【名師伴你行】2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)22磁場的描述-磁場對電流的作用-

二十二磁場的描述磁場對電流的作用1．(2021·沈陽市協(xié)作校期中聯(lián)考)地球是一個(gè)大磁體：①在地面上放置一個(gè)小磁鐵，小磁鐵的南極指向地磁場的南極；②地磁場的北極在地理南極四周；③赤道四周地磁場的方向和地面平行；④北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的．以上關(guān)于地磁場的描述正確的是()A．①②④ B．②③④C．①⑤ D．②③答案：D解析：地球本身是一個(gè)巨大的磁體，地磁北極在地理南極四周，地磁南極在地理北極四周；北半球的磁場斜向下，南半球磁場斜向上，赤道處的磁場與地面平行．2．(2021·上海七校聯(lián)考)如圖所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布狀況(只標(biāo)出了部分磁感線的方向)，以O(shè)點(diǎn)(圖中白點(diǎn))為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化最有可能為()答案：C解析：由磁感線的疏密可推斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，磁感線越密的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，C正確．3．(2021·天津模擬)如圖所示，一個(gè)邊長為L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．若通以圖示方向的電流(從A點(diǎn)流入，從C點(diǎn)流出)，電流為I，則金屬框受到的磁場力為()A．0 B．ILBC．eq\f(4,3)ILB D．2ILB答案：B解析：可以把正三角形金屬框看做兩根導(dǎo)線并聯(lián)，且兩根導(dǎo)線中的總電流等于I，由安培力公式可知，金屬框受到的磁場力為ILB，B項(xiàng)正確．4．(多選)如圖所示，在xOy平面內(nèi)有兩根平行y軸水平放置的長直導(dǎo)線，通有沿y軸正方向大小相同的電流I，兩導(dǎo)線關(guān)于y軸對稱，P為x軸上一點(diǎn)，Q為z軸上一點(diǎn)，下列說法正確的是()A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．P、Q兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直C．P、Q兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行D．正電荷從O點(diǎn)沿z軸向上運(yùn)動(dòng)不受洛倫茲力作用答案：AB解析：由安培定則及矢量合成法則知，兩導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，則合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)A正確；在Q點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左，在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向上，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由左手定則知，正電荷從O點(diǎn)沿z軸向上運(yùn)動(dòng)受沿y軸正向的洛倫茲力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁鐵對斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面對外的電流時(shí)，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對斜面壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是()A．FN1<FN2，彈簧的伸長量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長量減小答案：C解析：在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從N極動(dòng)身至S極，所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面對外時(shí)，由左手定則可推斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知磁鐵所受導(dǎo)線A的作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，即FN1>FN2；同時(shí)，由于導(dǎo)線A比較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90°，所以導(dǎo)線A對磁鐵的作用力有沿斜面對下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，C正確．6．(2021·北京四中高三模擬)如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，O是A、B連線的中點(diǎn)．以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標(biāo)系．過A、B、C、O四個(gè)點(diǎn)各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等、方向向里的電流，則過O點(diǎn)的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向?yàn)?)A．沿y軸正方向 B．沿y軸負(fù)方向C．沿x軸正方向 D．沿x軸負(fù)方向答案：A解析：導(dǎo)線A、B在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，所以O(shè)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為導(dǎo)線C在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向沿x軸負(fù)方向，由左手定則可知O點(diǎn)導(dǎo)線受力沿y軸正方向．7．如圖所示，兩根平行放置、長度均為L的直導(dǎo)線a和b，放置在與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)a導(dǎo)線通有電流強(qiáng)度為I，b導(dǎo)線通有電流強(qiáng)度為2I，且電流方向相反時(shí)，a導(dǎo)線受到磁場力大小為F1，b導(dǎo)線受到的磁場力大小為F2，則a通電導(dǎo)線的電流在b導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A．eq\f(F2,2IL) B．eq\f(F1,IL)C．eq\f(2F1－F2,2IL) D．eq\f(2F1－F2,IL)答案：C解析：a、b電流方向相反，兩導(dǎo)線之間的磁場力為斥力，設(shè)大小為F，對a有F1＝F＋BIL，對b有F2＝F＋2BIL，解得F＝2F1－F2，對于導(dǎo)線b，F(xiàn)＝2F1－F2＝B′·2IL，解得B′＝eq\f(2F1－F2,2IL)，選項(xiàng)C正確．8．(2021·汕頭模擬)如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中a、b兩條導(dǎo)線長均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B．則()A．該磁場是勻強(qiáng)磁場B．線圈平面總與磁場方向垂直C．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．a(chǎn)、b導(dǎo)線受到的安培力大小總為BIl答案：D解析：勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)大小處處相等，方向處處相同，由圖可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在圖示的位置，a受向上的安培力，b受向下的安培力，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；易知選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，電流大小不變，則安培力大小始終為BIl，選項(xiàng)D正確．