【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復習知能檢測：9-1磁場的描述-磁場對電流的作用-

[隨堂演練]1．(2022年淮北測試)如圖是“探究影響通電導體在磁場中受力因素”的試驗示意圖．三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導體棒用圖中輕而松軟的細導線1、2、3、4懸掛起來，它們之中的任意兩根與導體棒和電源構成回路．認為導體棒所在位置四周為勻強磁場，最初導線1、4接在直流電源上，電源沒有在圖中畫出．關于接通電源時可能毀滅的試驗現(xiàn)象，下列敘述正確的是()A.轉(zhuǎn)變電流方向同時轉(zhuǎn)變磁場方向，導體棒搖擺方向?qū)D(zhuǎn)變B．僅轉(zhuǎn)變電流方向或者僅轉(zhuǎn)變磁場方向，導體棒搖擺方向確定轉(zhuǎn)變C．增大電流同時轉(zhuǎn)變接入導體棒上的細導線，接通電源時，導體棒搖擺幅度確定增大D．僅拿掉中間的磁鐵，導體棒搖擺幅度不變解析：結合左手定則可知，僅轉(zhuǎn)變電流方向或者僅轉(zhuǎn)變磁場方向，F(xiàn)的方向確定轉(zhuǎn)變，即導體棒搖擺方向確定轉(zhuǎn)變，而兩者同時轉(zhuǎn)變時，F(xiàn)方向不變，則導體棒搖擺方向不變，故B正確，A錯誤；當I增大，但L減小時，F(xiàn)大小不愿定轉(zhuǎn)變，C錯誤；僅拿掉中間的磁鐵，意味著導體棒受力長度減小，則F應減小，則導體棒搖擺幅度確定轉(zhuǎn)變，D錯誤．答案：B2．如圖所示，一根通電直導線垂直放在磁感應強度為1T的勻強磁場中，在以導線截面的中心為圓心、r為半徑的圓周上有a、b、c、d四個點．已知a點的磁感應強度為0，則下列敘述正確的是()A．直導線中的電流方向垂直紙面對外B．b點的實際磁感應強度為eq\r(2)T，方向斜向右上方，與B的夾角為45°C．c點的實際磁感應強度也為0D．d點的實際磁感應強度與b點相同解析：a點的實際磁感應強度為0，是直線電流在a處的磁感應強度與勻強磁場在該處的磁感應強度的矢量和為0，所以直線電流在a處的磁感應強度B＝1T，方向向左，由安培定則可得直導線中的電流方向垂直紙面對里，由于圓周上各點到直導線的距離相同，所以直導線電流在圓周上各處的磁感應強度大小均為1T，但方向不同，在b處向上，在c處向右，在d處向下，則b、c、d三處的實際磁感應強度分別為eq\r(2)T，方向斜向右上方與B成45°夾角；2T，方向向右；eq\r(2)T，方向斜向右下方與B成45°夾角，所以選項B正確．答案：B3．(2022年安徽六校聯(lián)考)將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其四周放一條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看()A．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵B．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵C．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵D．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵解析：將圓環(huán)大致分成左、右兩部分，右半部分受力指向紙里，左半部分受力指向紙外，故俯視圖中，圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動；取特殊值，當圓環(huán)轉(zhuǎn)90°時，圓環(huán)右邊相當于條形磁鐵的S極，故圓環(huán)靠近磁鐵．綜上可知C正確．答案：C4．(2021年蚌埠模擬)如圖所示，光滑的平行導軌與電源連接后，與水平方向成θ角傾斜放置，導軌上另放一個質(zhì)量為m的金屬導體棒．當S閉合后，在棒所在區(qū)域內(nèi)加一個合適的勻強磁場，可以使導體棒靜止平衡，圖中分別加了不同方向的磁場，其中確定不能平衡的是()解析：四種狀況的受力分別如圖所示：A、C都有可能平衡，D中假如重力與安培力剛好大小相等，則導體棒與導軌間沒有壓力，可以平衡，B合力不行能為零．答案：B[限時檢測](時間：45分鐘，滿分：100分)[命題報告·老師用書獨具]學問點題號電流磁場及磁通量1、7通電導線在安培力作用下的運動2磁場的疊加4、8安培力及其大小、方向3、5安培力作用下的平衡問題6、9、10、12安培力作用下的加速問題11一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))1．下列四圖為電流產(chǎn)生磁場的分布圖，正確的分布圖是()A．①③ B．②③C．①④ D．②④解析：依據(jù)圖中電流方向利用安培定則可知，圖①、④所示的磁感線正確，故應選C項．答案：C2．(2022年銅陵模擬)如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導線，電流方向如圖．當圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動時，通電直導線所受磁場力的方向是()A．豎直向上 B．豎直向下C．水平向里 D．水平向外解析：由于帶負電的圓盤順時針方向旋轉(zhuǎn)，形成的等效電流為逆時針方向，所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上．由左手定則可判定通電導線所受安培力的方向水平向里．故C正確．答案：C3．(2022年馬鞍山模擬)如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個頂點，O是A、B連線的中點，以O為坐標原點，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標系．過A、B、C、O四個點各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等、方向向里的電流．則過O點的通電直導線所受安培力的方向為()A．沿y軸正方向 B．沿y軸負方向C．沿x軸正方向 D．沿x軸負方向解析：依據(jù)同向電流相吸可推斷O點的通電導線受到的合安培力沿y軸正方向，故A正確．答案：A4．如圖，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導線共面；b點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直．磁感應強度可能為零的點是()A．a(chǎn)點 B．b點C．c點 D．d點解析：由安培定則畫出a、b、c、d的磁感線的分布圖，又I1>I2，故該點距I1距離應比I2大，故C正確，A、B、D錯誤．答案：C5．(2022年合肥模擬)如圖所示，一個半徑為R的導電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點的磁感應強度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)．若導線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法不正確的是()A．導電圓環(huán)有收縮的趨勢B．