2023年人教版高中物理復習考點培優(yōu)訓練考點二十五磁場及其對電流的作用

二十五磁場及其對電流的作用(40分鐘100分)(共10小題，每小題6分，共60分，其中1～7題為單選，8～10題為多選)兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上，當兩線圈均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零，下列說1．(2022·銀川模擬)電流種測量磁場力的裝置，天平是一如圖所示，C．線圈Ⅰ與線圈Ⅱ之間的作用D．線圈Ⅰ對力與托盤對線圈Ⅱ的作用力是一對相互作用力【解析】選B。當天平示數(shù)為故A錯誤；當天平示數(shù)為流方向相反，故B正確；線圈Ⅰ與線圈Ⅱ之間的作用Ⅱ的作用力，與托盤對負時，說明兩個線圈相互吸引，根據安培定則，可知此時兩線圈電流方正時，說明兩個線圈相互排斥，根據安培定則，可知此時兩線圈電傳遞的，故C錯誤；線圈Ⅰ對線圈線圏Ⅱ的作用力都作用在線圈Ⅱ上，不是相互作用力，故D錯誤。如圖所示，兩個完全相同的閉合導線環(huán)在掛光滑絕緣的水平橫桿上，當導線環(huán)中通有同向電流時，兩導線環(huán)的運動情況是()A.互相吸引，電流大的環(huán)其加速度也大B．互相排斥，電流小的環(huán)其加速度較大C．互相吸引，兩環(huán)加速度大小相同D．互相排斥，兩環(huán)加速度大小相同【解析】選C。同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，知兩線圈的運動情況是相互靠近。由牛頓第三定律可知，兩環(huán)加速度大小相同。二、2．(2022·舟山模擬)如圖所示為直流電機的內部基本結構，給裝置導入穩(wěn)定的正向電壓就能夠使線框運轉，對此下列說法正確的是()【解析】選B。由左手定則可知，圖示時刻左邊的導線受到的安培力豎直向上，A錯誤；由于換向片存在間隙，在線框運轉的整個周期內，當兩次轉至豎直方向(與磁場垂直)時，導線無電流通過不受安培力作用，故一個周期內有兩段時間導線不受安培力的作用，B正確，C錯誤；同時對調磁鐵的位置與電池的正負極，導線受力與原來相同，仍順時針旋轉，D錯誤。(2022·邯鄲模擬)為了降低潛艇噪音，提高其前進速度絕緣材料制成直海水導管，馬蹄形超導線圈在通道內形成磁場，正、負電極與直流電源相連在海水形成電流。裝置的截面圖如圖所示，關于該電磁推進器說法正確的是()，可用電磁推進器替代螺旋槳。電磁推進器用A．同等情況下裝置在純凈的淡水B．同等情況下增加磁感應強度不能改變推進效果C．圖示中海水受到的磁場力方向垂直紙面向里D.圖示中推進器受到的海水推力方向垂直紙面向里湖中推進效果比在海水中好【解析】選C。海水導電效果好于淡水，同等條件下電流大的推進效果好，故A錯誤；磁場力與磁感應強度成正比，增加磁感應強度可以增強推進效果，故B錯誤；根據左手定則，磁場力垂直紙面向里，故C正確；根據牛頓第三定律，推進器受到的海水推力方向向外，故D錯誤。-2-OPQO3．如圖所示，在圓直徑的兩個端點、處，固定著兩條垂直圓所在平面的通電長直導線。圓上P流強度相等，處電流方向垂直紙Qg面向里，處電流方向垂直紙面向外，已知重力加速度大小為。下列說法正確的是()OABACADOPQ【解析】選C。由安培定則和磁場的疊加原理可知：圓心處的磁感應強度方向垂直于連線向下，A錯誤；由安培定疊加原理可得：、兩點BD磁場強度相同，、兩點磁場強度相同，B、D【加固訓練】無限長通電直導線，其電流分別為4和，方向如圖所示，和分別表示處和處電流在某點產生的已知通電長直導線在空間ABIrBkkrI到導線的磁場的磁感應強度＝，為比例系數(shù)，為該點距離，為導線中的電流。ABBBAB則在通過、兩點的直線上，滿足磁感應強度大?。降狞c，下列說法正確的是()A.只有兩個，其中一處磁感應強度的矢量和為零B．只有一個，該處磁感應強度的矢量和為零C．有三個，磁感應強度的矢量和為零D．有三個，磁感應強度的矢量和為零其中兩處其中一處III44kk－LPPBBk【解析】選A。設兩導線相距，根據題可意知在圖中和兩點處的＝，即＝，LxxLx1＋12AB22ILLxxkP則可知在點兩磁場的方向相同，在點兩磁場的方向相反，1P＝解得＝，＝3，根據安培定x15122P所以只有處磁感應強度的矢量和為零，選項A正確，B、C、D錯誤。2B4．如圖，在磁感應強度大小為的勻強磁場中，兩長直導線和垂直于紙面固定放置，兩者之間0lI的距離為。在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流時，紙面內與兩導線距離均為的點BPQPaB0B．