2022年高考物理總復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(二十四)磁場的描述 磁場對電流的作用

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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(二十四)磁場的描述 磁場對電流的作用 一、單項選擇題 1. (xx·深圳期末)指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。當指南針靜止時,其N極指向如圖1虛線(南北向)所示,若某一條件下該指南針靜止時N極指向如圖實線(N極北偏東向)所示。則以下判斷正確的是(  ) 圖1 A.可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置,通有東向西的電流 B.可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置,通有西向東的電流 C.可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置,通有北向南的電流 D.可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置,通有南向北的電流 2. (xx·宿遷模擬)如圖2所示,無限長導(dǎo)線,均通

2、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3中O處磁感應(yīng)強度和圖2中O處磁感應(yīng)強度相同的是(  ) 圖2 圖3 3. (xx·濟寧模擬)如圖4,M、N、P是以MN為直徑的半圓弧上的三點,O點為半圓弧的圓心,∠MOP=60°。在M、N處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,這時O點的磁感應(yīng)強度大小為B1。若將M處的長直導(dǎo)線移至P處,則O點的磁感應(yīng)強度大小變?yōu)锽2,則B2與B1之比為(  ) 圖4 A.1∶2          B.2∶1 C.∶1

3、D.∶2 4.(xx·全國卷Ⅰ)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力,下列說法正確的是(  ) A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線 B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向 C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān) D.將直導(dǎo)線從中點折成直角,安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话? 5.(xx·上海二模)如圖5所示,水平導(dǎo)軌接有電源,導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c,長度關(guān)系為c最長,b最短,將c彎成一直徑與b等長的半圓,將裝置置于向下的勻強磁場中,在接通電源后,三導(dǎo)體棒中有等大的電流通過,則三棒受到安培力的大小關(guān)系為(  ) 圖5 A.Fa>Fb>Fc B.Fa=Fb=

4、Fc C.Fb<Fa<Fc D.Fa>Fb=Fc 6.(xx·上海高考)如圖6,在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,面積為S的矩形剛性導(dǎo)線框abcd可繞過ad邊的固定軸OO′轉(zhuǎn)動,磁場方向與線框平面垂直。在線框中通以電流強度為I的穩(wěn)恒電流,并使線框與豎直平面成θ角,此時bc邊受到相對OO′軸的安培力力矩大小為(  ) 圖6 A.ISBsin θ B.ISBcos θ C. D. 二、多項選擇題 7.(xx·海南高考)如圖7,兩根平行長直導(dǎo)線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流,a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點,左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l。關(guān)于這三點處的磁

5、感應(yīng)強度,下列判斷正確的是(  ) 圖7 A.a(chǎn)處的磁感應(yīng)強度大小比c處的大 B.b、c兩處的磁感應(yīng)強度大小相等 C.a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強度方向相同 D.b處的磁感應(yīng)強度為零 8. (xx·江西省重點中學(xué)聯(lián)考)如圖8所示,一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交,環(huán)上各點的磁感應(yīng)強度B大小相等,方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,則下列說法正確的是(  ) 圖8 A.導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢 B.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上 C.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBI

6、Rsin θ 9.(xx·海南高考)圖9中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌,L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當電磁鐵線圈兩端a、b和導(dǎo)軌兩端e、f分別接到兩個不同的直流電源上時,L便在導(dǎo)軌上滑動。下列說法正確的是(  ) 圖9 A.若a接正極,b接負極,e接正極,f接負極,則L向右滑動 B.若a接正極,b接負極,e接負極,f接正極,則L向右滑動 C.若a接負極,b接正極,e接正極,f接負極,則L向左滑動 D.若a接負極,b接正極,e接負極,f接正極,則L向左滑動 10.如圖10所示,在傾角為α的光滑斜面上,垂直斜面放置一

7、根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒,當通以圖示方向電流I時,欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,可加一平行于紙面的勻強磁場,當外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中,下列說法中正確的是(  ) 圖10 A.此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大 B.此過程中磁感應(yīng)強度B先減小后增大 C.此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為 D.此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為 三、非選擇題 11.如圖11所示,MN是一根長為l=10 cm,質(zhì)量m=50 g的金屬棒,用兩根長度也為l的細軟導(dǎo)線將導(dǎo)體棒MN水平吊起,使導(dǎo)體棒處在B= T的豎直向上的勻強磁場中,未通電流時,細導(dǎo)線在豎直方向,通

