高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)25 磁場的描述 磁場對電流的作用-人教版高三全冊物理試題

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1、課后限時集訓(xùn)25 磁場的描述　磁場對電流的作用 建議用時：45分鐘 1.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，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 A　[磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb，所以A正確，B錯誤；安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B、電流大小I、導(dǎo)線長度L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯誤。] 2.(2016·北京高

2、考)中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是(　　) A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近 C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 C　[由“常微偏東，不全南也”和題圖知，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，地磁的南極在地理北極附近，地球是一個巨大的磁體，因此地球內(nèi)部也存在磁場，故選項A、B的說法正確。從題圖中磁感線的分布

3、可以看出，在地球表面某些位置(如南極、北極附近)磁感線不與地面平行，故選項C的說法不正確。宇宙射線粒子帶有電荷，在射向地球赤道時，運(yùn)動方向與地磁場方向不平行，因此會受到磁場力的作用，故選項D的說法正確。] 3.(2019·菏澤一模)如圖所示，在天花板下用細(xì)線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場中，環(huán)與磁場邊界交點A、B與圓心O連線的夾角為120°，此時懸線的張力為F。若圓環(huán)通電，使懸線的張力剛好為零，則環(huán)中電流大小和方向是(　　) A．電流大小為，電流方向沿順時針方向 B．電流大小為，電流方向沿逆時針方向 C．電流大

4、小為，電流方向沿順時針方向 D．電流大小為，電流方向沿逆時針方向 A　[要使懸線拉力為零，則圓環(huán)通電后受到的安培力方向豎直向上，根據(jù)左手定則可以判斷，電流方向應(yīng)沿順時針方向，根據(jù)力的平衡有F＝F安，而F安＝BI·R，求得I＝，A項正確。] 4.(2019·臨沂市一模)1876年美國物理學(xué)家羅蘭完成了著名的“羅蘭實驗”。羅蘭把大量的負(fù)電荷加在一個橡膠圓盤上，然后在圓盤附近懸掛了一個小磁針，將圓盤繞中心軸按如圖所示方向高速旋轉(zhuǎn)時，就會發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。忽略地磁場對小磁針的影響，則下列說法錯誤的是(　　) A．小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是橡膠圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電流 B．小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明了電

5、荷的運(yùn)動會產(chǎn)生磁場 C．當(dāng)小磁針位于圓盤的左上方時，它的N極向左側(cè)偏轉(zhuǎn) D．當(dāng)小磁針位于圓盤的左下方時，它的N極向右側(cè)偏轉(zhuǎn) A　[本題中不符合感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，故無法產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯誤；由題意可知，小磁針受到磁場力的作用，原因是電荷的定向移動，從而形成電流，而電流周圍會產(chǎn)生磁場，因此B正確；圓盤帶負(fù)電，根據(jù)安培定則可知，產(chǎn)生的磁場方向向上，等效為上方N極的條形磁鐵，故小磁針處于圓盤的左上方時，小磁針的N極將向左側(cè)偏轉(zhuǎn)，故C正確；同理，若小磁針處于圓盤的左下方時，則小磁針的N極向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，故D正確。] 5.(2019·溫州八校聯(lián)考)阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓

6、具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構(gòu)造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是(　　) A．電路中的電源必須是交流電源 B．電路中的a端點須連接直流電源的負(fù)極 C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度 D．若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度 C　[電磁鐵產(chǎn)生磁性，使玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，電路中的電源必須是直流電源，電路中的a端點須連接直流電源的正極，選項A、B錯誤；若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，電磁鐵產(chǎn)生的磁性更強(qiáng)，電磁鐵對玩偶的磁力增強(qiáng)，可增加玩偶飄浮的最大高度，選項C正確；若將可變電阻的電阻值調(diào)大，電磁鐵

7、中電流減小，產(chǎn)生的磁性變?nèi)?，則降低玩偶飄浮的最大高度，選項D錯誤。] 6.(2019·常德市期末檢測)在絕緣圓柱體上a、b兩個位置固定有兩個金屬圓環(huán)，當(dāng)兩環(huán)通有如圖所示電流時，b處金屬圓環(huán)受到的安培力為F1；若將b處金屬圓環(huán)移動到位置c，則通有電流為I2的金屬圓環(huán)受到的安培力為F2。今保持b處金屬圓環(huán)原來位置不變，在位置c再放置一個同樣的金屬圓環(huán)，并通有與a處金屬圓環(huán)同向、大小為I2的電流，則在a位置的金屬圓環(huán)受到的安培力(　　) A．大小為|F1－F2|，方向向左 B．大小為|F1－F2|，方向向右 C．大小為|F1＋F2|，方向向左 D．大小為|F1＋F2|，方向向右 A　

