（新課標）2020屆高考物理一輪總復習 課時跟蹤訓練25 第八章 磁場 第1講 磁場 磁場對電流的作用（選修3-1）（通用）

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1、第1講 磁場 磁場對電流的作用　　　　　　　　　　　　　　　 一、選擇題 1．(2020·上海嘉定區(qū)期末考試)當導線中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時N極指向讀者的是(　　) [解析]　小磁針靜止時，N極所指的方向是該處磁場的方向，由安培定則可知，N極指向讀者的是C. [答案]　C 2．(多選)(2020·新課標全國卷Ⅱ)指南針是我國古代四大發(fā)明之一．關于指南針，下列說法正確的是(　　) A．指南針可以僅具有一個磁極 B．指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場 C．指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾 D．在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線，導線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)

2、 [解析]　指南針有N、S兩個磁極，受到地磁場的作用靜止時S極指向南方，選項A錯誤，B正確．指南針有磁性，可以與鐵塊相互吸引，選項C正確．由奧斯特實驗可知，小磁針在通電導線放置位置合適的情況下，會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項D錯誤． [答案]　BC 3．(2020·江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市部分學校聯(lián)考)如圖所示，兩根無限長導線，均通以恒定電流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，則圖乙中O處磁感應強度和圖甲中O處磁感應強度相同的是(　　) [解析]　由題意可知，圖甲中O處磁感應強度的大小是其中一段導線在O點的磁感應強度大小的2倍，

3、方向垂直紙面向里；圖乙中A，根據(jù)右手螺旋定則可知，左上段與右下段的通電導線在O處產(chǎn)生的磁感應強度疊加為零，則剩余的兩段通電導線在O處產(chǎn)生的磁感應強度大小是其中一段在O處產(chǎn)生的磁感應強度大小的2倍，且方向垂直紙面向里，故選項A正確．圖乙中B，同理，四段通電導線在O處產(chǎn)生的磁感應強度是其中一段在O處產(chǎn)生的磁感應強度的4倍，方向垂直紙面向外，故選項B錯誤．圖乙中C，右上段與左下段的通電導線在O處產(chǎn)生的磁感應強度疊加為零，則剩余兩段通電導線在O處產(chǎn)生的磁感應強度大小是其中一段在O處產(chǎn)生的磁感應強度大小的2倍，方向垂直紙面向外，故選項C錯誤．圖乙中D與C選項分析相同，四段在O處產(chǎn)生的磁感應強度大小是其中

4、一段在O處產(chǎn)生的磁感應強度大小的2倍，方向垂直紙面向外，故選項D錯誤． [答案]　A 4．(2020·陜西渭南一模)如圖所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下面掛有匝數(shù)為n的矩形線框abcd.bc邊長為l，線框的下半部分處在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向與線框平面垂直，在圖中垂直于紙面向里．線框中通以電流I，方向如圖所示，開始時線框處于平衡狀態(tài)．令磁場反向，磁感應強度的大小仍為B，線框達到新的平衡．則在此過程中線框位移的大小Δx及方向是(　　) A．Δx＝，方向向上 B．Δx＝，方向向下 C．Δx＝，方向向上 D．Δx＝，方向向下 [解析]　線框在磁場中受重力、安培力、

5、彈簧彈力作用，處于平衡狀態(tài)，安培力為F安＝nBIl，且開始時方向向上，然后方向向下，大小不變．設在電流反向之前彈簧的伸長為x，則反向之后彈簧的伸長為(x＋Δx)，則有kx＋nBIl－G＝0，k(x＋Δx)－nBIl－G＝0，聯(lián)立解得Δx＝，且線框向下移動． [答案]　B 5．(2020·福建四地六校上學期第三次月考)如圖所示，O為圓心，KN和LM是半徑分別為ON、OM的同心圓弧，在O處垂直紙面有一載流直導線，電流方向垂直紙面向外，用一根導線圍成如圖KLMN所示的回路，當回路中沿圖示方向通過電流時(電源未在圖中畫出)，此時回路(　　) A．將向左平動 B．將向右平動 C．將在紙

6、面內(nèi)繞通過O點并垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動 D．KL邊將垂直紙面向外運動，MN邊垂直紙面向里運動 [解析]　由安培定則可知，KN和ML中電流的方向與磁場方向平行，這兩個邊不受安培力，由左手定則知，KL受的安培力垂直于紙面向外，MN受的安培力垂直于紙面向里，D正確． [答案]　D 6．(多選)(2020·浙江六校摸底)如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤有一定的讀數(shù)．現(xiàn)在磁鐵上方中心偏右位置固定一通電導線，當通以一定的電流后，臺秤的示數(shù)增加，同時彈簧縮短(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))，則下列說法正確的是(　　) A．可能是磁鐵右端為N

