(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)第9章第1講《磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用》(含解析)

第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用時(shí)間：50分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題8分，共80分。其中1～7題為單選，8～10題為多選)1.(2021·八省聯(lián)考河北卷)如圖，兩根相互絕緣的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線分別沿x軸和y軸放置，沿x軸方向的電流為I0。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線在其周圍激發(fā)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝keq\f(I,r)，其中k為常量，I為導(dǎo)線中的電流，r為場(chǎng)中某點(diǎn)到導(dǎo)線的垂直距離。圖中A點(diǎn)的坐標(biāo)為(a，b)，若A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則沿y軸放置的導(dǎo)線中電流的大小和方向分別為()A.eq\f(a,b)I0，沿y軸正向 B.eq\f(a,b)I0，沿y軸負(fù)向C.eq\f(b,a)I0，沿y軸正向 D.eq\f(b,a)I0，沿y軸負(fù)向答案A解析沿x軸放置的導(dǎo)線中的電流在A點(diǎn)激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bx＝keq\f(I0,b)，由安培定則可知，其方向垂直紙面向外，若A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則沿y軸放置的導(dǎo)線中的電流在A點(diǎn)激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)垂直紙面向里，由安培定則可知，沿y軸放置的導(dǎo)線中電流方向沿y軸正向，其大小滿足By＝keq\f(I,a)＝Bx＝keq\f(I0,b)，解得I＝eq\f(a,b)I0，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2．如圖所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()答案A解析由F＝IlB知，線圈在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度越大，受到的力變化就越大，A中有效長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為MN，故A正確。3.(2021·八省聯(lián)考湖南卷)如圖，力傳感器固定在天花板上，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形勻質(zhì)導(dǎo)線框abcd用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛于力傳感器的測(cè)力端，導(dǎo)線框與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，b、d兩點(diǎn)位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的水平邊界線上。若在導(dǎo)線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，力傳感器的示數(shù)為F1。只改變電流方向，其他條件不變，力傳感器的示數(shù)為F2。該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)C.eq\f(\r(2)F2－F1,4IL) D.eq\f(\r(2)F1－F2,4IL)答案C解析線框在磁場(chǎng)中受到安培力的等效長(zhǎng)度為bd＝eq\r(2)L，當(dāng)電流方向?yàn)閳D示方向時(shí)，由左手定則可知導(dǎo)線框受到的安培力豎直向上，大小為F＝eq\r(2)BIL，因此對(duì)導(dǎo)線框，根據(jù)平衡條件可得F1＋F＝mg；只改變電流方向，其他條件不變，則線框所受安培力豎直向下，此時(shí)有mg＋F＝F2，聯(lián)立可得B＝eq\f(\r(2)F2－F1,4IL)，故C正確。4．(2020·北京市朝陽(yáng)區(qū)一模)在城市建設(shè)施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置，如圖所示，一根金屬管線平行于水平地面。有一種探測(cè)方法，首先給金屬長(zhǎng)直管線通上恒定電流，再用可以測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向的儀器進(jìn)行以下操作：①用測(cè)量?jī)x在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)的某點(diǎn)，記為a；②在a點(diǎn)附近的地面上，找到與a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的若干點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成直線EF；③在地面上過(guò)a點(diǎn)垂直于EF的直線上，找到磁場(chǎng)方向與地面夾角為45°的b、c兩點(diǎn)，測(cè)得b、c兩點(diǎn)距離為L(zhǎng)。由此可確定()A．金屬管線在EF正下方，深度為eq\f(\r(2),2)LB．金屬管線在EF正下方，深度為eq\f(1,2)LC．金屬管線的走向垂直于EF，深度為eq\f(\r(2),2)LD．金屬管線在EF正下方，深度為L(zhǎng)答案B解析用測(cè)量?jī)x在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)的某點(diǎn)，記為a，說(shuō)明a點(diǎn)離電流最近；找到與a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的若干點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成直線EF，說(shuō)明這些點(diǎn)均離電流最近，即金屬管線應(yīng)在EF正下方，畫出左側(cè)視圖，如圖所示；b、c間距為L(zhǎng)，且磁場(chǎng)方向與地面夾角為45°，故金屬管線的深度為eq\f(L,2)。