(時(shí)間：45分鐘，滿分：100分)
一、(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))
1．在如圖1所示的電路中，電池均相同，當(dāng)開關(guān)S分別置于a、b兩處時(shí)，導(dǎo)線′與NN′之間的安培力的大小分別為Fa、Fb，可判斷這兩段導(dǎo)線(　　)

圖1
A．相互吸引，F(xiàn)a＞Fb B．相互排斥，F(xiàn)a＞Fb
C．相互吸引，F(xiàn)a＜Fb D．相互排斥，F(xiàn)a＜Fb
解析：無論開關(guān)置于a還是置于b，兩導(dǎo)線中通過的都是反向電流，相互間作用力為斥力，A、C錯(cuò)誤．開關(guān)置于位置b時(shí)電路中電流較大，導(dǎo)線間相互作用力也較大，故C錯(cuò)誤，D正確．
答案：D
2．下列說法中正確的是(　　)
A．電荷在某處不受電場力的作用，該處的電場強(qiáng)度可以不為零
B．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
C．表征電場中某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，是把一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值
D．表征磁場中某點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力與該小段導(dǎo)體長度和電流乘積的比值
解析：電場和磁場有一個(gè)明顯的區(qū)別是：電場對(duì)放入其中的電荷有力的作用，而磁場僅對(duì)在磁場中運(yùn)動(dòng)且速度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行的帶電粒子有力的作用；磁場對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此A、B錯(cuò)．同理根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝F/q可知C正確．而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明，即B＝FIL中I和B的方向必須垂直，故D錯(cuò)．
答案：C
3．質(zhì)量為的金屬導(dǎo)體棒置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)導(dǎo)體棒通以垂直紙面向里的電流時(shí)，恰能在導(dǎo)軌上靜止．如圖2所示的四個(gè)圖中，標(biāo)出了四種可能的勻強(qiáng)磁場方向，其中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是(　　)

圖 2
解析：由左手定則，可分別判斷出導(dǎo)體棒所受安培力的方向如圖所示；由安培力方向可知，重力沿斜面方向的分力可能與安培力沿斜面方向分力相平衡的是A、C、D.當(dāng)重力沿斜面方向的分力與安培力沿斜面方向的分力大小相等、方向相反時(shí)，摩擦力大小為零．

答案：B

4．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一根長通電直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里．如圖3所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中(　　)
A．b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 圖3
B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等
C．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大
D．b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大
解析：通電直導(dǎo)線在c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0的方向相反，b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0垂直，故b、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0同向，由磁場的疊加知c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度最�。瓵項(xiàng)正確．
答案：A

圖4
5．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖4所示，則(　　)
A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞Bb
B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜Bb
C．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大
D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小
解析：在磁場中，磁感線疏密表示磁場的強(qiáng)弱，故Ba＜Bb，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場中，則在a處受力一定比b處受力小，但如果導(dǎo)線與磁場平行放置，受力均為0，故C、D均錯(cuò)誤．
答案：B
6．磁鐵放久了，其磁性將變?nèi)酰瑸榱吮３制浯判�，我們需要給磁鐵充磁，充磁的方式有兩種．圖5甲是將條形磁鐵穿在通電螺線管中，圖乙是將條形磁鐵夾在電磁鐵之間，a、b和c、d接直流電源，下列接線正確的是(　　)

圖5
A．a(chǎn)接電源正極，b接電源負(fù)極，c接電源正極，d接電源負(fù)極
B．a(chǎn)接電源正極，b接電源負(fù)極，c接電源負(fù)極，d接電源正極
C．a(chǎn)接電源負(fù)極，b接電源正極，c接電源正極，d接電源負(fù)極
D．a(chǎn)接電源負(fù)極，b接電源正極，c接電源負(fù)極，d接電源正極
解析：充磁時(shí)，應(yīng)使外加磁場方向與磁鐵的磁場方向相同，甲圖中，因磁鐵在螺線管內(nèi)部，應(yīng)使螺線管內(nèi)部磁感線方向從右向左，由安培定則可判定，a接電源正極，b接電源負(fù)極；乙圖中，同理可知，右端為螺線管N極，左端為S極，由安培定則可判定c接電源負(fù)極，d接電源正極，故B對(duì)．
答案：B

7．如圖6所示，質(zhì)量為的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是(　　)
A．回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小為gtanθ
B．回形針靜止時(shí)受到的細(xì)線的拉力大小為gcosθ
C．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁
鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流排列無序了 圖6
D．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流消失了
解析：回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小和方向都不確定，拉力大小也不能確定，故A、B錯(cuò)誤；對(duì)回形針加熱，回形針磁性消失是因?yàn)榉肿与娏髋帕袩o序了，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．
答案：C
8．固定不動(dòng)的絕緣直導(dǎo)線N和可以自由移動(dòng)的矩形線圈ABCD處在同一平面內(nèi)，N與AD、BC邊平行，且離AD邊較近，當(dāng)導(dǎo)線和線圈中通以如圖7所示的電流時(shí)，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是(　　)

