2025版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習課時分層作業(yè)40磁場及其對電流的作用

課時分層作業(yè)(四十)磁場及其對電流的作用基礎(chǔ)強化練1．如圖甲所示，斜面固定在水平面上，一通電導(dǎo)體棒ab置于斜面上且與底邊平行．整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab所受的安培力為F；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點處折成相互垂直的兩段，且端點a、b連線仍與斜面底邊平行，如圖乙所示，則此時導(dǎo)體棒ab所受的安培力為()A．FB．eq\f(1,2)FC．eq\r(2)FD．eq\f(\r(2),2)F2.特高壓直流輸電是我國領(lǐng)先世界的電力工程．正常輸電時，兩根導(dǎo)線中通有大小相等，方向相反的電流，某次故障測試中發(fā)覺兩根平行輸電線中的電流大小滿意IA>IC.如圖，以兩導(dǎo)線某連線中點為圓心，作—個與導(dǎo)線垂直的圓，a(里面)和c(外面)與輸電線在同一高度，b、d為圓的最下方和最上方忽視地磁場的影響，則()A．b點和d點磁場方向相同B．a(chǎn)點的磁感應(yīng)強度可能為零C．c點的磁感應(yīng)強度可能為零D．兩根導(dǎo)線的作用力為引力3．[2024·廣東卷]截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導(dǎo)線．長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導(dǎo)線，若中心直導(dǎo)線通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示．下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是()4.[2024·西安中學月考]如圖所示，用絕緣細線懸掛一個導(dǎo)線框，導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和直導(dǎo)線AB、CD(AB、CD在同一水平線上)連接而成的，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止狀態(tài)．在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一長直導(dǎo)線Q.當Q中通有垂直紙面對里的電流時，下列推斷正確的是()A．導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覔u擺B．導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髶u擺C．從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r針轉(zhuǎn)動D．從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動5．[2024·山東泰安統(tǒng)考]已知通電的長直導(dǎo)線在四周空間某位置產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小與電流大小成正比，與該位置到長直導(dǎo)線的距離成反比．如圖所示，現(xiàn)有通有電流大小相同的兩根長直導(dǎo)線分別固定在正方體的兩條棱dh和hg上，彼此絕緣，電流方向分別由d流向h、由h流向g，則頂點e和a兩處的磁感應(yīng)強度大小之比為()A.2∶eq\r(3)B．1∶eq\r(3)C．2∶eq\r(2)D．1∶16.[2024·河北保定調(diào)研]如圖所示，空間有與豎直平面夾角為θ的勻強磁場，在磁場中用兩根等長輕細金屬絲將質(zhì)量為m的金屬棒ab懸掛在天花板的C、D兩處，通電后導(dǎo)體棒靜止時金屬絲與磁場方向平行．已知磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，接入電路的金屬棒長度為l，重力加速度為g.以下關(guān)于導(dǎo)體棒中電流的方向和大小正確的是()A．由b到a，eq\f(mgtanθ,Bl)B．由a到b，eq\f(mg,Bl)C．由a到b，eq\f(mgsinθ,Bl)D．由b到a，eq\f(mgsinθ,Bl)7．[2024·西安一模]在絕緣水平面上方勻稱分布著方向與水平向右成60°斜向上的勻強磁場，一通有如圖所示的恒定電流I的金屬方棒，在安培力作用下水平向右做勻速直線運動．