专题60 磁场对电流的作用1.[2021·浙江卷6月](多选)如图所示,有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b,分别通以80 A和100 A,流向相同的电流,两导线构成的平面内有一点p,到两导线的距离相等.下列说法正确的是( )A.两导线受到的安培力F b=1.25 F aB.导线所受的安培力可以用F=ILB计算C.移走导线b前后,p点的磁感应强度方向改变D.在离两导线平面有一定距离的有限空间内,不存在磁感应强度为零的位置2.[2023·安徽省模拟]如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇,舰艇下部的大洞使海水前后贯通.如图乙所示为舰艇沿海平面的截面简化图,其与海水接触的两侧壁M和N 分别连接舰艇内电源的正极和负极,使M、N间海水内电流方向为M→N,此时加一定方向的磁场,可使M、N间海水受到磁场力作用而被推出,舰艇因此向左前进.关于所加磁场的方向,下列说法正确的是( )A.垂直纸面向外 B.垂直纸面向里C.水平向右 D.水平向左3.有三根相互平行的直导线a、b、c垂直纸面放置,且它们在同一连线上.已知这三根导线中电流大小分别为I1、I2、I3,且I1=I2,电流方向如图所示( ) A.直导线b受到的安培力向左B.直导线b受到的安培力向右C.若只增大I1,导线b受到的安培力从a指向bD.若只增大I2,导线b受到的安培力从a指向b4.[2023·安徽省合肥市联考]如图所示,导线框ABC由直线AB和四分之一圆弧BC组成,用柔软导线悬吊处于静止状态,经过A、C的水平线下方有垂直于ABC所在平面向里的匀强磁场,现给导线ABC通以如图所示方向的电流,则导线框受到的安培力方向( )A.竖直向上 B.竖直向下C .斜向右下D .斜向左上 5.通电闭合直角三角形线框ABC 处在水平方向的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面向里,线框的边BC 水平,线框中电流方向如图所示,那么该线框受到的安培力的合力( )A .方向水平向左B .方向竖直向下C .方向垂直于AB 斜向上D .为零6.[2023·山东省日照市模拟]如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,其间有竖直向下的匀强磁场,垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.通过金属棒的电流按如图乙所示的规律变化,t =0时,将金属棒由静止释放,下列说法正确的是( )A .t =T 2 时,金属棒的加速度最小B .t =T4 时,金属棒的速度为零C .t =T 时,金属棒距离出发点最远D .在0~T2的时间内,安培力对金属棒做功为零7.[2023·山东省济南市学情检测]如图所示,一通电导体棒放置在粗糙水平桌面上,流过导体棒的电流如图所示,导体棒所在空间存在方向与导体棒垂直的匀强磁场,当匀强磁场方向与竖直方向的夹角为θ时,无论所加磁场多强,均不能使导体棒发生移动.已知导体棒与桌面间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列关系式中正确的是( )A.tan θ≥1μB .tan θ≤1μC .tan θ≥μD .tan θ≤μ8.[2023·湖北省部分学校质量检测]如图所示为电磁轨道炮的工作原理图.质量m=200 g 的待发射弹体与轨道保持良好接触,并可在宽为L=2 m的两平行轨道上无摩擦滑动.若电容器的电容C=5×10-2F,充电后电压为U1=2 kV,轨道内充满磁感应强度B=2.5 T的匀强磁场,当开关由a点扳向b点后,能在极短的时间内将弹体加速到v=300 m/s发射出去.若在这个过程中,通过电磁炮的电荷量为q,电容器两端的电压变为U2,则( ) A.q=24 C U2=1 976 VB.q=12 C U2=1 976 VC.q=24 C U2=1 760 VD.q=12 C U2=1 760 V9.如图所示,与水平面成α角、宽为L的倾斜平行金属导轨,处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.当回路电流强度为I时,金属杆ab水平静止在光滑导轨上,金属杆ab所受安培力为F,斜面的支持力为N,则下列判断正确的是( )A.安培力方向垂直ab杆沿斜面向上B.安培力方向垂直ab杆水平向左C.N=BILsin αD.N=BIL cos α10.如图甲所示,质量为1 kg的金属棒ab静止在粗糙的平行导轨上且与导轨垂直,两平行导轨固定在同一水平面内.ab棒、导轨和定值电阻R组成面积为1 m2的闭合回路,回路总电阻为3 Ω.回路内有与水平面成37°角斜向上且均匀变化的匀强磁场,从t=0时刻开始,磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示.已知两平行导轨的间距为1 m,ab 棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.