故選：C．分析：根據(jù)安培定則確定出安培力的方向，再利用矢量合成法則求得B的合矢量的方向，再根據(jù)左手定則，即可求解．12．在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導線，如圖所示，四導線中的電流大小關系為i1＜i2＜i3=i4，要使O點磁場增強．則應切斷哪一導線中的電源（）A．切斷i1B．切斷i2C．切斷i3D．切斷i答案：D解析：解答：解：根據(jù)右手螺旋定則來確定通電導線周圍磁場的分布，導線1在O點產(chǎn)生的磁場的方向向里，導線2在O點產(chǎn)生的磁場的方向向里，導線3在O點產(chǎn)生的磁場的方向向里，導線4在O點產(chǎn)生的磁場的方向向外．由于i1＜i2＜i3=i4，所以合磁場的方向向里，根據(jù)磁場的疊加可知，要使O的磁場增強，應切斷I4，則D正確．故選：D分析：根據(jù)安培定則判斷4根通電導線在1、2、3、4四個區(qū)域產(chǎn)生的磁場方向，根據(jù)磁場的疊加，判斷哪個區(qū)域的磁場最強．13．如圖所示，三根通電長直導線P、Q、R互相平行，通過正三角形的三個頂點，三根直導線均通入大小相等、方向垂直紙面向里的電流，則R受到的磁場力的方向是（）A．垂直R，指向y軸負方向B．垂直R，指向y軸正方向C．垂直R，指向x軸正方向D．垂直R，指向x軸負方向答案：A解析：解答：解：由安培定則可知，通電指導線P、Q在R處產(chǎn)生的磁場方向水平向右，即沿X軸正方向，則R處的磁場方向沿X軸正方向；由左手定則可知，通電直導線R所受安培力垂直于R指向Y軸負方向．選項A正確，BCD錯誤，故選：A．分析：R所在處的磁場是由P與Q中的電流產(chǎn)生的，由安培定則判斷出R處磁場的方向，然后由左手定則判斷出R中電流所示安培力的方向．14．如圖直導線AB、螺旋管C、電磁鐵D三者相距較遠，它們產(chǎn)生的磁場互不影響．當開關S閉合穩(wěn)定后，則圖中小磁針的N極（黑色的一端）指向正確的是（）A．a(chǎn)B．eC．cD．d答案：解析：解答：解：由右手螺旋定則可知，直導線AB的磁場方向（從上往下看）逆時針，根據(jù)小磁針的靜止時，N極的指向即為磁場的方向，即向里，則有a磁針方向錯誤；由安培定則，通電螺線管左端為S極，右端為N極，因此c磁針方向錯誤；通電螺線管下邊的磁場的方向從N極指向S極，所以b磁針的方向正確；對于U形螺線管左端相當于N極，右端相當于S極，故d磁針的方向正確．故選：D．分析：根據(jù)右手螺旋定則可確定，通電螺線管的磁場分布，及通電直導線磁場的分布，并由小磁針的靜止時，N極的指向即為磁場的方向．15．如圖所示，一根長導線彎曲成“п”，通以直流電I，正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)C，環(huán)與導線處于同一豎直平面內(nèi)．在電流I增大的過程中，繩可承受足夠大拉力，下列敘述不正確的是（）A．金屬環(huán)中無感應電流產(chǎn)生B．金屬環(huán)中有逆時針方向的感應電流C．懸掛金屬環(huán)C的豎直線中拉力變大D．金屬環(huán)C仍能保持靜止狀態(tài)答案：A解析：解答：解：根據(jù)安培定則知，彎曲成“п”導線中電流的磁場方向為：垂直紙面向里，且大小增加．由楞次定律可知，感應電流的方向為逆時針，根據(jù)左手定則可知，圓環(huán)的各部分受到的安培力的方向指向圓心，由于彎曲成是“п”導線，所以金屬環(huán)下邊圓弧沒有安培力，因此導致掛環(huán)的拉力增大，但環(huán)仍處于靜止狀態(tài)，故BCD正確，A錯誤，本題要求選擇不正確的選項，故選：A分析：金屬環(huán)C處于彎曲成“п”導線中，導線中通以如圖所示的電流，則會產(chǎn)生的磁場，根據(jù)楞次定律來確定感應電流的方向，再根據(jù)左手定則，判斷出安培力的方向，從而判斷出金屬線圈的受力與運動狀況．二．填空題（共5小題）16．丹麥的物理學家發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應．用安培定則判定直線電流的磁感線方握住直導線（選填“左手”、“右手”），使伸直的大拇指指向方向（選填“電流”、“磁感線”、“運動”）．答案：奧斯特，磁感線解析：解答：解：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，根據(jù)安培定則的內(nèi)容判定線電流的磁感線的方法是：右手握住導線，讓大拇指所指的方向跟電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向．故答案為：奧斯特，磁感線．分析：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，而安培提出安培定則，其內(nèi)容：右手握住導線，讓大拇指所指的方向跟電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向．17．如圖所示，有一豎直放置的直導線，通有向上的電流I，則電流在P點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向．若一帶正電的粒子，某時刻通過P電時速度方向豎直向上，則此時該粒子所受的洛倫茲力的方向水平向．答案：里，左解析：解答：解：根據(jù)右手螺旋定則，直導線電流向上，則環(huán)繞的四指為磁場方向，即P點的磁場方向垂直紙面向里；粒子帶正電，豎直向上運動，根據(jù)左手定則，洛倫茲力向左；故答案為：里，左分析：根據(jù)右手螺旋定則，即可判定P點的磁場方向，再由左手定則判斷洛倫茲力的方向，從而即可求解．18．四根直導線圍成一個正方形，各自通以大小相等的電流，方向如圖．已知正方形中心O點的磁感應強度大小為B，若將I1電流反向（大小不變），則O點的磁感應強度大小變?yōu)?，要使O點磁感應強度變?yōu)榱?，I1電流反向后大小應變?yōu)樵瓉淼谋叮鸢福海?解析：解答：解：由右手螺旋定則可知，四導線在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，并且四電流相同，所以每根導線在O點產(chǎn)生磁感應強度為，若將I1電流反向（大小不變），則O點的磁感應強度大小為：﹣=，；三根導線在O處產(chǎn)生的合磁感應強度為，要使O點磁感應強度變?yōu)榱?，所以電流方向的導線產(chǎn)生的磁感應強度也為，所以I1電流反向后大小應變?yōu)樵瓉淼?倍．故答案為：，3．分析：由右手螺旋定則可知，四導線在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外；再據(jù)電流相同，判斷每根導線在O點產(chǎn)生磁感應強度為；再利用由右手螺旋定則判斷將I1電流反向時，產(chǎn)生的磁場方向，再求O點的合磁感應強度；利用產(chǎn)生的磁感應強度與電流的大小成正比判斷電流的大小即可．19．如圖所示，放在通電螺線管內(nèi)部中央處的小磁針，靜止時N極指向螺線管右端，則電源的C端為極，螺線管的a端為極．答案：負，S解析：解答：解：螺線管內(nèi)部的磁場方向水平向右，根據(jù)安培定則，知螺線管中的電流從左側(cè)流進，右側(cè)流出，d為電源的正極，c端為負極，內(nèi)部的磁場由S指向N，螺線管的a端為S極或南極，b為N極或北極．故答案為：負，S．分析：根據(jù)小磁針的指向，通過安培定則判斷出螺線管電流的流向，從而知道電源的正負極．螺線管等效為條形磁鐵，根據(jù)內(nèi)部磁場的方向得出螺線管的極性．20．如圖所示為兩根互相平行的通電導線a、b的橫截面圖，a、b的電流方向已在圖中標出．那么導線a中的電流產(chǎn)生的磁場的磁感線環(huán)繞方向為（填“順時針”或“逆時針”），導線b所受的磁場力方向為（填“向左”或“向右”）．答案：順時針，向右解析：解答：解：根據(jù)安培定則，伸開右手，大拇指與電流方向相同，四指彎曲方向為磁場的方向，知導線a中電流產(chǎn)生的磁場為順時針方向．在導線b處，磁場方向豎直向下，根據(jù)左手定則，安培力方向水平向右．故答案為：順時針，向右．分析：由安培定則判斷磁場的方向．再用左手定則判斷安培力的方向．三．計算題（共5小題）21．半徑為r，電流為I1的通電圓環(huán)圓心a處的磁感應強度為B，在圓環(huán)下方距圓心a為L的地方水平放置一根電流為I2的無限長直導線MN時，圓環(huán)圓心a處的磁感應強度變?yōu)榱?，設圓環(huán)平面與長直導線在同一豎直平面內(nèi)如圖所示，求：

