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高效作业30 磁场的描述 磁场对电流的作用
(见学生用书P347)
微考点一 磁感应强度、磁场的叠加
1.(多选)下列说法正确的是( CD )
A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值B=,即磁场中某点的磁感应强度
B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.磁感应强度B=只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D.磁场是客观存在的
【解析】 只有当通电导线与磁场方向垂直时才有B=,A错误;当通电导线与磁场平行时,不受磁场力的作用,此时,磁感应强度不为零,B错误;B=是定义式,磁场强弱取决于场源及磁场中的位置,C正确;磁场与电场一样,都是客观存在的,D正确。
2.(多选)电磁轨道炮原理示意图如图所示,图中虚线表示电流方向,下列说法正确的是( BD )
A.若电流方向如图中所示,则该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向下
B.电流大小一定时,两导轨距离越近,导轨之间的磁场越强
C.如果电流反向,炮弹所受安培力也会反向,炮弹将无法发射出去
D.导轨间距一定时,要提高炮弹的发射速度,可以增大电流强度
【解析】 若电流方向如题图中所示,根据安培定则可知,磁场方向竖直向上,故A错误;两平行导轨的电流方向相反,在导轨间的磁场方向相同,根据直线电流磁场分布可知,当电流大小一定时,两导轨距离越近,导轨之间的磁场越强,故B正确;如果电流反向,导轨之间的磁场也反向,炮弹所受安培力方向不变,故C错误;要提高炮弹的发射速度,炮弹受到的安培力越大越好,当导轨间距一定时,电流越大,磁感应强度越大,根据F=BIL可知炮弹所受安培力越大,故D正确。
3.2023·富阳中学模拟如图所示,在一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。当导线中通有某一方向电流时,小磁针N极最终指向西偏北方向,由此可推断( B )
A.此时导线中的电流方向为由北向南
B.若将导线中的电流增大,则小磁针N极将略向西偏转
C.若将小磁针放置到导线正上方,则小磁针静止时N极仍指向西偏北方向
D.若导线中通有相反方向的电流,则小磁针静止时N极将指向东偏南方向
【解析】 小磁针处于地磁场和电流磁场中,其指向是合磁场的方向,根据安培定则和平行四边形定则,可判断直导线的电流方向应是由南向北,故A错误;若将导线中的电流增大,则电流产生的向西的磁场增大,合磁场方向将向西偏一点,即小磁针N极将略向西偏转,故B正确;若将小磁针移到导线上方,电流产生的磁场在导线上方的方向向东,与向北的磁场合成,合磁场方向是东偏北,则小磁针静止时N极指向东偏北方向,故C错误;若电流反向,则电流产生的磁场方向也反向,即向东,那么合磁场方向是东偏北,故D错误。
4.如图所示,用导线构成两个相同的线框(电阻分布均匀)。若在空间施加一个匀强磁场B,左导线框的a导线受到的安培力大小为F。若不考虑电源内阻,除导线框外的电阻不计,现将电动势提高到原来的两倍,B提高到原来的两倍,则导线a、b、c、d受到的合安培力大小为( A )
A.16F B.8F
C.F D.F
【解析】 将电动势提高到原来的两倍,则通过每根导线的电流增大到原来的两倍,同时B提高到原来的两倍,根据F=BIL可知,每根导线受到的安培力变为原来的四倍,即4F;因a、b、c、d四根导线受到的安培力大小相等,方向相同,则四根导线的合安培力大小为16F,故选A。
5.如图所示,空间中固定有L1、L2、L3、L4四根无限长的相互平行的直导线,相邻导线间的距离相等,导线上的四点恰好构成与垂线垂直的正方形MNPQ,其几何中心为O点,若四根导线通有等大同向的电流,则下列说法正确的是( C )
A.O点的磁场方向沿MN方向
B.O点的磁场方向沿MQ方向
C.L1所受安培力的方向从M点指向P点
D.L2对L1的安培力小于L3对L1的安培力
【解析】 因四根导线中的电流大小相等,O点与四根导线的距离均相等,由右手螺旋定则和对称性可知,L1在O点产生的磁感应强度与L3在O点产生的磁感应强度等大反向,L2在O点产生的磁感应强度与L4在O点产生的磁感应强度等大反向,所以O点的磁感应强度等于0,故A、B错误;根据“同向电流相互吸引,反向电流相互排斥”的推论可知,L1受其余三根导线的吸引力分别指向三根导线,根据对称性,L2与L4对L1的安培力大小相等,所以两者合安培力的方向由M点指向P点,再与L3对L1的安培力合成,总的安培力的方向由M点指向P点,故C正确;L2相比L3离L1更近些,L1在导线L2处产生的磁场较强,由安培力大小与磁感应强度成正比可知L1对L2的安培力大于L1对L3的安培力,则L2对L1的安培力大于L3对L1的安