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。5.(2020·山東省聊城市高三上期末)如圖所示，導(dǎo)體棒Ⅰ固定在光滑的水平面內(nèi)，導(dǎo)體棒Ⅱ垂直于導(dǎo)體棒Ⅰ放置，且可以在水平面內(nèi)自由移動(dòng)(圖為俯視圖)。給導(dǎo)體棒Ⅰ、Ⅱ通以如圖所示的恒定電流，僅在兩導(dǎo)體棒之間的相互作用下，較短時(shí)間后導(dǎo)體棒Ⅱ出現(xiàn)在虛線位置。下列關(guān)于導(dǎo)體棒Ⅱ位置的描述可能正確的是()答案B解析由右手螺旋定則可知，導(dǎo)體棒Ⅰ在導(dǎo)體棒Ⅱ處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，且離導(dǎo)體棒Ⅰ越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱，由左手定則可知，導(dǎo)體棒Ⅱ所受的安培力沿導(dǎo)體棒Ⅰ中電流的方向，且導(dǎo)體棒Ⅱ左端受到的安培力大于右端受到的安培力，所以導(dǎo)體棒Ⅱ沿導(dǎo)體棒Ⅰ中電流的方向運(yùn)動(dòng)，且左端較右端運(yùn)動(dòng)顯著，故B正確。6.(2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)如圖所示，在豎直面內(nèi)，固定一足夠長(zhǎng)通電導(dǎo)線a，電流水平向右，空間還存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在通電導(dǎo)線a的正下方，用絕緣細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的導(dǎo)線b，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是()A．若使懸掛導(dǎo)線b的細(xì)線不受力，需要在導(dǎo)線b中通入水平向左的電流B．若導(dǎo)線b中通入方向向右、大小為I的電流，細(xì)線恰好不受力，則導(dǎo)線a在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(mg,IL)C．若導(dǎo)線b中通入方向向右、大小為I的電流，細(xì)線恰好不受力，則導(dǎo)線a在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(mg,IL)－B0D．若導(dǎo)線b中通入方向向右、大小為I的電流，細(xì)線恰好不受力，此時(shí)若使b中電流反向，大小不變，則每一根細(xì)線受到導(dǎo)線b的拉力大小將變成eq\f(mg,2)答案C解析根據(jù)右手螺旋定則，通電導(dǎo)線a在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則導(dǎo)線b所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0＋B，方向垂直于紙面向里。若使懸掛導(dǎo)線b的細(xì)線不受力，根據(jù)左手定則，需要在導(dǎo)線b中通入水平向右的電流I，且滿足mg＝(B＋B0)IL，解得B＝eq\f(mg,IL)－B0，故A、B錯(cuò)誤，C正確；此時(shí)若使b中電流反向，大小不變，則導(dǎo)線b受安培力方向向下，設(shè)此時(shí)每一根細(xì)線對(duì)導(dǎo)線b的拉力為FT，則有2FT＝(B＋B0)IL＋mg，聯(lián)立解得FT＝mg，則每一根細(xì)線受到導(dǎo)線b的拉力大小將變成mg，故D錯(cuò)誤。7．(2020·遼寧省遼陽(yáng)市高三(下)二模)如圖所示，粗糙固定斜面的傾角為θ，整個(gè)斜面處于垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(強(qiáng)弱未知)中，在斜面上有一根有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m、水平放置的導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中電流為I1和I2時(shí)，導(dǎo)體棒均能沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)。已知電流I1、I2的方向相同且I1<I2，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()A．電流方向垂直紙面向里B．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2mgsinθ,I1＋I(xiàn)2L)C．導(dǎo)體棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(I1＋I(xiàn)2tanθ,I2－I1)D．可能存在一個(gè)與I1、I2大小不同的電流，使導(dǎo)體棒沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)答案B解析由題意可知通入電流I1和I2時(shí)，導(dǎo)體棒均能沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)，I1、I2的方向相同且I1<I2，故通入電流I1時(shí)導(dǎo)體棒沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，通入電流I2時(shí)導(dǎo)體棒沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒受到的安培力均沿斜面向上，由左手定則知電流方向垂直紙面向外，根據(jù)平衡條件有mgsinθ＝BI1L＋μmgcosθ，mgsinθ＋μmgcosθ＝BI2L，聯(lián)立解得B＝eq\f(2mgsinθ,I1＋I(xiàn)2L)，μ＝eq\f(I2－I1tanθ,I1＋I(xiàn)2)，故B正確，A、C錯(cuò)誤；因I1和I2可分別使導(dǎo)體棒沿斜面向下和向上勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)磁場(chǎng)方向知安培力沿斜面方向，摩擦力大小不變，重力沿斜面的分力不變，故不存在其他電流能讓導(dǎo)體棒沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。8．