導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C．導電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD．導電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ解析：若導線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導電圓環(huán)有收縮的趨勢，導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ，選項A、B、D正確，C錯誤．答案：C6．如圖所示，質(zhì)量為m，長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于O、O′，并處于勻強磁場中．當導線中通以沿x正方向的電流I，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ，則磁感應強度方向和大小可能為()①z正向，eq\f(mg,IL)tanθ②y正向，eq\f(mg,IL)③z負向，eq\f(mg,IL)tanθ④沿懸線向上，eq\f(mg,IL)sinθA．①② B．②③C．①④ D．②④解析：若磁感應強度方向為沿y正向，所受安培力沿z正向，大小等于mg，即BIL＝mg，解得磁感應強度大小為eq\f(mg,IL)，②正確；若磁感應強度方向為沿z負向，所受安培力沿y正向，大小BIL＝mgtanθ，解得磁感應強度大小為eq\f(mg,IL)tanθ，③正確．同理，可推斷①、④錯誤．答案：B7．彼此絕緣、相互垂直的兩根通電直導線與閉合線圈共面，下圖中穿過線圈的磁通量可能為零的是()A．①③ B．②④C．①② D．②③解析：由安培定則可以推斷，①中I1在線圈位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對里，I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對外，穿過線圈的磁通量可能為零，同理可以推斷②中，I1在線圈位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對外，I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對里，穿過線圈的磁通量可能為零，①、②正確；③中I1、I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場方向都垂直紙面對里；④中I1、I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場方向都垂直紙面對外，③、④中穿過線圈的磁通量不行能為零．答案：C8．已知地磁場的水平重量為B，利用這一值可以測定某一弱磁場的磁感應強度，如圖所示為測定通電線圈中心一點的磁感應強度．試驗方法：①先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內(nèi)，中心放一枚小磁針，N極指向北方；②給線圈通電，此時小磁針N極指北偏東θ角后靜止，由此可以確定線圈中電流方向(由東向西看)與線圈中心的合磁感應強度分別為()A．順時針eq\f(B,cosθ) B．順時針eq\f(B,sinθ)C．逆時針eq\f(B,cosθ) D．逆時針eq\f(B,sinθ)解析：通電線圈產(chǎn)生磁場方向向東，由安培定則可知電流沿逆時針方向；磁感應強度為矢量，依據(jù)其疊加原理可得B＝B′cosθ(B′為合磁感應強度).所以B′＝eq\f(B,cosθ)答案：C9．(2022年池州模擬)在兩個傾角均為α的光滑斜面上，放有兩個相同的金屬棒，分別通有電流I1和I2，磁場的磁感應強度大小相同，方向如圖所示，兩金屬棒均處于平衡狀態(tài)．則兩種狀況下的電流之比I1∶I2為()A．sinα B.eq\f(1,sinα)C．cosα D.eq\f(1,cosα)解析：以題干甲圖中導體棒為爭辯對象受力分析如圖(a)所示．由平衡條件知F甲＝mgtanα又因F甲＝BI1L，所以I1＝eq\f(mgtanα,BL)以題干乙圖中導體為爭辯對象受力如圖(b)，解得F乙＝mgsinα，又因F乙＝BI2L故I2＝eq\f(mgsinα,BL)，所以I1∶I2＝eq\f(1,cosα)選項D正確．答案：D10．如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導體棒．當導體棒中的電流I垂直紙面對里時，欲使導體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強磁場，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面對上沿逆時針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列關于B的大小變化的說法中，正確的是()A．漸漸增大 B．漸漸減小C．先減小后增大 D．先增大后減小解析：對通電導線受力分析，通電導線受重力、支持力和安培力作用，三力平衡，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面對上沿逆時針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，所受的安培力由沿斜面對上轉(zhuǎn)到豎直向上，作出通電導線受力的動態(tài)變化圖如圖所示，由圖可知，安培力漸漸增大，則B漸漸增大，A項正確．答案：A二、非選擇題(本大題共2小題，共30分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11．(15分)水平放置的光滑金屬導軌寬L＝0.2m接有電源電動勢E＝3V，電源內(nèi)阻及導軌電阻不計．勻強磁場豎直向下穿過導軌，磁感應強度B＝1T．導體棒ab的電阻R＝6Ω，質(zhì)量m＝10g，垂直放在導軌上并良好接觸，求合上開關的瞬間，(1)金屬棒受到安培力的大小和方向；(2)金屬棒的加速度．解析：(1)閉合開關的瞬間，回路中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(3,6)A＝0.5Aab棒所受安培力F安＝BIL＝0.1N由左手定則知方向水平向右．(2)由牛頓其次定律知a＝eq\f(F安,m)＝10m/s2，方向水平向右．答案：(1)0.1N水平向右(2)10m/s2，方向水平向右12．(15分)(2022年皖南八校聯(lián)考)如圖所示，PQ和EF為水平放置的平行金屬導軌，間距為l＝1.0m，導體棒ab跨放在導軌上，棒的質(zhì)量為m＝20g，棒的中點用細繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M＝30g．在垂直導軌平面方向存在磁感應強度B＝0.2T的勻強磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2.若導軌是粗糙的，且導體棒與導軌間的最大靜摩擦力為導體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動，應當在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？解析：因?qū)к壌植?/p>