2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第9章磁場第1講磁場及磁吃電流的作用課時作業(yè)含解析

PAGE7-第1講磁場及磁場對電流的作用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＞BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜BbC．同一通電導(dǎo)線放在a處受力肯定比放在b處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力肯定比放在b處受力小B[在磁場中，磁感線疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱，故Ba＜Bb，B正確，A錯誤；同一通電導(dǎo)線假如都垂直放入磁場中，則在a處受力肯定比b處受力小，但假如導(dǎo)線與磁場平行放置，受力均為零，C、D錯誤。]2.如圖所示，一水平的可自由移動的通電長直導(dǎo)線置于螺線管的右端，通入垂直紙面對外方向的電流，當(dāng)開關(guān)K閉合瞬間，長直導(dǎo)線的運(yùn)動方向?yàn)?)A．向上 B.向下C．向左 D.向右A[當(dāng)閉合開關(guān)K瞬間，依據(jù)右手螺旋定則可知通電螺線管產(chǎn)生的磁場在長直導(dǎo)線處的方向水平向右，再依據(jù)左手定則推斷出通電導(dǎo)線的受力方向向上，故選項(xiàng)A正確。]3．(2024·浙江模擬)磁場中同一位置處放置一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直。在導(dǎo)線中通入不同的電流，測得安培力F和電流I的數(shù)據(jù)，并描繪在F-I圖象中，其中a、b各代表一組F、I的數(shù)據(jù)。則以下圖象正確的是()C[本題考查安培力隨電流變更的圖象。磁場中同一位置處放置一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直。該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，由安培力公式F＝BIL可知，導(dǎo)線受到安培力F和電流I的大小成正比，F(xiàn)-I圖象正確的是C。]4．(2024·北京密云區(qū)期末)如圖所示，兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置，通以方向相反大小相等的電流，a、b兩點(diǎn)位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，則()A．b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零B．ef導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對里C．cd導(dǎo)線受到的安培力方向向右D．同時變更兩導(dǎo)線的電流方向，cd導(dǎo)線受到的安培力方向不變D[本題考查安培定則、左手定則的應(yīng)用。依據(jù)安培定則，兩平行直導(dǎo)線在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向相同，所以b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面對外，不行能為零，選項(xiàng)A錯誤；依據(jù)安培定則，ef導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對外，選項(xiàng)B錯誤；依據(jù)同向電流相互吸引，反向電流相互排斥可知，cd導(dǎo)線受到的安培力方向向左，選項(xiàng)C錯誤；同時變更兩導(dǎo)線的電流方向，cd導(dǎo)線受到的安培力依舊向左，方向不變，選項(xiàng)D正確。]5．(2024·浙江選考物理·7)電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上。當(dāng)兩線圈均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是()A．當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時，兩線圈電流方向相同B．當(dāng)天平示數(shù)為正時，兩線圈電流方向相同C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力D．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與托盤對線圈Ⅱ的作用力是一對相互作用力A[本題考查電流天平的原理和相互作用力。當(dāng)兩線圈電流方向相同時，表現(xiàn)為相互吸引，電流方向相反時，表現(xiàn)為相互排斥，故當(dāng)天平示數(shù)為正時，兩者相互排斥，電流方向相反，當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時，兩者相互吸引，電流方向相同，A正確，B錯誤；線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力是一對相互作用力，等大反向，C錯誤；相互作用力是作用在兩個物體上的力，D錯誤。]6.如圖所示，一通電金屬環(huán)固定在絕緣的水平面上，在其左端放置一可繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動且可在水平方向自由移動的豎直金屬棒，中點(diǎn)O與金屬環(huán)在同一水平面內(nèi)，當(dāng)在金屬環(huán)與金屬棒中通有圖中所示方向的電流時，則()A．金屬棒始終靜止不動B．金屬棒的上半部分向紙面外轉(zhuǎn)，下半部分向紙面里轉(zhuǎn)，同時靠近金屬環(huán)C．金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時靠近金屬環(huán)D．