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，該同學(xué)應(yīng)將()A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉答案AD解析裝置平面示意圖如圖所示。如圖所示的狀態(tài)，磁感線方向向上，若形成通路，線圈下邊導(dǎo)線中電流方向向左，受垂直紙面向里的安培力，同理，上邊導(dǎo)線中電流受安培力垂直紙面向外，使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈上邊導(dǎo)線轉(zhuǎn)到下邊時(shí)，若仍通路，線圈上、下邊中電流方向與圖示方向相比均反向，受安培力反向，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。若要線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，要求左、右轉(zhuǎn)軸只能上一側(cè)或下一側(cè)形成通路，另一側(cè)斷路。故選A、D。9．質(zhì)量為m的金屬細(xì)桿置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度為d，桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，有電流通過(guò)桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上，在如圖所示的A、B、C、D四個(gè)圖中，桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是()答案CD解析A中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力、導(dǎo)軌的彈力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖甲所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。B中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖乙所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。C和D中，通電細(xì)桿受重力、安培力、導(dǎo)軌彈力作用具有下滑趨勢(shì)，故一定受到沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力，如圖丙、丁所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零。故選C、D。10．(2020·河北衡水中學(xué)三月份教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè))已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足B＝keq\f(I,r)(其中k為比例系數(shù)，I為電流強(qiáng)度，r為該點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離)?，F(xiàn)有四根平行的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面恰好在一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，電流方向如圖，其中A、C處導(dǎo)線中的電流大小為I1，B、D處導(dǎo)線中的電流大小為I2。已知A處導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力恰好為零，則下列說(shuō)法正確的是()A．電流的大小關(guān)系為I1＝2I2B．四根導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力都為零C．正方形中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D．若移走A處導(dǎo)線，則中心O處的磁場(chǎng)將沿OB方向答案ACD解析B、C、D處導(dǎo)線在A處的磁場(chǎng)方向如圖1所示，根據(jù)題意A處導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力恰好為零，則A處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，即eq\r(2)keq\f(I2,L)＝keq\f(I1,\r(2)L)，則I1＝2I2，故A正確；同理可以判斷B、D處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，B、D處導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力不為零，故B錯(cuò)誤；將各導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁場(chǎng)方向畫出，如圖2所示，由于A、C處導(dǎo)線中電流相等而且到O點(diǎn)距離相等，則BA′＝BC′，同理BB′＝BD′，則正方形中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故C正確；若移走A處導(dǎo)線，則磁場(chǎng)BA′不存在，由于BB′＝BD′，則此時(shí)O點(diǎn)的磁場(chǎng)就是磁場(chǎng)BC′，即中心O處的磁場(chǎng)將沿OB方向，故D正確。二、非選擇題(本題共1小題，共20分)11．(2020·山西省呂梁市高三上學(xué)期一模)(20分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與水平面成θ＝37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個(gè)可自由移動(dòng)的金屬桿。已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢(shì)E＝16V，內(nèi)阻r＝1Ω。ab桿長(zhǎng)L＝0.5m，質(zhì)量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì)。求：要使桿在滑軌上保持靜止，滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)答案1Ω≤R≤21Ω解析分別畫出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析圖，如圖所示。當(dāng)a