導線的磁場在點的磁感應強度大小為33B30QIa2，點的磁感應強度大小為C.只把導線中電流的大小變?yōu)?B30PaD．只把導線中的電流反向，點的磁感應強度大小為I【解析】選C。在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流時，根據安培定則及矢量疊加原理可aBPQ求得它們在點處產生的磁感應強度大小為，方向平行于向右，如圖所示1aPQQPBB01由于點處的合磁感應強度為零，由此可知外加的磁場方向與平行并且由指向，且＝，依Pa據幾何關系，則有導線在點處產生的磁感應強度1BPBPQaBBcos30°＝，解得或通電導線在處的磁感應強度大小為＝＝20PQ33BQIQa，故A、B錯誤；只把導線中電流的大小變?yōu)?，則導線在點產生的磁感應強度方向不0233a識結合矢量疊加原理，求得點處磁感應強度大小為＝3BBBa變，大小變?yōu)椤洌剑蓭缀沃?Q0B0P，故C正確；當導線中的電流反向，Pa其他條件不變，則導線在處產生的磁感應強度大小不變，但方向改變，依據幾何關系及三角知識，aB2PQQPaB因外加的磁場方向與平行，且由指向，最后由矢量的合成法則，可得點處磁感應強度的大B＝BBB＝，故D錯誤。0【總結提升】空間某點磁感應強度的求法aa根據點合場強為0解題。點處有三個場強，先把兩個電流產生的場強合成，再和勻強磁場合成。電流大小和方向變化時，要注意變化了的磁感應強度的方向和大小，然后再做矢量合成。5．在城市建設施工中，經常需要確定地下金屬管線的位置，如圖所示，地下有一根金屬管線平行于I水平地面。有一種探方測法，首先給金屬長直管線通上恒定電流，再用可以測量磁場強弱、方向的A；儀器進行以下操作，①用測量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應強度最強的某點，記為AABABABa②在點附近的地面上找到與點磁感應強度相同的點，連接并測得間的距離為；③在地AABACACbC點的磁場方向與地面夾面上過點作垂直于的線段并測得間的距離為；④用測量儀測得角為45°，由此可確定()ABA.地下的金屬管線平行于，深度為bABB．地下的金屬管線平行于，深度為abaACC．地下的金屬管線平行于，深度為ACD．地下的金屬管線平行于，深度為A【解析】選A。根據通電直導線產生的磁場特點：距離電流越近，產生的磁場強度越大，則點距離ABABAB管線最近，上的點均是距離管線最近的點，管線在的正下方，與平行；由幾何關系可以確定Ab點到管線的距離為。cbac懸掛在彈簧測力計下面，線框中通有方向的恒定電流，直線是勻強磁場的邊界線，磁場方向垂直于△abc所在平面向里。平衡時，彈簧IF測力計的讀數(shù)為；若將線框上提，讓線框上部分露出磁場，其他條件都不改變，再次平衡時，磁場F邊界線剛好過和邊的中點，這種情況下，彈簧測力計的讀數(shù)為3，則勻強磁場的磁感應強A．Fmg【解析】選D。線框全部在磁場中時，受到安培力作用的有效長度為零，＝，直線MN剛好過abllFBI2安ac和邊的中點時，線框受到安培力的有效長度為2，受到豎直向下的安培力，大小為＝。對線框，由平衡條件得3F＝mg＋BIl2BFIl4，聯(lián)立解得＝，選項D正確，A、B、C錯誤?！炯庸逃柧殹?2022·南昌模擬)如圖所示，質量為、長為的銅棒，用長度也為的兩根輕導線水平懸吊在豎mlablB直向上的勻強磁場中，磁感應強度為，未通電時，銅棒靜止，通入恒定電流后，棒向紙外偏轉的最θg大角度為，重力加速度為，不計空氣阻力。則()A.棒中電流的方向為b→amg(1－cosθ)B．棒中電流的大小為BlsinθmgtanθBlθD．若只增大輕導線的長度，則角變大ab【解析】選B。根據銅棒受到的安培力方向可知，電流的方向由到，A錯誤；根據動能定理可知()mg1－cosθBIl·lsinθ－mg(l－lcosθ)＝0，解得I＝，C錯誤，B正確；根據B可知，最Blsinθ大偏轉角與導線的長度無關，D錯誤。7．(★)磁場具有能量，磁場中B2B量叫作能量密度，其值為，式中是磁感應μ2單位體積所具有的能μμB強度，是磁導率，在空氣中為已知常數(shù)。為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應強度，SP一學生用一根端面面積為的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小lFF如圖所示。因為所做的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感應強距離Δ，并測出拉力，度。