9．(2021·河北石家莊質(zhì)檢)(多選)如圖所示，水平長直導(dǎo)線MN中通以M到N方向的恒定電流，用兩根輕質(zhì)絕緣細(xì)線將矩形線圈abcd懸掛在其正下方．開頭時(shí)線圈內(nèi)不通電流，兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T，當(dāng)線圈中通過的電流為I時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T′.下列說法正確的是()A．線圈中通過的電流方向?yàn)閍→d→c→b→aB．線圈中通過的電流方向?yàn)閍→b→c→d→aC．當(dāng)線圈中電流變?yōu)閑q\f(T,T－T′)I時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均為零D．當(dāng)線圈中電流變?yōu)閑q\f(T′,T－T′)I時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均為零答案：BC解析：線圈不通電流時(shí)，由力的平衡有2T＝mg，當(dāng)通過的電流為I時(shí)，張力減小為T′，由安培定則知通電導(dǎo)線MN在ab處產(chǎn)生的磁場比dc處強(qiáng)，則可判知ab上必受向上的安培力，且大于cd上所受向下的安培力，再結(jié)合左手定則推斷電流順時(shí)針流淌，所以A項(xiàng)錯(cuò)，B項(xiàng)正確．當(dāng)兩細(xì)線內(nèi)張力均為T′時(shí)，BabIL－BcdIL＋2T′＝mg，當(dāng)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為零時(shí)，BabI′L－BcdI′L＝mg，且又知2T＝mg，聯(lián)立以上方程得I′＝eq\f(T,T－T′)I，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)．10．(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，水平放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面對上沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列說法中正確的是()A．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B漸漸增大B．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大C．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)D．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為eq\f(mgtanα,IL)答案：AC解析：導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面對上沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，安培力由沿斜面對上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動(dòng)態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力漸漸增大，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B漸漸增大，A正確，B錯(cuò)誤；剛開頭安培力F最小，有sinα＝eq\f(F,mg)，所以此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)，C正確；最終安培力最大，有F＝mg，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為eq\f(mg,IL)，D錯(cuò)誤．11．(2021·山東名校質(zhì)檢)如圖所示，一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個(gè)固定的光滑圓形導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌平行且間距為L，導(dǎo)軌處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒中通一自右向左的電流I時(shí)，導(dǎo)體棒靜止在與豎直方向成37°角的導(dǎo)軌上，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)每個(gè)圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小FN.答案：(1)eq\f(3mg,4IL)(2)eq\f(5,8)mg解析：(1)從左向右看，受力分析如圖所示．由平衡條件得：tan37°＝F安/mg，F(xiàn)安＝BIL，解得：B＝eq\f(3mg,4IL).(2)設(shè)兩導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒支持力為2FN，別有2FNcos37°＝mg，解得FN＝eq\f(5,8)mg.即每個(gè)圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小為eq\f(5,8)mg.12．如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L＝0.5m，導(dǎo)軌電阻忽視不計(jì)；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝1kg，電阻R0＝0.9Ω，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動(dòng)勢E＝10V，內(nèi)阻r＝0.1Ω，電阻R＝4Ω；外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成α＝53°角；ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，定滑輪摩擦不計(jì)，線對ab的拉力為水平方向，取重力加速度g＝10m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知sin53°＝0.8，(1)通過ab的電流大小和方向；(2)ab受到的安培力大??；(3)重物重力G的取值范圍．答案：(1)2A方向?yàn)閍到b(2)5(3)0.5N≤G≤7.5N解析：(1)I＝eq\f(E,R＋R0＋r)＝2A，方向?yàn)閍到b(2)F＝BIL＝5N(3)受力分析如圖，則fm＝μ(mg－Fcos53°)＝3.5N當(dāng)最大靜摩擦方向向右時(shí)，F(xiàn)T＝Fsin53°－fm＝0.5N當(dāng)最大靜摩擦方向向左時(shí)，F(xiàn)T＝Fsin53°＋fm＝7.5N所以0.5N≤G≤7.5N.13．(2021·蘇州模擬)如圖所示為一電流表的原理示意圖．質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面對外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長度大于eq\x\to(ab).當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當(dāng)MN中有電流通過時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度．(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長多少？(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)若k＝2.0N/m，eq\x\to(ab)＝0.20m，eq\x\to(cb)＝0.050m，B＝0.20T，此電流表的量程是多少？(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4)若將量程擴(kuò)大2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻?？答案?1)eq\f(mg,k)(2)M端(3)2.5A(4)0.10T解析：(1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長量為Δx，則有mg＝kΔx，①解得：Δx＝eq\f(mg,k).②(2)