（1）根據(jù)對稱性，直導線電流I2在導線正下方L處的b點產(chǎn)生的磁感應強度大小是多少？方向如何？

（2）如果把圓環(huán)平移到b點，使圓環(huán)的圓心與b點重合，則圓環(huán)電流與直線電流在b點產(chǎn)生的合磁場的磁感應強度大小是多少？方向如何？答案：：（1）直導線電流I2在導線正下方L處的b點產(chǎn)生的磁感應強度大小是B，方向垂直紙面向外；

（2）如果把圓環(huán)平移到b點，使圓環(huán)的圓心與b點重合，則圓環(huán)電流與直線電流在b點產(chǎn)生的合磁場的磁感應強度大小是2B，方向垂直紙面向外解析：解答：解：：（1）由題意可知，電流為I1的通電圓環(huán)圓心a處的磁感應強度大小為B，根據(jù)右手螺旋定則可知，其方向垂直紙面向外，

當水平放置電流為I2的無限長直導線MN時，圓環(huán)圓心a處的磁感應強度變?yōu)榱?，根?jù)矢量合成法則可知，長直導線在a處的磁應強度大小是B，且方向垂直紙面向里，那么由對稱性，則直導線電流I2在導線正下方L處的b點產(chǎn)生的磁感應強度大小是B，由右手螺旋定則可知，其方向垂直紙面向外，

（2）當把圓環(huán)平移到b點，使圓環(huán)的圓心與b點重合，則兩通電導線在b處產(chǎn)生磁場方向相同，根據(jù)矢量合成法則，則其大小為2B，方向垂直紙面向外；分析：根據(jù)右手螺旋定則確定通電導線在某處的磁場方向，再結合矢量合成法則，即可求解22．如圖所示，在磁感應強度為0．2T的勻強磁場中，有一長為0．5m、電阻為1．0Ω的導體AB在金屬框架上以10m/s的速度向右滑動，R1=R2=2．0Ω，其他電阻不計，求流過R1的電流I1答案：流過R1的電流為0．25A解析：解答：解：AB切割磁感線相當于電源，其等效電路如圖所示，EAB=Blv=0．2×0．5×10V=1V由閉合電路歐姆定律得I=R1、R2并聯(lián)，由并聯(lián)電路電阻關系得解得：R==1．0Ω，IAB=I=0．5A．因為R1=R2，所以流過R1的電流為I1==0．25A．答：流過R1的電流為0．25A．分析：由公式E=BLv求出棒AB產(chǎn)生