高中物理人教版1第二章磁场电流的磁场

人教版物理选修11第二章第二节电流的磁场同步训练一．选择题（共15小题）1．有a、b、c、d四个小磁针，分别放置在通电螺线管的附近和内部，如图所示．其中哪一个小磁针的指向是正确的（）A．aB．bC．cD．d答案：D解析：解答：：解：由图可知，电流由右侧流入，则由安培定则可知，螺线管的左侧为N极，右侧为S极；而螺线管的磁感线外部是由N极指向S极，内部由S指向N极，而小磁针静止时N极所指方向与磁感线方向一致，故可知D正确，其他均错；故选D．分析：由电源的极性可得出电流的方向，则由安培定则可得出磁场的方向，即可判出小磁场的方向是否正确．2．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是（）A．奥斯特B．爱因斯坦C．伽利略D．牛顿答案：A解析：解答：解：当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特．故A正确，BCD错误．故选：A．分析：本实验是1820年丹麦的物理学家奥斯特做的电流磁效应的实验．3．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线水平吊起通电直导线与螺线管垂直，“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里．电键闭合后，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．竖直向上答案：C解析：解答：解：首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向右．根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向下．故选C分析：首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向，再根据左手定则判断通电直导线A受到的磁场的作用力的方向．4．下列各图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是（）A．①③B．②③C．①④D．②④答案：C解析：解答：解：①电流方向向上，由右手螺旋定则可得磁场为逆时针（从上向下看），故①正确；②电流方向向下，由右手螺旋定则可得磁场为顺时针（从上向下看），故②错误；③图中电流为环形电流，由由右手螺旋定则可知，内部磁场应向右，故③错误；④根据图示电流方向，由右手螺旋定则可知，内部磁感线方向向右，故④正确；故选C．分析：由右手螺旋定则可判断电流周围磁场的分布，并注意平面图及立体图的区分即可正确判断．5．在下列图中“⊗”表示直线电流方向垂直纸面向里，“⊙”表示直线电流方向垂直纸面向外，则下列图形中能正确描绘直线电流周围的磁感线的是（）A．B．C．D．答案：D解析：解答：解：右手握住直导线，大拇指所指方向为电流方向，四指弯曲方向为电流周围的磁场方向．故D正确，A、B、C错误．故选：D．分析：根据右手螺旋定则判断电流周围的磁场方向．6．把小磁针放在环形电流中央，通以图示电流，则小磁针N极指向为（）A．水平向左B．垂直环形电流所在平面向内C．水平向右D．垂直环形电流所在平面向外答案：B解析：解答：解：如图所示，若通电时，据安培定则得出环形线圈的前面是S极、后面是N极，故其磁感线的方向：环形线圈外面是垂直于纸面向外，环形线圈里面是垂直纸面向里，而小磁针静止时的N极指向与线圈的磁感线的方向是一致的，所以垂直环形电流所在平面向里，故B正确，ACD错误；故选：B．分析：（1）对于磁体的每一条磁感线都是闭合的，即在磁体的外部是从N极指向S极，在磁体内部，磁感线是从磁体的S极指向N极；（2）据安培定则可以判断出此时环形线圈的N极和S极，而后据据小磁针的N极指向和环形线圈磁感线的方向一致即可判断出小磁针的N极指向．7．如图是电磁铁工作原理的示意图，由线圈、电源、开关和滑动变阻器等器材组成，P为滑动变阻器的滑片．闭合S，铁钉被吸附起来．下列分析正确的是（）A．增加线圈匝数，被吸附的铁钉减少B．调换电源正负极，铁钉不能被吸附C．P向a端移动，被吸附的铁钉增多D．P向b端移动，被吸附的铁钉增多答案：C解析：解答：解：A、当增加线圈的匝数时，导致线圈的磁场增加，则被吸附的铁钉增多，故A错误；B、当调换电源正负极，导致线圈的磁性方向相反，但仍有磁性，因此铁钉仍能被吸附，故B错误；C、当P向a端移动，导致电路中电流增大，那么被吸附的铁钉增多，若Pb端移动，电路中电流减小，则被吸附的铁钉减小，故C正确，D错误；故选：C．