（江蘇專用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第1講 磁場(chǎng)及磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力練習(xí)（含解析）

第1講磁場(chǎng)及磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力一、單項(xiàng)選擇題1.中國宋代科學(xué)家沈括在夢(mèng)溪筆談中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也?！边M(jìn)一步研究表明,地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料,下列說法不正確的是()A.地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合B.地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng),地磁南極在地理北極附近C.地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行D.地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用答案C地球?yàn)橐痪薮蟮拇朋w,地磁場(chǎng)的南、北極在地理上的北極和南極附近,兩極并不重合,故A、B項(xiàng)正確;且地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng),只有赤道附近上空磁場(chǎng)的方向才與地面平行,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場(chǎng)方向不會(huì)平行,一定受到地磁場(chǎng)力的作用,故D項(xiàng)正確。2.(2017江蘇單科)如圖所示,兩個(gè)單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a線圈重合,則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A.11B.12C.14D.41答案A兩個(gè)線圈的半徑雖然不同,但是線圈內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑一樣,則穿過兩線圈的磁通量相同,故選項(xiàng)A正確。3.(2018連云港模擬)如圖所示,圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷,當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),以下說法正確的是()A.a、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B.b的N極向紙外轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C.b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn),而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D.b的N極向紙里轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)答案B由于圓環(huán)帶負(fù)電荷,故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,環(huán)外磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi),磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向,所以b的N極向紙外轉(zhuǎn),a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)。4.(2018鎮(zhèn)江學(xué)業(yè)水平測(cè)試)如圖所示,水平直導(dǎo)線M、N中通以相反方向的電流,則導(dǎo)線M對(duì)N的作用力的方向?yàn)?)A.垂直紙面向里B.垂直紙面向外C.平行紙面向上D.平行紙面向下答案D平行反向電流互相排斥,所以導(dǎo)線M對(duì)N的作用力的方向?yàn)槠叫屑埫嫦蛳隆?.(2018張家港模擬)如圖所示,一根通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在以導(dǎo)線為圓心,半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn),若a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,則下列說法中正確的是()A.直導(dǎo)線中電流方向是垂直紙面向里B.c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0C.d點(diǎn)實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T,方向斜向下,與B夾角為45°D.以上均不正確答案A由題意可知,a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,說明通電導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,即得到通電導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左,根據(jù)安培定則判斷可知,直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里,故A正確。通電導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T,方向水平向右,與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相同,則c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T,方向與B的方向相同,故B錯(cuò)誤。通電導(dǎo)線在d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下,根據(jù)磁場(chǎng)的疊加原理可得d點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bd=2B=2T,方向與B的方向成45°斜向下,故C錯(cuò)誤。由上分析可知D錯(cuò)誤。6.(2018江陰模擬)如圖中甲、乙所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有兩個(gè)通電線圈處于如圖所示的位置,則()A.從上往下看,甲中的線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.從上往下看,甲中的線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.從上往下看,乙中的線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.從上往下看,乙中的線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)答案D根據(jù)題圖甲所示,由左手定則可知,線圈各邊所受安培力都在線圈所在平面內(nèi),線圈不會(huì)繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng),故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)題圖乙所示,由左手定則可知,線圈左、右兩邊所受安培力分別垂直于紙面向外和向里,線圈會(huì)繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng),從上往下看,乙中的線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),故C錯(cuò)誤,D正確。7.教師在課堂上做了兩個(gè)小實(shí)驗(yàn),讓小明同學(xué)印象深刻。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做“旋轉(zhuǎn)的液體”,在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極,沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極,把它們分別與電池的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體,例如鹽水,如果把玻璃皿放在磁場(chǎng)中,液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來,如圖甲所示。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做“振動(dòng)的彈簧”,把一根柔軟的彈簧懸掛起來,使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸,通電后,發(fā)現(xiàn)彈簧不斷上下振動(dòng),如圖乙所示。下列關(guān)于這兩個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)的說法正確的是()A.圖甲中,如果改變磁場(chǎng)的方向,液體的旋轉(zhuǎn)方向不變B.圖甲中,如果改變電源的正負(fù)極,液體的旋轉(zhuǎn)方向不變C.