7、極，左端為S極，導線中的電流方向垂直紙面向里 B．可能是磁鐵右端為N極，左端為S極，導線中的電流方向垂直紙面向外 C．可能是磁鐵右端為S極，左端為N極，導線中的電流方向垂直紙面向里 D．可能是磁鐵右端為S極，左端為N極，導線中的電流方向垂直紙面向外 [解析]　若磁鐵右端為N極，左端為S極，磁鐵的磁感線在它的外部從N極到S極，因為長直導線在磁鐵的中心偏右位置，所以此處的磁感線是斜向左上的，若電流的方向垂直紙面向里，根據(jù)左手定則，導線受磁鐵給的安培力方向斜向右上，長直導線是固定不動的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導線給磁鐵的反作用力方向就是斜向左下的，將這個力在水平和豎直方向分解，可知光滑

8、平板對磁鐵的支持力增大，由于水平向左產(chǎn)生分力，所以對彈簧產(chǎn)生壓力，彈簧長度將變短，故A正確，B錯誤．若磁鐵右端為S極，左端為N極，磁鐵的磁感線在它的外部從N極到S極，因為長直導線在磁鐵的中心偏右位置，所以此處的磁感線是斜向右下的，若電流的方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則，導線受磁鐵給的安培力方向斜向右上，長直導線是固定不動的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導線給磁鐵的反作用力方向就是斜向左下的，將這個力在水平和豎直方向分解，可知光滑平板對磁鐵的支持力增大，由于水平向左產(chǎn)生分力，所以對彈簧產(chǎn)生壓力，彈簧長度將變短，故C錯誤，D正確． [答案]　AD 7．(2020·河南豫東豫北十所名校聯(lián)考)在玻

9、璃皿的中心放一個圓柱形電極B，沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極A，把A、B分別與電源的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導電液體．現(xiàn)把玻璃皿放在如圖所示的磁場中，液體就會旋轉(zhuǎn)起來．若從上向下看，下列判斷正確的是(　　) A．A接電源正極，B接電源負極，液體順時針旋轉(zhuǎn) B．A接電源負極，B接電源正極，液體順時針旋轉(zhuǎn) C．A、B與50 Hz的交流電源相接，液體持續(xù)旋轉(zhuǎn) D．僅磁場N、S極互換后，重做該實驗發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向不變 [解析]　若A接電源正極，B接電源負極，在電源外部電流由正極流向負極，因此電流由邊緣流向中心；器皿所在處的磁場豎直向下，由左手定則可知，導電液體受到的磁場力沿順時針方向

10、，因此液體沿順時針方向旋轉(zhuǎn)．故A正確．同理，若B接電源正極、A接電源負極，根據(jù)左手定則可知，液體沿逆時針做圓周運動，故B錯誤．A、B與50 Hz的交流電源相接，液體不會旋轉(zhuǎn)，故C錯誤．若磁場N、S極互換后，重做該實驗發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向變化，故D錯誤． [答案]　A 8．(2020·江西臨川一中、高安中學、玉山一中等重點中學協(xié)作體模擬)如圖所示，由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導體框，垂直磁場放置，將A、B兩點接入電壓恒定的電源兩端，通電時，線框受到的安培力為F，若將ACB邊移走，則余下線框受到的安培力大小為(　　) A.F B.F C.F D.F [解析]　根據(jù)左手定則判

11、斷出各段受到的安培力的方向，由于ACB段受到的安培力等效于長為AB的電阻絲受到的安培力，所以等效電路為r和2r并聯(lián)，并聯(lián)后總電阻為＝r.根據(jù)歐姆定律，并聯(lián)電路的總電流I1＝＝，則安培力大小為F＝BI1L＝.若將ACB邊移走，則剩余線框中的電流I2＝，余下線框受到的安培力大小為F2＝BI2L＝＝F，故選D. [答案]　D 9．(2020·河北唐山期末考試)如圖所示，兩平行的粗糙金屬導軌水平固定在勻強磁場中，磁感應強度為B，導軌寬度為L，一端與電源連接．一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導軌放置并接觸良好，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運動，通過改