分析：根据安培定则，结合电流方向从而确定磁性，再根据闭合电路的电阻变化，确定电流的变化，即可判定磁性的强弱．8．如图所示，在圆环状导体圆心处，放一个可以自由转动的小磁针．现给导体通以顺时针方向的恒定电流，不计其他磁场的影响，则（）A．小磁针保持不动B．小磁针的N极将向下转动C．小磁针的N极将垂直于纸面向里转动D．小磁针的N极将垂直于纸面向外转动答案：C解析：解答：解：如图所示，若通电时，据安培定则不难看出此时圆形线圈的前面是S极，其后面是N极，故其磁感线的方向是应该是垂直于纸面向里，故此时小磁针静止时的N极指向与圆形线圈的磁感线的方向是一致的，由于小磁针的磁感线应是从小磁针的N极出发回到S极的，故此时小磁针的静止时的N极应该是垂直于纸面向里转动，故C正确，ABD错误．故选：C．分析：（1）对于磁体的每一条磁感线都是闭合的，即在磁体的外部是从N极指向S极，在磁体内部，磁感线是从磁体的S极指向N极；9．下列四幅图中，小磁针静止时，其指向正确的是（）A．B．C．D．答案：A解析：解答：解：首先确定各磁铁的磁感线的分布，注意磁感线由磁铁外部是从N到S，再依据小磁针静止时的指向，即为磁感线的切线方向，则A正确，BCD错误；故选：A．分析：根据小磁针静止时的指向，即为磁场方向，再结合磁感线由磁铁外部是从N到S，而内部则是从S到N，从而即可求解．10．如图所示，无限长导线，均通以恒定电流I．直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则图乙中O处磁感应强度和图甲中O处磁感应强度相同的是（）A．B．C．D．答案：A解析：解答：解：由题意可知，图甲中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点的磁场大小2倍，方向垂直纸面向里；A、根据右手螺旋定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁场大小是其中一段的在O点磁场的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；B、同理，四段通电导线在O点的磁场是其中一段在O点的磁场的4倍，方向是垂直向里，故B错误；C、由上分析可知，右上段与左下段产生磁场叠加为零，则剩余两段产生磁场大小是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故C错误；D、与C选项分析相同，四段在O点的磁场是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误；故选：A．分析：根据通电导线周围存在磁场，结合相同圆弧，则产生有磁感应强度大小，再根据右手螺旋定则可知，通电导线在O点的磁场方向，最后由矢量合成法则，即可求解．11．如图所示，五根平行的长直导体棒分别过竖直平面内的正方形的四个顶点和中心，并和该正方形平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示，则中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是（）A．竖直向上B．竖直向下C．水平向左D．水平向右答案：C解析：解答：解：根据题意，由右手螺旋定则对角导线电流产生磁场正好相互叠加，如图所示，由矢量的合成法则，则得磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是水平向左；故选：C．分析：根据安培定则确定出安培力的方向，再利用矢量合成法则求得B的合矢量的方向，再根据左手定则，即可求解．12．在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四导线中的电流大小关系为i1＜i2＜i3=i4，要使O点磁场增强．则应切断哪一导线中的电源（）A．切断i1B．切断i2C．切断i3D．切断i答案：D解析：解答：解：根据右手螺旋定则来确定通电导线周围磁场的分布，导线1在O点产生的磁场的方向向里，导线2在O点产生的磁场的方向向里，导线3在O点产生的磁场的方向向里，导线4在O点产生的磁场的方向向外．由于i1＜i2＜i3=i4，所以合磁场的方向向里，根据磁场的叠加可知，要使O的磁场增强，应切断I4，则D正确．故选：D分析：根据安培定则判断4根通电导线在1、2、3、4四个区域产生的磁场方向，根据磁场的叠加，判断哪个区域的磁场最强．