8、[c金屬圓環(huán)對a金屬圓環(huán)的作用力大小為F2，根據(jù)同方向的電流相互吸引，可知方向向右，b金屬圓環(huán)對a金屬圓環(huán)的作用力大小為F1，根據(jù)反方向的電流相互排斥，可知方向向左，所以a金屬圓環(huán)所受的安培力大小|F1－F2|，由于a、b間的距離小于a、c間距離，所以兩合力的方向向左。] 7.如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場。閉合開關(guān)S后導(dǎo)體棒中的電流為I，導(dǎo)體棒平衡時，彈簧伸長量為x1；調(diào)換圖中電源極性，使導(dǎo)體棒中電流反向，

9、導(dǎo)體棒中電流仍為I，導(dǎo)體棒平衡時彈簧伸長量為x2。忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場，則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(　　) A．(x1＋x2) B．(x2－x1) C．(x2＋x1) D．(x2－x1) D　[由平衡條件可得mgsin α＝kx1＋BIL；調(diào)換圖中電源極性使導(dǎo)體棒中電流反向，由平衡條件可得mgsin α＋BIL＝kx2，聯(lián)立解得B＝(x2－x1)。選項D正確。] 8.(2019·湖北部分重點中學(xué)模擬)已知直線電流在其空間某點產(chǎn)生的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流強(qiáng)度成正比，與點到通電導(dǎo)線的距離成反比?，F(xiàn)有平行放置的三根長直通電導(dǎo)線，分別通過一個直角三角形ABC的三個頂

10、點且與三角形所在平面垂直，如圖所示，∠ACB＝60°，O為斜邊的中點。已知I1＝2I2＝2I3，I2在O點產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則關(guān)于O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是(　　) A．大小為2B，方向垂直AB向左 B．大小為2B，方向垂直AB向左 C．大小為2B，方向垂直AB向右 D．大小為2B，方向垂直AB向右 B　[導(dǎo)線周圍的磁場的磁感線，是圍繞導(dǎo)線形成的同心圓，空間某點的磁場沿該點的切線方向，即與該點和導(dǎo)線的連線垂直，根據(jù)右手螺旋定則，可知三根導(dǎo)線在O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖所示。已知直線電流在其空間某點產(chǎn)生的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流強(qiáng)度成正比，與點到通電導(dǎo)線

11、的距離成反比，已知I1＝2I2＝2I3，I2在O點產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，O點到三根導(dǎo)線的距離相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由幾何關(guān)系可知三根導(dǎo)線在平行于AB方向的合磁場為零，垂直于AB方向的合磁場為2B。綜上可得，O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向垂直于AB向左。故B正確，A、C、D錯誤。] 9．(多選)兩根固定的相互平行的直導(dǎo)線A和B，相距為L，電流方向如圖所示。導(dǎo)線C用輕繩懸掛在AB導(dǎo)線的中間上方，距離AB為L，三根導(dǎo)線通的電流都為I。下列說法正確的是(　　) A．從上往下看導(dǎo)線C順時針轉(zhuǎn)動，同時繩子的張力變小 B．從上往下看導(dǎo)線C逆時針轉(zhuǎn)動，同時繩子的張力變大

12、 C．當(dāng)C轉(zhuǎn)到與A、B平行時A、B和C單位長度所受的磁場作用力大小之比為∶∶1 D．當(dāng)C轉(zhuǎn)到與A、B平行時A、B和C單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶1 BD　[由右手螺旋定則可以判斷C導(dǎo)線左側(cè)的磁場方向從下往上，右側(cè)從上往下，從而可判斷C導(dǎo)線左側(cè)受到向外的力，右側(cè)受到向里的力，從上往下看導(dǎo)線是逆時針轉(zhuǎn)動；利用極限法可判斷C導(dǎo)線轉(zhuǎn)動到與AB平行時受到向下的安培力，所以過程中繩子張力變大；A錯誤，B正確，轉(zhuǎn)到與AB平行時，三根導(dǎo)線電流方向都是垂直紙面向里，所以A、B和C受到相互之間的磁場作用力大小相等，C錯誤，D正確。] 10．(多選)(2019·太原模擬)一金屬條放置在相距為d