在t=1 s时,ab棒恰好开始相对导轨开始运动,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.下列判断正确的是( )A.ab棒中的电流方向为a流向bB.t=1 s时,ab棒受到的安培力方向水平向右C.t=1 s时,ab棒与导轨间的压力大小为4 N11.如图所示为电流天平的示意图.当左边导线框通以图示方向电流时,天平恰好平衡.如改变电流方向而仍维持天平平衡,则需在天平右端再加上质量为2Δm的砝码.由此可见通电线框在磁场中所受的磁场力的大小为( )A.12Δmg B .Δmg C .2Δmg D .3Δmg 12.[2023·辽宁省沈阳市练习](多选)如图所示为某种电磁泵模型的示意图,泵体是长为L 1,宽与高均为L 2的长方体.泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为B 的匀强磁场中,泵体的上下表面接电压为U 的电源(内阻不计),理想电流表示数为I .若电磁泵和水面高度差为h ,液体的电阻率为ρ,在t 时间内抽取液体的质量为m ,不计液体在流动中和管壁之间的阻力,取重力加速度为g ,则( )A .泵体上表面应接电源正极B .电磁泵对液体产生的推力大小为BIL 1C .电源提供的电功率为U 2L 1ρD .质量为m 的液体离开泵体时的动能为UIt -mgh -I 2ρL 1t专题60 磁场对电流的作用1.BCD 两导线间的安培力是作用力与反作用力的关系,大小相等、方向相反,A 错误;与导线平行的直线上各点的磁感应强度相同且与直线垂直,即一条导线上各处的磁感应强度相同且与导线垂直,可用公式F =ILB 计算安培力大小,B 正确;移走导线b 之前,p 点的磁感应强度垂直纸面向里,移走导线b 之后,p 点的磁感应强度垂直纸面向外,C 正确;在离两导线平面有一定距离的某处,两导线电流产生的磁场方向不在同一条直线上,则磁感应强度的合成量一定不为零,D 正确.2.A 海水中电流方向从M 流向N ,船向左运动,则船受到海水的作用力向左,根据牛顿第三定律可知,海水所受的安培力方向向右,再根据左手定则可知,磁场方向应为垂直纸面向外,A 正确.3.C 导线a 在b 处产生的磁场方向垂直于ab 向上,直导线c 在b 处产生的磁场方向垂直于bc 向下,且I 1=I 2,直导线b 处合磁场为0,因此直导线b 受到的安培力也为0,A 、B 错误;若只增大I 1,在b 处产生的合磁场方向垂直于ab 向上,再由左手定则,则安培力从a 指向b ,C 正确;若只增大I 2,在b 处产生的合磁场方向垂直于bc 向下,再由左手定则,则安培力从b 指向a ,D 错误.4.B 导线框受到安培力的等效长度为AC 的连线,电流方向由C 指向A ,根据左手定则可知,导线框受到的安培力方向竖直向下,B 项正确.5.D 由F =BIL 可知,三角形各边安培力的大小与各边长度成正比,另外根据左手定则和力的平行四边形法则可知,任意两条边受到的安培力的合力与第三条边受到的安培力等大反向,故线框受到的总的安培力为零,故A 、B 、C 错误,D 正确.6.D t =T2 时,金属棒通过的电流反向最大,所受安培力最大,所产生的加速度也最大,A 项错误;0~T 4 时间内,电流方向不变,安培力方向不变,安培力始终做正功,t =T4时,金属棒的速度不为零,又T 4 ~T2 时间内,电流方向与之前相反,大小变化相等,始终做负功,根据对称性,可知在0~T2 的时间内,金属棒先做加速后做减速且减为零,安培力对金属棒总功为零,B 项错误,D 项正确;金属棒做周期性运动,前半个周期先沿正方向加速后减速为零,后半个周期沿反方向先做加速后减速为零,根据对称性可知t =T 时,金属棒再次回到出发点,C 项错误.7.D 导体棒受的安培力斜向右下方,则受力分析可知F 安sin θ=f =μF N =μ(mg+F 安cos θ),解得F 安=μmgsin θ-μcos θ,当sin θ-μcos θ=0时,F 安→∞,即当tan θ≤μ时无论所加磁场多强,均不能使导体棒发生移动,D 正确.8.D 在极短的时间内将弹体加速发射出去的过程中,由动量定理B I -L·t=mv ,通过电磁炮的电荷量为q =I -t ,联立解得q =mv BL =200×10-3×3002.5×2 C =12 C ;电容器两端的电压将变为U 2=CU 1-q C =5×10-2×2 000-125×10-2V =1 760 V ,选项D 正确. 9.C10.D12.AD 当泵体上表面接电源的正极时,电流从上向下流过泵体,这时受到的磁场力水平向左,拉动液体,故A 正确;电磁泵对液体产生的推力大小为F =BIL 2,B 错误;电源提供的电功率为P =UI ,C 错误;根据电阻定律,泵体内液体的电阻R =ρL 2L 1L 2 =ρL 1 ,则电源提供的电功率为P =IU ,若t 时间内抽取水的质量为m ,根据能量守恒定律,则这部分水离开泵时的动能为E k =UIt -mgh -I 2Rt =UIt -mgh -I2ρL 1t ,D 正确.。