8、入恒定電流后,金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的最大偏角θ=37°,求金屬棒中恒定電流的大小。 圖11 12.水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L=0.2 m,接有電源電動勢E=3 V,電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計。勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌,磁感應(yīng)強度B=1 T。導(dǎo)體棒ab的電阻R=6 Ω,質(zhì)量m=10 g,垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好,求合上開關(guān)的瞬間。 圖12 (1)金屬棒受到安培力的大小和方向; (2)金屬棒的加速度。 答 案 1.選C 若某一條件下該指南針靜止時N極指向題圖實線(N極北偏東向)所示,則有一指向東方的磁場,由安培定則,可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置,通有北向南的電流,選項C正確

9、。 2.選A 由題意可知,題圖2中O處磁感應(yīng)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;對A項,根據(jù)右手螺旋定則可知,左上段與右下段的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加為零,則剩余的兩段通電導(dǎo)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;同理,對B項,四段通電導(dǎo)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;由上分析可知,對C項,右上段與左下段產(chǎn)生磁場疊加為零,則剩余兩段產(chǎn)生磁場也為零,故C錯誤;與C選項分析相同,對D項,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。 3.選D 依題意,每根導(dǎo)線在O點產(chǎn)生

10、的磁感應(yīng)強度為,方向豎直向下,則當M移至P點時,O點合磁感應(yīng)強度大小為:B2=2××cos 30°=B1,則B2與B1之比為∶2。 4.選B 根據(jù)左手定則可知:安培力的方向垂直于電流I和磁場B確定的平面,即安培力的方向既垂直于B又垂直于I,A錯誤,B正確;當電流I的方向平行于磁場B的方向時,直導(dǎo)線受到的安培力為零,當電流I的方向垂直于磁場B的方向時,直導(dǎo)線受到的安培力最大,可見,安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān),C錯誤;如圖所示, 電流I和磁場B垂直,直導(dǎo)線受到的安培力F=BIL,將直導(dǎo)線從中點折成直角,分段研究導(dǎo)線受到的安培力,電流I和磁場B垂直,根據(jù)平行四邊形定則可得,

11、導(dǎo)線受到的安培力的合力為F′=BIL,D錯誤。 5.選D 設(shè)a、b兩棒的長度分別為La和Lb,c的直徑為d。由于導(dǎo)體棒都與勻強磁場垂直,則:a、b三棒所受的安培力大小分別為:Fa=BILa;Fb=BILb=BId;c棒所受的安培力與長度為直徑的直棒所受的安培力大小相等,則有:Fc=BId;因為La>d,則有:Fa>Fb=Fc。 6.選A 根據(jù)左手定則,可知通電導(dǎo)線受到的安培力沿豎直方向向上,大小為F=BILbc,此力到轉(zhuǎn)軸的力臂為Labsin θ;力矩為:M=FLabsin θ=SBIsin θ,A項正確。 7.選AD 根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場,利用右手螺旋定則,可知b處磁感應(yīng)強度為零,兩導(dǎo)

12、線分別在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大于在c處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度,a、c兩處的磁感應(yīng)強度疊加都是同向疊加,選項A、D正確。 8.選ABD 若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,由左手定則可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi),導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ,選項A、B、D正確,C錯誤。 9.選BD 若a接正極,b接負極,則電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向上,若e接正極,f接負極,由左手定則可判斷金屬桿所受安培力方向向左,故向左滑動;若e接負極,f接正極,則L向右滑動,A錯誤,B正確。若a接負極,b接正極,則電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向下,若e接正極,f

13、接負極,則L向右滑動,C錯誤,D正確。 10.選AC 導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài),當外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中,安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上,導(dǎo)體棒受力的動態(tài)變化如圖所示,則由圖知安培力逐漸增大,即此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大,A對、B錯;剛開始安培力F最小,有sin α=,所以此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為,C對;最后安培力最大,有F=mg,即此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為,D錯。 11.解析:金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的過程中,受重力mg、導(dǎo)線拉力FT、安培力F共三個力的作用,其中導(dǎo)線的拉力不做功,由動能定理得:WF+WG=0 其中WF=Flsin θ=BIl2sin θ, WG=-mgl(1-cos θ) 金屬棒中的電流為I= 解得:I=5 A。 答案:5 A 12.解析:(1)閉合電鍵的瞬間,回路中的電流 I== A=0.5 A ab棒所受安培力 F安=BIL=0.1 N 由左手定則知方向水平向右。 (2)由牛頓第二定律知 a==10 m/s2 方向水平向右。 答案:(1)0.1 N 水平向右 (2)10 m/s2 方向水平向右

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