2019高考物理一輪優(yōu)級（備講練）全國經(jīng)典版限時規(guī)范特訓(xùn)9-1磁場及其對電流的作用a

板塊三限時規(guī)范特訓(xùn)時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分。其中1～6為單選，7～10為多選)1.[2017·陜西寶雞一模]如圖所示，垂直紙面放置的兩根平行長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1>I2，紙面內(nèi)的一點(diǎn)H到兩根導(dǎo)線的距離相等，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的()A.B1B．B2C．B3D．B答案C解析根據(jù)右手螺旋定則得出兩電流在H點(diǎn)的磁場方向如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則可判定H點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為B3方向，C正確。2.[2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測]目前世界上輸送功率最大的直流輸電工程——哈(密)鄭(州)特高壓直流輸電工程已正式投運(yùn)。高壓直流輸電具有無感抗、無容抗、無同步問題等優(yōu)點(diǎn)。已知某段直流輸電線長度l＝200m，通有從西向東I＝4000A的恒定電流，該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5×10－5T，磁傾角(磁感線與水平面的夾角)為5°(sin5°≈0.1)。則該段導(dǎo)線所受安培力的大小和方向?yàn)?)A.40N，向北與水平面成85°角斜向上方B.4N，向北與水平面成85°角斜向上方C.4N，向南與水平面成5°角斜向下方D.40N，向南與水平面成5°角斜向下方答案A解析地磁場方向與電流方向垂直，由安培力F＝BIl＝40N，B、C項(xiàng)錯誤；由左手定則可知，電線所受安培力方向向北與水平面成85°角斜向上方，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。3.[2017·鄭州模擬]一條形磁鐵放在光滑的斜面上，并用一質(zhì)量不計(jì)的彈簧連接在頂端的擋板上，磁鐵靜止時彈簧的伸長量為x0，將通有方向垂直紙面向外的直導(dǎo)線分別放在a、b、c位置時，彈簧的伸長量分別為xa、xb、xc，已知a、b、c三點(diǎn)的連線與斜面平行，且b點(diǎn)在條形磁鐵的正中央。則下列正確的是()A.x0＝xa＝xb＝xc B．x0>xa>xb>xcC.xa>x0＝xb>xc D．xa>xb>xc>x0答案C解析由于在磁鐵外部，條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在a處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，如圖所示，由左手定則可判斷導(dǎo)線在a點(diǎn)受斜向右下方的安培力Fa，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力Fa′的方向是斜向左上方，F(xiàn)a′有沿斜面向下的分力，該分力使得彈簧彈力增大，所以彈簧的伸長量增大；同理可知，導(dǎo)線在b點(diǎn)時彈簧的伸長量不變，導(dǎo)線在c點(diǎn)時彈簧的伸長量減小，則xa>x0＝xb>xc，C正確。4.[2016·河北唐山調(diào)研]如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)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(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),3)，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運(yùn)動，通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，可使流過導(dǎo)體棒的電流最小，此時磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向的夾角為()A.37°B．30°C．45°D．60°答案B解析本題考查通電導(dǎo)體棒在磁場中的平衡問題。由題意對棒受力分析，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向成θ角，則有BILcosθ＝μ(mg－BILsinθ)，整理得BIL＝eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)，電流最小時，安培力最小，由數(shù)學(xué)知識解得：θ＝30°，B正確。5.[2014·全國卷Ⅰ]關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)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(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话氪鸢窧解析安培力的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向及電流的方向遵循左手定則，所以安培力的方向既垂直于直導(dǎo)線，也垂直于磁場的方向，B正確，A錯誤；當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直時，安培力最大F＝BIl，當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力最小為零，C錯誤；由于通電直導(dǎo)線與磁場方向夾角不確定，將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，直導(dǎo)線在磁場中的有效長度不一定變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，安培力的大小不一定變?yōu)樵瓉淼囊话?，D錯誤。6.[2017·山東臨汾市二模]如圖所示，無限長水平直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I，導(dǎo)線正上方沿豎直方向有一用絕緣細(xì)線懸掛著的正方形線框。線框中通有沿逆時針方向的恒定電流I，線框的邊長為L，線框下邊與直導(dǎo)線平行，且到直導(dǎo)線的距離也為L。已知在長直導(dǎo)線的磁場中距長直導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝keq\f(I,r)(k為常量)，線框的質(zhì)量為m，則剪斷細(xì)線的瞬間，線框的加速度為()A.0 B.eq\f(kI2,m)＋gC.eq\f(kI2,m)－g D.eq\f(kI2,2m)＋g答案D解析線框下邊受到的安培力的大小為F1＝keq\f(I,L)·IL＝kI2，方向向下。線框上邊受到的安培力大小F2＝eq\f(kI,2L)·IL＝eq\f(1,2)kI2，方向向上。根據(jù)牛頓第二定律可得，F(xiàn)1＋mg－F2＝ma，解得：a＝eq\f(kI2,2m)＋g，D正確。7.有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖。在如圖所示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩導(dǎo)線連線的中垂線上兩點(diǎn)，與O點(diǎn)的距離相等，aM與MN的夾角為θ。若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的恒定電流I，單根導(dǎo)線中的電流在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是()A.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一定相同B.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0cosθC.