13、的兩金屬軌道上，如圖所示?，F(xiàn)讓金屬條以v0的初速度從AA′進(jìn)入水平軌道，再由CC′進(jìn)入半徑為r的豎直圓軌道，金屬條到達(dá)豎直圓軌道最高點的速度大小為v，完成圓周運(yùn)動后，再回到水平軌道上，整個軌道除圓軌道光滑外，其余均粗糙，運(yùn)動過程中金屬條始終與軌道垂直且接觸良好。已知由外電路控制流過金屬條的電流大小始終為I，方向如圖中所示，整個軌道處于水平向右的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，A、C間的距離為L，金屬條恰好能完成豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動。重力加速度為g，則由題中信息可以求出(　　) A．金屬條的質(zhì)量 B．金屬條在磁場中運(yùn)動時所受的安培力的大小和方向 C．金屬條運(yùn)動到DD′時的瞬時速度 D．金屬

14、條與水平粗糙軌道間的動摩擦因數(shù) ABD　[在圓軌道最高點，由牛頓第二定律，有BId＋mg＝m，所以選項A正確；由題中信息可求出金屬條在磁場中運(yùn)動時所受的安培力的大小和方向，選項B正確；由動能定理得：－(mg＋BId)·2r－μ(mg＋BId)·L＝mv2－mv，所以選項D正確；由于不知道CD間距，故不能求出金屬條運(yùn)動到DD′時的瞬時速度，所以選項C錯誤。] 11．(多選)(2019·肇慶模擬)如圖甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0時導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖

15、乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　乙　 A．在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動 B．在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運(yùn)動 C．在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減小 D．在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小 AD　[當(dāng)t＝0時，由左手定則可知，MN受到向右的作用力，根據(jù)F安＝BLI，由于B最大，故此時的安培力最大，則MN的加速度最大，隨著時間的延長，磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，故加速度減小，而MN的速度在增大，當(dāng)B＝0時，加速度為0，速度最大，當(dāng)B反向時，安培力也會反向，則加速度也反向，MN做減速運(yùn)動，到半個周期時，MN減速到0，此時的加速

16、度反向最大，然后MN再反向運(yùn)動，到一個周期時MN又回到原出發(fā)的位置，故在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動，選項A正確，B錯誤；在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先減小后增大，而其速度則是先增大后減小，故選項C錯誤，D正確。] 12.(多選)光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L＝20 cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60 g、電阻R＝1 Ω、長為L的導(dǎo)體棒ab，用長也為L的絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動，擺到最大高度時，細(xì)線與豎直方向成θ＝53°角，

17、擺動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2則(　　) A．磁場方向一定豎直向下 B．電源電動勢E＝3.0 V C．導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F＝3 N D．導(dǎo)體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048 J AB　[導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場方向一定豎直向下，A項正確；導(dǎo)體棒擺動過程中只有安培力和重力做功，由動能定理知BIL·Lsin θ－mgL(1－cos θ)＝0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I＝3 A，由E＝IR得電源電動勢E＝3.0 V，B項正確；由F＝BIL得導(dǎo)體棒在擺

18、動過程中所受安培力F＝0.3 N，C項錯誤；由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cos θ)＝0.048 J，D項錯誤。] 13.水平面上有電阻不計的U形導(dǎo)軌NMPQ，導(dǎo)軌的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)。現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ，指向右斜上方且與金屬棒ab垂直，如圖所示，問： (1)當(dāng)ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？ (2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？ [解析]　(1)從b向a看，如圖所示。 水平方向：Ff＝F安sin θ ① 豎直方向：FN＋F安cos θ＝mg ② 又F安＝BIL＝BL ③ 聯(lián)立①②③得，F(xiàn)N＝mg－，F(xiàn)f＝。 (2)使ab棒受支持力為零，且讓磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，則受安培力豎直向上，則有 F安＝mg，Bmin＝ 根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右。 [答案]　(1)mg－　　(2)　方向水平向右