圖乙中,如果改變電源的正負(fù)極,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動(dòng)D.圖乙中,如果將水銀換成酒精,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動(dòng)答案C圖甲中,僅僅調(diào)換N、S極位置或僅僅調(diào)換電源的正負(fù)極位置,安培力方向改變,液體的旋轉(zhuǎn)方向改變,故A、B均錯(cuò)誤。圖乙中,當(dāng)有電流通過彈簧時(shí),構(gòu)成彈簧的每一圈導(dǎo)線周圍都產(chǎn)生了磁場(chǎng),根據(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,彈簧又恢復(fù)原長(zhǎng),使得彈簧下端又與水銀接觸,彈簧中又有了電流,開始重復(fù)上述過程,可以觀察到彈簧不斷上下振動(dòng);如果改變電源的正負(fù)極,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動(dòng);但是如果將水銀換成酒精,酒精不導(dǎo)電,則彈簧將不再上下振動(dòng),故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。8.(2018泰州模擬)通有電流的導(dǎo)線L1、L2處在同一平面(紙面)內(nèi),L1是固定的,L2可繞垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)(O為L(zhǎng)2的中心),各自的電流方向如圖所示。下列哪種情況將會(huì)發(fā)生()A.因L2不受磁場(chǎng)力的作用,故L2不動(dòng)B.因L2上、下兩部分所受的磁場(chǎng)力平衡,故L2不動(dòng)C.L2繞軸O按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)D.L2繞軸O按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)答案D由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1上方的磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?且離導(dǎo)線L1越遠(yuǎn)的地方,磁場(chǎng)越弱,導(dǎo)線L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O點(diǎn)的下方磁場(chǎng)較強(qiáng),則安培力較大,因此L2繞固定轉(zhuǎn)軸O按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。故D正確。9.如圖所示,用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長(zhǎng)MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是()答案A由題意知,處于磁場(chǎng)中的載流線圈受安培力作用的有效長(zhǎng)度越長(zhǎng),根據(jù)F=BIL知受安培力越大,磁場(chǎng)發(fā)生微小變化,安培力變化最大,天平越容易失去平衡,由圖知選項(xiàng)A中載流線圈的有效長(zhǎng)度最大,所以A正確。10.(2018南通調(diào)研)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線制成的等邊三角形線框abc,磁場(chǎng)方向垂直于線框平面,a、c兩點(diǎn)間接一直流電源,電流方向如圖所示,則()A.導(dǎo)線ab受到的安培力大于導(dǎo)線ac所受的安培力B.導(dǎo)線abc受到的安培力大于導(dǎo)線ac受到的安培力C.線框受到的安培力的合力為零D.線框受到的安培力的合力方向垂直于ac向下答案D由并聯(lián)電路知識(shí)可得,通過導(dǎo)線ac的電流為23I,通過導(dǎo)線ab、bc的電流為13I,則導(dǎo)線ab受到的安培力大小F1=13BIL,導(dǎo)線ac所受的安培力大小F2=23BIL,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;導(dǎo)線abc的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng),故受到的安培力大小F=13BIL,導(dǎo)線ac受到的安培力F3=BIL,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則,導(dǎo)線abc受安培力垂直于ac向下,導(dǎo)線ac受到的安培力也垂直于ac向下,故線框受到的安培力的合力F合=F+F2=BIL,合力方向垂直于ac向下,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。二、多項(xiàng)選擇題11.(2018常熟模擬)磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示,下列說法中正確的是()A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Ba<BbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Ba>BbC.一通電直導(dǎo)線分別放在a、b兩處,所受的安培力大小一定有Fa<FbD.一通電直導(dǎo)線分別放在a、b兩處,所受的安培力大小可能有Fa>Fb答案AD磁感線越密,磁場(chǎng)越強(qiáng),故A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;通電導(dǎo)線放在a、b兩處,但沒有說明導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)的方向的關(guān)系,其所受安培力的大小關(guān)系不確定,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。12.(2019無錫中學(xué)月考)如圖所示,一束帶電粒子沿水平方向沿虛線飛過磁針上方,并與磁針方向平行,能使磁針N極轉(zhuǎn)向讀者,那么這束帶電粒子可能是()A.向右飛的正離子B.向左飛的負(fù)離子C.向右飛的負(fù)離子D.向左飛的正離子答案CD帶電粒子沿水平方向沿虛線飛過磁針上方,并與磁針方向平行,能使磁針N極轉(zhuǎn)向讀者,則知電流的磁場(chǎng)在小磁針?biāo)谔幨谴怪庇诩埫嫦蛲獾摹Ｒ罁?jù)安培定則可得,電流的方向水平向左。因此,如果這束帶電粒子是正離子,則向左飛行;如果是負(fù)離子,則向右飛行。13.如圖,兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流;a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為l2、l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列判斷正確的是()A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D.b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零答案AD對(duì)于通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng),根據(jù)其產(chǎn)生磁場(chǎng)的特點(diǎn)及安培定則,可知兩導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)等大反向,合磁場(chǎng)為零,B項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;兩導(dǎo)線在a、c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)都是同向疊加的,但方向相反,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于a處離導(dǎo)線近,a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度比c處的大,A項(xiàng)正確。14.(2017泰州二中月考)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中有一光滑斜面體,在斜面體上放了一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的導(dǎo)線,當(dāng)通以如圖方向的電流后,導(dǎo)線恰好能保持靜止,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿足()A.B=mgIL,方向水平向左B.B=mgsinIL,方向垂直紙面向外C.B=mgcosIL,方向沿斜面向上D.B=mgtanIL,方向豎直向下答案AD磁場(chǎng)方向水平向左時(shí),安培力豎直向上,與重力平衡,有mg=BIL,解得B=mgIL,故A項(xiàng)正確;磁場(chǎng)垂直紙面向外時(shí),由于電流與磁場(chǎng)方向平行,故安培力為零,不可能平衡,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;磁場(chǎng)沿斜面向上時(shí),安培力垂直于斜面向上,不可能平衡,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;磁場(chǎng)豎直向下時(shí),安培力水平向左,導(dǎo)線還受到重力和支持力,根據(jù)平衡條件和安培力公式,有mgtan=BIL,解得B=mgtanIL,故D項(xiàng)正確。8