下列結論正確的是()2μFΔlSBA．磁感應強度＝2μFSBB．磁感應強度＝2μSBC．磁感應強度＝FΔl2μSFBD．磁感應強度＝WFlFBΔ2μFS2WFlB【解析】選B。拉力做的功為＝Δ，能量密度為＝＝＝，解得＝，故選VSlSμ2ΔB。aACDO8．(2021·眉山模擬)圖()中，三個點電荷分別固定在圓環(huán)上、、三點，每個電荷在圓心處的1Eb場強大小均為；圖()中，三根通電長直導線(橫截面積忽略不計)垂直于圓環(huán)平面分別固定在圓環(huán)上acdOB下列、、三點，每根導線在圓心處的磁感應強度大小均為。判定正確的是()2-7-OEOA1A.處的場強大小為(2＋1)，方向從指向OEAO1B.處的場強大小為(2－1)，方向從指向1OBaO2C.處的磁感應強度大小為(2＋1)，方向垂直于向右2OBaO2D．處的磁感應強度大小為(2－1)，方向垂直于向左2OEO1【解析】選A、C。每個電荷在圓心處的場強大小均為，由場強的疊加原則可得處場強的方向從1OA1EEEEO2指向，大小為＝2sin45°＋＝(2＋1)，故A正確，B錯誤；每根導線在圓心處的磁感O1BOaOBBB應強度大小均為，可得處的磁感應強度的方向垂直于向右，大小為＝2sin45°＋＝(222O2B＋1)，故C正確，D錯誤。IIrBkk流為的長直導線產生的磁場中，距導線處的磁感應強度大小為＝，其中r9.(★)已知在電L為常量?，F(xiàn)有四根平行的通電長直導線，其橫截面恰好在一個邊長為的正方形的四個頂點上，電流acIbdIb流大小為，、導線中的電流大小為，已知此時導線所受的12方向如圖。其中、導線中的電bOLIe固定一長度為、電流為的通電導體棒，電流方向垂直紙安培力恰好為零。撤去導線，在處面向外，則下列說法正確的是()bII21A．導線撤去前，電流的大小關系為＝2bB．導線撤去前，四根導線所受的安培力均為零beyC．導線撤去后，導體棒所受安培力方向為沿軸負方向bekIID．導線撤去后，導體棒所受安培力大小為22bbb安培力為【解析】選A、C、D。導線撤去前，導線所受的零，則導線所在處的磁感應強度為零，ILIkkII1bd根據對稱性知導線所受的安培即2cos45°＝，解得＝2，故A正確；導線撤去前，12L22Ikkacb不為零，故B錯誤；導線撤去后，力也為零，由2cos45°≠知，、導線所受的安培力21L2II1OBk處的磁感應強度大小為＝0kxe＝22，方向沿軸負方向，則由左手定則知導體棒所受L222LyFBIL大小為＝＝2，故C、D正確。0kII安培力方向沿軸負方向，2CB10.(2022·南寧模擬)如圖所示，一固定光滑絕緣半圓弧槽處于豎直向下的勻強磁場中，槽內放AD有質量不變、電流方向垂直紙面向外的通電導體棒靜止于位置，已知位置為圓弧槽最低點?，F(xiàn)使導體棒的電流緩慢增加時，下列說法正確的是()A．導體棒受的安培力方向緩慢改變DB．導體棒將向圓弧槽最低點移動C．導體棒對圓弧槽的壓力增加D．導體棒所受的安培力與圓弧槽對導體棒的支持力的合力不變【解析】選C、D。增大電流，只增大安培力的大小，但不改變方向，故A錯誤；導體棒受三力處于靜BILFθmgFθBILmg止狀態(tài)，由平衡條件有：水平方向，＝Nsin，豎直方向，＝Ncos，聯(lián)立可得：＝tanθIθ，當電流增大時，增大，導體棒向右稍微移動一點，故B錯誤；由上一問豎直方向的平衡方程mgFθFN可知：＝，當增大時，增大，故C正確；由平衡條件可知，導體棒所受安培力與支持力θcosN的合力與重力大小相等，方向相反，而重力不變，則合力也不變，故D正確。二、非選擇題(本題共2小題，每小題20分，共40分)Labmr011．(★)如圖所示，水平導軌間距為，導軌電阻忽略不計；導體棒的質量為，電阻為，與導ErRB軌接觸良好，電源電動勢為，內阻為，定值電阻的阻值為；外加勻強磁場的磁感應強度為，方abαabgab向垂直于，與導軌平面夾角＝53°；細線對的拉力為水平方向，重力加速度為，處于靜止狀態(tài)，不計一切摩擦。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：ab(1)通過的電流大小和方向；abb(2)棒受到的安培力大小和方向(畫出從端看的受力圖)；G(3)重物的值。Eab(1)由閉合電路歐姆定律可得，通過的電流大小為＝，＋＋IRrr0ab方向由到；BELRrrabFBIL(2)棒受到的安培力大小為＝＝，＋＋0根據左手定則，得到安培力方向如圖所示ab(3)對棒受力分析如圖所示水平方向，由平衡條件可得BEL4α()Rrr5