已知棒與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),3)，若磁場方向由圖示方向起先沿逆時針緩慢轉(zhuǎn)動至豎直向上的過程中，棒始終保持勻速直線運動，設(shè)此過程中磁場方向與水平向右的夾角為θ，則關(guān)于磁場的磁感應(yīng)強度的大小B與θ的改變關(guān)系圖像可能正確的是()8．[2024·湖南瀏陽一中月考](多選)一根重為G的金屬棒中通以恒定電流，平放在傾角為30°的光滑斜面上，如圖所示為截面圖．當勻強磁場的方向與斜面成60°角斜向上時，金屬棒處于靜止狀態(tài)，此時金屬棒對斜面的壓力大小為FN1.保持磁感應(yīng)強度的大小不變，將磁場的方向順時針旋轉(zhuǎn)α角時，金屬棒再次處于平衡狀態(tài)，此時金屬棒對斜面的壓力大小為FN2，則下列說法不正確的是()A．金屬棒中的電流方向垂直紙面對外B．金屬棒受到的安培力為eq\f(\r(3),2)GC．α＝60°D．eq\f(FN1,FN2)＝eq\f(1,2)實力提升練9．(多選)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，取垂直紙面對里的方向為磁感應(yīng)強度的正方向，當t＝0時導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律改變，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)軌上往復(fù)運動B．在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線始終向左運動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10．(多選)如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab、cd豎直放置在勻強磁場中，勻強磁場方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．現(xiàn)在金屬棒PQ中通以改變的電流I，同時釋放金屬棒PQ使其運動．已知電流I隨時間改變的關(guān)系為I＝kt(k為常數(shù)，k>0)，金屬棒與導(dǎo)軌間存在摩擦，則下面關(guān)于棒的速度v、加速度a隨時間改變的關(guān)系圖像中，可能正確的有()11.[2024·北京卷]指南針是利用地磁場指示方向的裝置，它的廣泛運用促進了人們對地磁場的相識．現(xiàn)代科技可以實現(xiàn)對地磁場的精確測量．(1)如圖1所示，兩同學把一根長約10m的電線兩端用其他導(dǎo)線連接一個電壓表，快速搖動這根電線.若電線中間位置的速度約10m/s，電壓表的最大示數(shù)約2mV.粗略估算該處地磁場磁感應(yīng)強度的大小B地；(2)如圖2所示，一矩形金屬薄片，其長為a，寬為b，厚為c.大小為I的恒定電流從電極P流入、從電極Q流出，當外加與薄片垂直的勻強磁場時，M、N兩電極間產(chǎn)生的電壓為U.已知薄片單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e.求磁感應(yīng)強度的大小B；(3)假定(2)中的裝置足夠靈敏，可用來測量北京地區(qū)地磁場磁感應(yīng)強度的大小和方向，請說明測量的思路．課時分層作業(yè)（四十）1．答案：D2．解析：由于電流大小滿意IA>IC，依據(jù)安培定則及磁場的疊加原理，可知b點磁場方向指向左下方，d點磁場方向指向右下方，選項A錯誤；由于兩電流在a點產(chǎn)生的磁場方向相反，但是A導(dǎo)線電流大，離a點近，產(chǎn)生的磁場強，合磁場的磁感應(yīng)強度肯定不等于零，選項B錯誤；由于兩電流在c點產(chǎn)生的磁場方向相反，A導(dǎo)線電流大，離c點遠，C導(dǎo)線電流小，離c點近，合磁場的磁感應(yīng)強度可能等于零，選項C正確；反向電流相互排斥，選項D錯誤．答案：C3．解析：依據(jù)“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”的作用規(guī)律可知，左、右兩導(dǎo)線與長管中心的長直導(dǎo)線相互吸引，上、下兩導(dǎo)線與長管中心的長直導(dǎo)線相互排斥，C正確．答案：C4．解析：由安培定則推斷出通電導(dǎo)線Q在導(dǎo)線AB處產(chǎn)生的磁場方向豎直向上，在導(dǎo)線CD處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，依據(jù)左手定則，知導(dǎo)線AB受到的安培力垂直導(dǎo)線框平面對里，導(dǎo)線CD受到的安培力垂直導(dǎo)線框平面對外，從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動，故D正確．答案：D5．