13．如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，通过正三角形的三个顶点，三根直导线均通入大小相等、方向垂直纸面向里的电流，则R受到的磁场力的方向是（）A．垂直R，指向y轴负方向B．垂直R，指向y轴正方向C．垂直R，指向x轴正方向D．垂直R，指向x轴负方向答案：A解析：解答：解：由安培定则可知，通电指导线P、Q在R处产生的磁场方向水平向右，即沿X轴正方向，则R处的磁场方向沿X轴正方向；由左手定则可知，通电直导线R所受安培力垂直于R指向Y轴负方向．选项A正确，BCD错误，故选：A．分析：R所在处的磁场是由P与Q中的电流产生的，由安培定则判断出R处磁场的方向，然后由左手定则判断出R中电流所示安培力的方向．14．如图直导线AB、螺旋管C、电磁铁D三者相距较远，它们产生的磁场互不影响．当开关S闭合稳定后，则图中小磁针的N极（黑色的一端）指向正确的是（）A．aB．eC．cD．d答案：解析：解答：解：由右手螺旋定则可知，直导线AB的磁场方向（从上往下看）逆时针，根据小磁针的静止时，N极的指向即为磁场的方向，即向里，则有a磁针方向错误；由安培定则，通电螺线管左端为S极，右端为N极，因此c磁针方向错误；通电螺线管下边的磁场的方向从N极指向S极，所以b磁针的方向正确；对于U形螺线管左端相当于N极，右端相当于S极，故d磁针的方向正确．故选：D．分析：根据右手螺旋定则可确定，通电螺线管的磁场分布，及通电直导线磁场的分布，并由小磁针的静止时，N极的指向即为磁场的方向．15．如图所示，一根长导线弯曲成“п”，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I增大的过程中，绳可承受足够大拉力，下列叙述不正确的是（）A．金属环中无感应电流产生B．金属环中有逆时针方向的感应电流C．悬挂金属环C的竖直线中拉力变大D．金属环C仍能保持静止状态答案：A解析：解答：解：根据安培定则知，弯曲成“п”导线中电流的磁场方向为：垂直纸面向里，且大小增加．由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针，根据左手定则可知，圆环的各部分受到的安培力的方向指向圆心，由于弯曲成是“п”导线，所以金属环下边圆弧没有安培力，因此导致挂环的拉力增大，但环仍处于静止状态，故BCD正确，A错误，本题要求选择不正确的选项，故选：A分析：金属环C处于弯曲成“п”导线中，导线中通以如图所示的电流，则会产生的磁场，根据楞次定律来确定感应电流的方向，再根据左手定则，判断出安培力的方向，从而判断出金属线圈的受力与运动状况．二．填空题（共5小题）16．丹麦的物理学家发现了电流的磁效应．用安培定则判定直线电流的磁感线方握住直导线（选填“左手”、“右手”），使伸直的大拇指指向方向（选填“电流”、“磁感线”、“运动”）．答案：奥斯特，磁感线解析：解答：解：奥斯特发现了电流的磁效应，根据安培定则的内容判定线电流的磁感线的方法是：右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．故答案为：奥斯特，磁感线．分析：奥斯特发现了电流的磁效应，而安培提出安培定则，其内容：右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．17．如图所示，有一竖直放置的直导线，通有向上的电流I，则电流在P点产生的磁场方向垂直纸面向．若一带正电的粒子，某时刻通过P电时速度方向竖直向上，则此时该粒子所受的洛伦兹力的方向水平向．答案：里，左解析：解答：解：根据右手螺旋定则，直导线电流向上，则环绕的四指为磁场方向，即P点的磁场方向垂直纸面向里；粒子带正电，竖直向上运动，根据左手定则，洛伦兹力向左；故答案为：里，左分析：根据右手螺旋定则，即可判定P点的磁场方向，再由左手定则判断洛伦兹力的方向，从而即可求解．18．四根直导线围成一个正方形，各自通以大小相等的电流，方向如图．已知正方形中心O点的磁感应强度大小为B，若将I1电流反向（大小不变），则O点的磁感应强度大小变为，要使O点磁感应强度变为零，I1电流反向后大小应变为原来的倍．答案：，3解析：解答：解：由右手螺旋定则可知，四导线在O点产生的磁场方向垂直纸面向外，并且四电流相同，所以每根导线在O点产生磁感应强度为，若将I1电流反向（大小不变），则O点的磁感应强度大小为：﹣=，；三根导线在O处产生的合磁感应强度为，要使O点磁感应强度变为零，所以电流方向的导线产生的磁感应强度也为，所以I1电流反向后大小应变为原来的3倍．