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0sinθD.在線段MN上有磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)答案AC解析作出兩根導(dǎo)線在M、N兩處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的圖示，并根據(jù)平行四邊形定則求出合磁感應(yīng)強(qiáng)度，M、N兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，大小為B＝2B0sinθ，選項(xiàng)A正確、B錯誤，選項(xiàng)C正確；線段MN上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均水平向右且不為零，選項(xiàng)D錯誤。8.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)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，有電流通過桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上，在如圖所示的A、B、C、D四個圖中，桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是()答案CD解析選項(xiàng)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。當(dāng)安培力變大或變小時，細(xì)桿有上滑或下滑的趨勢，于是有靜摩擦力產(chǎn)生。選項(xiàng)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。當(dāng)安培力減小時，細(xì)桿還受到導(dǎo)軌的彈力和沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力，也可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。選項(xiàng)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，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。故正確答案為C、D。9．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且足夠長的水平光滑導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩導(dǎo)軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0時導(dǎo)線恰好靜止，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化，則下列說法正確的是()A．在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上做往復(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.導(dǎo)線一直做加速度不變的勻加速直線運(yùn)動D.在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小答案AD解析由安培力的表達(dá)式F＝BIL結(jié)合題圖乙可知，安培力F在一個周期內(nèi)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化而變化，在前eq\f(1,4)周期內(nèi)，安培力F大小方向均不變，加速度大小方向均不變，由于初速度為零，所以導(dǎo)線在水平方向上向右做勻加速直線運(yùn)動；在eq\f(1,4)周期到eq\f(1,2)周期內(nèi)，磁場方向改變，安培力方向改變，加速度方向改變，速度減小，至eq\f(1,2)周期時速度減小到零，所以D項(xiàng)正確；而后在eq\f(1,2)周期到eq\f(3,4)周期內(nèi)，導(dǎo)線MN反向加速，在一個周期結(jié)束時又回到原來的位置，即做往復(fù)運(yùn)動，所以A項(xiàng)正確，B、C錯誤。10.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(jì)、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L＝20cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60g、電阻R＝1Ω、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＝0.5T，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，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(jì)，sin53°＝0.8，g＝10m/s2，則()A．磁場方向一定豎直向下B.電源電動勢E＝3.0VC.導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F＝3ND.導(dǎo)體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048J答案AB解析導(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對；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·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I＝3A，由E＝IR得電源電動勢E＝3.0V，B對；由F＝BIL得導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F＝0.3N，C錯；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－cosθ)＝0.048J，D錯。二、非選擇題(本題共2小題，共40分)11．(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)磁場中，有一個與水平面成θ＝37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個可自由移動的金屬桿ab。已知接在滑軌中的電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計(jì)。ab桿長L＝0.5m，質(zhì)量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì)。求：要使ab桿在滑軌上保持靜止，滑動變阻器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摩擦力，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案3Ω≤R≤5Ω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)ab桿恰好不下滑時，如圖甲所示。由平衡條件得沿斜面方向mgsinθ＝μFN1＋F安1cosθ垂直斜面方向FN1＝mgcosθ＋F安1sinθ而F安1＝Beq\f(E,R1)L，解得R1＝5Ω。當(dāng)ab桿恰好不上滑時，如圖乙所示。由平衡條件得沿斜面方向mgsinθ＋μFN2＝F安2cosθ垂直斜面方向FN2＝mgcosθ＋F安2sinθ而F安2＝Beq\f(E,R2)L，解得R2＝3Ω。所以，要使ab桿保持靜止，R的取值范圍是3Ω≤R≤5Ω。12.(20分)如圖所示，MN是一根長為l＝10cm，質(zhì)量m＝50g的金屬棒，用兩根長度也為l的細(xì)軟導(dǎo)線將導(dǎo)體棒MN水平吊起，使金屬棒處在B＝eq\f(1,3)T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，未通電流時，細(xì)導(dǎo)線在