12、變磁感應強度的方向，可使流過導體棒的電流最小，此時磁感應強度的方向與豎直方向成 (　　) A．37° B．30° C．45° D．60° [解析]　經(jīng)分析可知磁感應強度的方向應斜向右下，設其與豎直方向的夾角為θ，由平衡可知：BILcosθ＝f，N＋BILsinθ＝mg，f＝μN， 三式聯(lián)立解得I＝， 整理得I＝. 令sinφ＝＝即φ＝60°，則I＝，當φ＋θ＝90°，即θ＝30°時，導體棒中的電流最?。? [答案]　B 10．(2020·重慶一診)利用如圖所示的實驗裝置可以測量磁感應強度．當外界拉力作用于力敏傳感器的掛鉤上時，數(shù)字電壓表上的讀數(shù)U與所加外力F成正比，

13、即U＝KF，式中K為比例系數(shù)．用絕緣懸絲把底部長為L、電阻為R、質(zhì)量為m的方形線框固定在力敏傳感器的掛鉤上，并用軟細銅絲連接線框與電源，細銅絲的電阻忽略不計．當線框接入電壓為E1時，電壓表的示數(shù)為U1；當線框接入電壓為E2時，電壓表示數(shù)為U2.則磁感應強度的大小為(　　) A．B＝ B．B＝ C．B＝ D．B＝ [解析]　由于數(shù)字電壓表上的讀數(shù)U與所加外力成正比，即U＝KF，式中K為比例系數(shù)，當通上電流后，設安培力為FA，有ΔU＝K(FA－F′A)，即KBΔIL＝ΔU，整理得B＝，而ΔI＝，整理得B＝，故A正確，B、C、D錯誤． [答案]　A 二、非選擇題 11．(20

14、20·重慶卷)音圈電機是一種應用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動機，如圖是某音圈電機的原理示意圖，它由一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長為L，匝數(shù)為n，磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應強度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場忽略不計．線圈左邊始終在磁場外，右邊始終在磁場內(nèi)，前后兩邊在磁場內(nèi)的長度始終相等，某時刻線圈中電流從P流向Q，大小為I. (1)求此時線圈所受安培力的大小和方向． (2)若此時線圈水平向右運動的速度大小為v，求安培力的功率． [解析]　(1)根據(jù)安培力公式可得每匝線圈所受安培力為F1＝BIL，n匝線圈所受安培力為F＝nF1＝nBIL.根據(jù)左手定則

15、可知，安培力方向為水平向右． (2)安培力的功率P＝Fv＝nBILv. [答案]　(1)nBIL　方向水平向右　(2)nBILv 12.有一長為l＝0.50 m、質(zhì)量為m＝10 g的通電導線cd，由兩根絕緣細線水平懸掛在勻強磁場中的z軸上，如右圖所示．z軸垂直紙面向外，g＝10 m/s2.求： (1)當磁感應強度B1＝1.0 T，方向與x軸負方向相同時，要使懸線中張力為零，則cd中通入的電流I1的大小和方向？ (2)當cd中通入方向由c到d大小為I2＝0.40 A的電流，這時磁感應強度B2＝1.0 T，方向與x軸正方向相同，當cd靜止時懸線中的張力是多大？ (3)當cd中通

16、入方向由c到d、大小為I3＝0.10 A的電流，若磁場方向垂直z軸，且與y軸負方向夾角為30°，與x軸正方向夾角為60°，磁感應強度B3＝2.0 T，則導線cd靜止時懸線中的張力又是多大？ [解析]　(1)要使懸線的張力為零，導線cd受到的安培力必須與重力平衡，有mg＝B1I1l 所以I1＝mg/lB1＝ A＝0.20 A 由左手定則可判定cd中的電流方向由c到d. (2)根據(jù)題意，由左手定則可判定此時cd受到豎直向下的安培力．當cd靜止時，有mg＋B2lI2＝2T. 所以T＝＝ N＝0.15 N. (3)根據(jù)題意，作出導線cd所受重力、安培力如圖所示．這時cd受到的安培力大小F3＝B3I3l 所以F3＝2.0×0.10×0.50 N＝0.10 N＝mg 又因F3的方向與B3的方向垂直，因此F合的方向與mg的方向夾角為30°.所以 2T′＝F合＝2mgcos30° T′＝mgcos30°＝0.0866 N 即此時每根懸線中的張力大小為0.09 N，懸線與y軸負方向的夾角為30°，即導線cd受安培力作用后使懸線向x軸負方向偏轉(zhuǎn)30°角． [答案]　(1)0.20 A　由c到d　(2)0.15 N (3)0.0866 N