故答案为：，3．分析：由右手螺旋定则可知，四导线在O点产生的磁场方向垂直纸面向外；再据电流相同，判断每根导线在O点产生磁感应强度为；再利用由右手螺旋定则判断将I1电流反向时，产生的磁场方向，再求O点的合磁感应强度；利用产生的磁感应强度与电流的大小成正比判断电流的大小即可．19．如图所示，放在通电螺线管内部中央处的小磁针，静止时N极指向螺线管右端，则电源的C端为极，螺线管的a端为极．答案：负，S解析：解答：解：螺线管内部的磁场方向水平向右，根据安培定则，知螺线管中的电流从左侧流进，右侧流出，d为电源的正极，c端为负极，内部的磁场由S指向N，螺线管的a端为S极或南极，b为N极或北极．故答案为：负，S．分析：根据小磁针的指向，通过安培定则判断出螺线管电流的流向，从而知道电源的正负极．螺线管等效为条形磁铁，根据内部磁场的方向得出螺线管的极性．20．如图所示为两根互相平行的通电导线a、b的横截面图，a、b的电流方向已在图中标出．那么导线a中的电流产生的磁场的磁感线环绕方向为（填“顺时针”或“逆时针”），导线b所受的磁场力方向为（填“向左”或“向右”）．答案：顺时针，向右解析：解答：解：根据安培定则，伸开右手，大拇指与电流方向相同，四指弯曲方向为磁场的方向，知导线a中电流产生的磁场为顺时针方向．在导线b处，磁场方向竖直向下，根据左手定则，安培力方向水平向右．故答案为：顺时针，向右．分析：由安培定则判断磁场的方向．再用左手定则判断安培力的方向．三．计算题（共5小题）21．半径为r，电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度为B，在圆环下方距圆心a为L的地方水平放置一根电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心a处的磁感应强度变为零，设圆环平面与长直导线在同一竖直平面内如图所示，求：

（1）根据对称性，直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是多少？方向如何？

（2）如果把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则圆环电流与直线电流在b点产生的合磁场的磁感应强度大小是多少？方向如何？答案：：（1）直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是B，方向垂直纸面向外；

（2）如果把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则圆环电流与直线电流在b点产生的合磁场的磁感应强度大小是2B，方向垂直纸面向外解析：解答：解：：（1）由题意可知，电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度大小为B，根据右手螺旋定则可知，其方向垂直纸面向外，

当水平放置电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心a处的磁感应强度变为零，根据矢量合成法则可知，长直导线在a处的磁应强度大小是B，且方向垂直纸面向里，那么由对称性，则直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是B，由右手螺旋定则可知，其方向垂直纸面向外，

（2）当把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则两通电导线在b处产生磁场方向相同，根据矢量合成法则，则其大小为2B，方向垂直纸面向外；分析：根据右手螺旋定则确定通电导线在某处的磁场方向，再结合矢量合成法则，即可求解22．如图所示，在磁感应强度为0．2T的匀强磁场中，有一长为0．5m、电阻为1．0Ω的导体AB在金属框架上以10m/s的速度向右滑动，R1=R2=2．0Ω，其他电阻不计，求流过R1的电流I1答案：流过R1的电流为0．25A解析：解答：解：AB切割磁感线相当于电源，其等效电路如图所示，EAB=Blv=0．2×0．5×10V=1V由闭合电路欧姆定律得I=R1、R2并联，由并联电路电阻关系得解得：R==1．0Ω，IAB=I=0．5A．因为R1=R2，所以流过R1的电流为I1==0．25A．答：流过R1的电流为0．25A．分析：由公式E=BLv求出棒AB产生