金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時遠(yuǎn)離金屬環(huán)B[由通電金屬環(huán)產(chǎn)生的磁場特點(diǎn)可知，其在金屬棒的上半部分產(chǎn)生有水平向左的磁場重量，由左手定則可推斷金屬棒上半部分受到方向垂直紙面對外的安培力，故向紙面外轉(zhuǎn)；同理可推斷金屬棒的下半部分向紙面里轉(zhuǎn)。當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)動到平行水平面時，由同向電流相吸，反向電流相斥可知，金屬棒在靠近金屬環(huán)，B正確。]7.(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧測力計(jì)下懸掛的圓形線圈中通有順時針方向電流I0，線圈的正下方固定有一根足夠長的直導(dǎo)線a，線圈靜止時導(dǎo)線a垂直于線圈平面?，F(xiàn)在導(dǎo)線a中通有垂直紙面對外的較大電流，則下列推斷正確的是()A．線圈仍靜止不動B．從上往下看，線圈將逆時針轉(zhuǎn)動C．彈簧測力計(jì)示數(shù)減小D．彈簧測力計(jì)示數(shù)增大BD[圓形電流可等效為小磁針，由右手螺旋定則知N極指向紙面對里，直導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場在線圈同心處的磁感線水平向左，因小磁針靜止時N極指向?yàn)樵撎幋艌龇较颍芍〈裴楴極向左轉(zhuǎn)，即從上往下看，線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，A錯誤，B正確；因線圈逆時針轉(zhuǎn)動，線圈下半部分的電流方向漸漸與直導(dǎo)線中電流方向相同，兩者相吸，而上半部分的電流方向漸漸與直導(dǎo)線中電流方向相反，兩者相斥，但下半部分別直導(dǎo)線近，引力大于斥力，彈簧秤示數(shù)增大，C錯誤，D正確。]8．(2024·福建漳州八校聯(lián)考)如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF間距為L，與電動勢為E0的電源相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計(jì)。為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及其方向分別為()A.eq\f(mgR,E0L)，水平向右B.eq\f(mgRcosθ,E0L)，垂直于回路平面對上C.eq\f(mgRtanθ,E0L)，豎直向下D.eq\f(mgRsinθ,E0L)，垂直于回路平面對下D[對金屬棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如圖所示；從圖可以看出，當(dāng)安培力沿斜面對上時，安培力最小，故安培力的最小值為：FA＝mgsinθ，故磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為B＝eq\f(FA,IL)＝eq\f(mgsinθ,IL)，依據(jù)歐姆定律，有E0＝IR，B＝eq\f(mgRsinθ,E0L)，選項(xiàng)D正確。]9.(2024·安徽皖東聯(lián)考)正三角形ABC在紙面內(nèi)，在頂點(diǎn)B、C處分別有垂直紙面的長直導(dǎo)線，通有方向如圖所示大小相等的電流，正方形abcd也在紙面內(nèi)，A點(diǎn)為正方形對角線的交點(diǎn)，ac連線與BC平行，要使A點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，可行的措施是()A．在a點(diǎn)加一個垂直紙面的通電長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面對外B．在b點(diǎn)加一個垂直紙面的通電長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面對里C．在c點(diǎn)加一個垂直紙面的通電長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面對外D．在d點(diǎn)加一個垂直紙面的通電長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面對里A[本題考查直線電流產(chǎn)生的磁場以及磁場疊加。依據(jù)安培定則推斷可知，B、C處直線電流在A處產(chǎn)生的合磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直BC向下，要使A處合磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則外加磁場的方向必需豎直向上，依據(jù)安培定則可以推斷，產(chǎn)生此磁場的通電長直導(dǎo)線可以放在a處，電流垂直紙面對外，或放在c處，電流垂直紙面對里，A項(xiàng)正確。]10．(2024·河南聯(lián)考)如圖所示，把一根松軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好和槽中的水銀接觸，按圖示連接電路，通電后，會看到彈簧上下跳動，關(guān)于這個現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．彈簧上下跳動的緣由是通電后彈簧受到電場力B．將滑動變阻器的滑片向左移動時，彈簧將跳動得更加明顯C．將電源的正、負(fù)極對調(diào)一下，彈簧的跳動現(xiàn)象將消逝D．若換一勁度系數(shù)更大的彈簧，則彈簧將跳動得更加明顯B[本題考查依據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象分析其原理。