圖7
A．靜止不動(dòng) B．向左方移動(dòng)
C．向右方移動(dòng) D．繞N為軸轉(zhuǎn)動(dòng)
解析：通電導(dǎo)線可以通過產(chǎn)生的磁場，作用于別的通電導(dǎo)線，即通電導(dǎo)線之間有作用力，通入電流方向相同的導(dǎo)線互相吸引，通入電流方向相反的導(dǎo)線互相排斥．
答案：B

9．如圖8所示，質(zhì)量為、長為L的導(dǎo)體棒電阻為R，初始時(shí)靜止于光滑的水平軌道上，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻不計(jì)．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上方，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)，
則(　　) 圖8

A．導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)
B．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒N所受安培力為BELR
C．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒N所受安培力為BELsinθR
D．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒N的加速度為BELR
解析：磁場方向與導(dǎo)體棒垂直，導(dǎo)體棒所受安培力F＝BIL＝BELR，方向?yàn)榇怪庇诖艌龇较蚺c導(dǎo)線方向所確定的平面斜向下，其有水平向右的分量，故A、C錯(cuò)誤，B正確．導(dǎo)體棒的合力F合＝Fcos(90°－θ)＝Fsinθ，由a＝F合得a＝BELsinθR，D錯(cuò)誤．
答案：B

10．如圖9所示，有兩根長為L、質(zhì)量為的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流大小為I的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止，則下
列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法錯(cuò)誤的是(　　) 圖9
A．方向向上
B．大小為2g2LI
C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使b上移
D．若使b下移，a將不能保持靜止
解析：由安培定則可知b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上，A正確．a(chǎn)的受力如圖甲所示．

tan45°＝F安g＝BILg，所以B＝gIL，B錯(cuò)．b無論上移還是下移，b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均減小．若上移，a的受力如圖乙所示．上移過程中FN逐漸減小，F(xiàn)安先減小后增大，故C正確．若使b下移，同理可分析a將不能保持靜止，D正確．
答案：B
二、非(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)

11．(15分)半徑為r，電流為I1的通電圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)線N時(shí)，圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)榱�，設(shè)圓環(huán)平面與長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，如圖10所示，求：
(1)根據(jù)對(duì)稱性，直導(dǎo)線電流I2在導(dǎo)線正下方L處的b點(diǎn)產(chǎn)生
的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少？方向如何？ 圖10
(2)如果把圓環(huán)平移到b點(diǎn)，使圓環(huán)的圓心與b點(diǎn)重合，則圓環(huán)電流與直線電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少？方向如何？
解析：(1)圓環(huán)電流在圓心a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，加上直導(dǎo)線后，a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，說明，直導(dǎo)線I2在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里．
又因?yàn)閍、b兩點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離相等，因此，直導(dǎo)線I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外．
(2)當(dāng)把圓環(huán)平移到b點(diǎn)后，圓環(huán)在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外；和直導(dǎo)線I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度合成后，可得：b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向垂直紙面向外．
答案：(1)B　垂直紙面向外　(2)2B　垂直紙面向外
12．(15分)(2015•濟(jì)寧模擬)

粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線ab的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊，ab恰好處在水平位置(如圖11所示)．已知ab的質(zhì)量為＝10 g，長度L＝60 c，沿水平方向與ab垂直的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T.
(1)要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài)，既不被拉長，也不被壓縮，ab中應(yīng)
沿什么方向、通過多大的電流？ 圖11
(2)當(dāng)導(dǎo)線中有方向從a到b、大小為0.2 A的電流通過時(shí)，兩根彈簧均被拉長了Δx＝1 ，求該彈簧的勁度系數(shù)．
(3)當(dāng)導(dǎo)線中由b到a方向通過0.2 A的電流時(shí)兩根彈簧被拉長多少？(取g＝9.6 /s2＝9.6 N/kg)
解析：(1)只有當(dāng)ab受到的磁場力方向豎直向上且大小等于ab的重力時(shí)，兩根彈簧才能處于自然狀態(tài)，根據(jù)左手定則，ab中的電流應(yīng)由a到b，電流的大小由g＝BIL求得I＝gBL＝0.01×9.60.4×0.6 A＝0.4 A.
(2)當(dāng)導(dǎo)線中通過由a到b的電流時(shí)，受到豎直向上的磁場力作用，被拉長的兩根彈簧對(duì)ab有豎直向上的拉力，同時(shí)ab受豎直向下的重力，平衡時(shí)平衡方程為
BIL＋2kΔx＝g
可得彈簧的勁度系數(shù)
k＝g－BIL2Δx＝0.01×9.6－0.4×0.2×0.62×0.001 N/
＝24 N/
(3)當(dāng)電流方向由b向a時(shí)，ab所受磁場力豎直向下，這時(shí)的平衡方程為：2kΔx′＝g＋BIL
由此式可求出兩根彈簧被拉伸的長度為
Δx′＝g＋BIL2k＝0.01×9.6＋0.4×0.2×0.62×24
＝0.003 ＝3 .
答案：(1)由a到b　0.4 A　(2)24 N/　(3)3

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