解析：設(shè)正方體棱長為L，其中一根長直導(dǎo)線的電流在e點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B0，則e點的磁感應(yīng)強度大小為Be＝eq\r(Beq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋Beq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)))＝eq\r(2)B0處于hg邊的長直導(dǎo)線到a點的距離為eq\r(2)L，在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為eq\f(\r(2),2)B0；處于dh邊的長直導(dǎo)線到a點的距離為L，在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0.所以a點的磁感應(yīng)強度大小為Ba＝eq\r(（\f(\r(2),2)B0）2＋Beq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)))＝eq\f(\r(6),2)B0，Be∶Ba＝2∶eq\r(3)，A項正確．答案：A6．解析：對導(dǎo)體棒進行受力分析，導(dǎo)體棒靜止，則其受力如圖所示．依據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向為由a到b，依據(jù)平衡條件可知安培力的大小為：F＝BIl＝mgsinθ，所以感應(yīng)電流的大小為：I＝eq\f(mgsinθ,Bl)，故A、B、D錯誤，C正確．答案：C7．解析：棒受力如圖所示．則BILsinθ＝μ（mg＋BILcosθ）得eq\f(1,B)＝eq\f(IL,μmg)（sinθ－μcosθ）＝eq\f(2IL,\r(3)mg)sin（θ－30°）所以C正確，A、B、D錯誤．答案：C8．解析：由題知安培力垂直磁場方向斜向上，依據(jù)左手定則可知金屬棒中的電流方向垂直紙面對里，選項A錯誤；分析金屬棒受力，如圖所示，沿斜面方向依據(jù)平衡條件可得FAsin60°＝Gsin30°，解得金屬棒受到的安培力為FA＝eq\f(\r(3),3)G，選項B錯誤；由于安培力沿斜面方向的分力與重力沿斜面對下的分力相等．則磁場旋轉(zhuǎn)后安培力方向關(guān)于斜面對稱，依據(jù)幾何關(guān)系可得磁場的方向順時針旋轉(zhuǎn)α＝60°，選項C正確；依據(jù)平衡條件可得FN1＝Gcos30°－FAsin30°＝eq\f(\r(3),3)G，F(xiàn)N2＝Gcos30°＋FAsin30°＝eq\f(2\r(3),3)G，所以eq\f(FN1,FN2)＝eq\f(1,2)，選項D正確．答案：AB9．解析：當t＝0時，由左手定則可知，MN受到向右的作用力，依據(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)強度B減小，故加速度減小，而MN的速度在增大，當B＝0時，加速度為0，速度最大，當B反向時，安培力也會反向，則加速度也反向，MN做減速運動，到半個周期時，MN減速到0，此時的加速度反向最大，然后MN再反向運動，到一個周期時MN又回到原動身的位置，故在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運動，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C錯誤，D正確．答案：AD10．解析：水平方向上金屬棒受到安培力和導(dǎo)軌對棒的彈力，F(xiàn)N＝BIL＝kBLt，豎直方向上金屬棒受到重力和摩擦力，mg－FN·μ＝ma，聯(lián)立解得，mg－kBLt·μ＝ma，加速度隨時間減小，成線性改變，當加速度等于零以后，方向反向，kBLt·μ－mg＝ma，加速度隨時間增大，A選項正確，B選項錯誤；金屬棒先做加速度減小的加速運動，后做加速度增大的減速運動，C選項錯誤，D選項正確．答案：AD11．解析：（1）由E＝BLv估算得該處地磁場磁感應(yīng)強度B地的大小的數(shù)量級為10－5T.（2）設(shè)導(dǎo)電電子定向移動的速率為v，Δt時間內(nèi)通過橫截面的電量為Δq，有I＝eq\f(Δq,Δt)＝nebcv導(dǎo)電電子定向移動過程中，在MN方向受到的電場力與洛倫茲力平衡，有eeq\f(U,b)＝evB得B＝eq\f(nec,I)U.（3）如下圖建立三維直角坐標系Oxyz.設(shè)地磁場磁感應(yīng)強度在三個方向的重量為Bx、By、Bz.把金屬薄片置于xOy平面內(nèi)，M，N兩極間產(chǎn)生電壓Uz僅取決于Bz.由（2）得Bz＝eq\f(nec,I)Uz，由Uz正負（M、N兩極電勢的凹凸）和電流I的方向可以確定Bz的方向．同理，把金屬薄片置于x