當(dāng)有電流通過彈簧時，構(gòu)成彈簧的每一圈導(dǎo)線四周都產(chǎn)生了磁場，依據(jù)安培定則知，各圈導(dǎo)線之間都產(chǎn)生了相互的吸引作用，彈簧就縮短了，當(dāng)彈簧的下端離開水銀后，電路斷開，彈簧中沒有了電流，各圈導(dǎo)線之間失去了相互吸引力，彈簧又復(fù)原原長，使得彈簧下端又與水銀接觸，彈簧中又有了電流，起先重復(fù)上述過程，即出現(xiàn)上下跳動現(xiàn)象，A錯誤；將滑動變阻器的滑片向左移動時，電路電流增大，線圈之間的作用力變大，跳動明顯，B正確；將電源的正、負(fù)極對調(diào)一下，通電后彈簧各個線圈之間仍有作用力，故仍會上下跳動，C錯誤；若換一勁度系數(shù)更大的彈簧，受到相同的力，則形變量變小，故跳動變得不明顯，D錯誤。關(guān)鍵點(diǎn)撥：解決本題的關(guān)鍵是將彈簧視為線圈組成的疊加體，線圈與線圈之間由于電流方向相同所以兩線圈之間存在吸引力。]11.(2024·上海黃浦區(qū)調(diào)研)如圖所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根用同種材料制作的導(dǎo)體棒a、b、c，其中b最短，c為直徑與b等長的半圓，導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。現(xiàn)將裝置置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，接通電源后，三根導(dǎo)體棒中均有電流通過，則它們受到的安培力的大小關(guān)系為()A．Fa>Fb＝Fc B.Fa＝Fb>FcC．Fa＝Fb＝Fc D.Fb>Fa>FcB[本題考查安培力計(jì)算中的有效長度問題。設(shè)a、b兩棒的長度分別為La和Lb，C的直徑為d；由于導(dǎo)體棒都與勻強(qiáng)磁場垂直，則a、b兩棒所受的安培力大小分別為Fa＝BIaLa，F(xiàn)b＝BIbLb；因Ia＝eq\f(U,ρ\f(La,S))＝eq\f(US,ρLa)，則Fa＝BIaLa＝Beq\f(US,ρLa)La＝eq\f(BUS,ρ)；因Ib＝eq\f(U,ρ\f(Lb,S))＝eq\f(US,ρLb)，則Fb＝BIbLb＝Beq\f(US,ρLb)·Lb＝eq\f(BUS,ρ)；因Ic＝eq\f(U,ρ\f(πLb,2S))＝eq\f(2US,ρπLb)(c的直徑大小為Lb)，則c棒所受安培力大小為Fc＝BIcLb＝Beq\f(2US,ρπLb)Lb＝eq\f(2BUS,πρ)，則Fa＝Fb>Fc，故選B。]12.(2024·福建龍巖期末)如圖所示，邊長為l，質(zhì)量為m的等邊三角形導(dǎo)線框abc用絕緣細(xì)線懸掛于天花板，導(dǎo)線框中通一逆時針方向的電流，圖中虛線CD過ab邊中點(diǎn)和ac邊中點(diǎn)。只在CDFE區(qū)域加一垂直于導(dǎo)線框向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)時，細(xì)線中的拉力為F1；只在ABDC區(qū)域中加與上述相同的磁場，導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)時，細(xì)線中的拉力為F2。則導(dǎo)線框中的電流大小為()A.eq\f(F2－F1,Bl) B.eq\f(F2－F1,2Bl)C.eq\f(2F2－F1,Bl) D.eq\f(2F2－F1,3Bl)A[本題考查有效長度問題。只在CDFE區(qū)域加垂直于導(dǎo)線框向里的勻強(qiáng)磁場時，導(dǎo)線框受到安培力的有效長度為eq\f(l,2)，受到豎直向上的安培力，大小為FA1＝BIeq\f(l,2)，對導(dǎo)線框，由平衡條件得F1＋FA1＝G；只在ABDC區(qū)域加垂直于導(dǎo)線框向里的勻強(qiáng)磁場時，導(dǎo)線框受到安培力的有效長度也為eq\f(l,2)，受到豎直向下的安培力，大小為FA2＝BIeq\f(l,2)，對導(dǎo)線框，由平衡條件得F2－FA2＝G；聯(lián)立解得I＝eq\f(F2－F1,Bl)，選項(xiàng)A正確。]13．(2024·河南周口期末)如圖所示，直角三角形acd，∠a＝60°，三根通電長直導(dǎo)線垂直紙面分別放置在a、b、c三點(diǎn)，其中b為ac的中點(diǎn)。三根導(dǎo)線中的電流大小分別為I、2I、3I，方向均垂直紙面對里。通電長直導(dǎo)線中的電流在其四周空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(kI,r)，其中I表示長直導(dǎo)線中電流的大小，r表示該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離，k為常數(shù)。已知a點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A．B0 B.2B0C.eq\r(3)B0 D.4B0D[本題考查直線電流產(chǎn)生的磁場以及磁場疊加。設(shè)ad邊的長度為r，由a點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，有B0＝eq\f(kI,r)，方向水平向左，則b點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1＝eq\f(2kI,r)＝2B0，方向與a點(diǎn)處導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向夾角為60°斜向左下方，c點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2＝eq\f(3kI,\r(3)r)＝eq\r(3)B0，方向豎直向下，如圖所示，則d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為4B0，選項(xiàng)D正確。]14.(2024·全國卷Ⅱ·21)(多選)某同學(xué)自制的簡易電動機(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邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間，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)動起來，該同學(xué)應(yīng)將()A．左