2022年高考物理一輪復習 課時作業(yè)23 磁場的描述 磁場對電流的作用（含解析）

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1、2022年高考物理一輪復習 課時作業(yè)23 磁場的描述 磁場對電流的作用（含解析） 一、單項選擇題 1. 如圖所示，長為2l的直導線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B，當在該導線中通以電流強度為I的電流時，該V形通電導線受到的安培力大小為(　　) A．0 B．0.5BIl C．BIl D．2BIl 解析：V形導線通入電流I時每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力F＝BIl，C正確． 答案：C 2. 如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導線a、b和c

2、，各導線中的電流大小相同，其中a、c導線中的電流方向垂直紙面向外，b導線電流方向垂直紙面向內(nèi)．每根導線都受到另外兩根導線對它的安培力作用，則關于每根導線所受安培力的合力，以下說法中正確的是(　　) A．導線a所受合力方向水平向右 B．導線c所受合力方向水平向右 C．導線c所受合力方向水平向左 D．導線b所受合力方向水平向左 解析：導線b、c在a處產(chǎn)生的合磁場方向向上，由左手定則知a所受合力方向水平向左，A錯誤；導線a、b在c處產(chǎn)生的合磁場方向向下，由左手定則知，c所受合力方向水平向右，B正確，C錯誤；導線a、c在b處產(chǎn)生的合磁場的磁感應強度為零，導線b所受合力為零，D錯誤． 答案：

3、B 3. 如圖所示，abcd四邊形閉合金屬線框，a、b、c三點坐標分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整個空間處于沿y軸正方向的勻強磁場中，線框通入電流I，方向如圖所示，關于四邊形線框的四條邊所受到的安培力的大小，下列敘述中正確的是(　　) A．a(chǎn)b邊與bc邊受到的安培力大小相等 B．cd邊受到的安培力最大 C．cd邊與ad邊受到的安培力大小相等 D．a(chǎn)d邊不受安培力作用 解析：根據(jù)公式F＝BIL，ab邊受到的安培力大小為Fab＝BIL，bc邊平行于磁場方向，不受安培力作用，A錯誤；ad邊受到安培力大小為Fad＝BILdO，D錯誤；cd邊受到的安培力大小為F

4、cd＝BILcd，因為Lcd>LdO，所以Fcd>Fad，B正確，C錯誤． 答案：B 4. 如右圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，有兩根豎直放置的平行導軌AB、CD，導軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN下滑，棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)從t＝0時刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流大小與時間成正比，即I＝kt，其中k為正恒量．若金屬棒與導軌始終垂直，則如下圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時間變化的四幅圖中，正確的是(　　) 解析：當Ff＝μBIL＝μBLktmg時，棒沿導軌向下減速；在棒停止運動前，棒所受摩擦力為滑動摩擦力，大小為Ff＝μB

5、Lkt；當棒停止運動時，摩擦力立即變?yōu)殪o摩擦力，大小為Ff＝mg，C正確． 答案：C 5. 如圖所示，MN、PQ為水平放置的平行導軌，通電導體棒ab垂直放置在導軌上，已知導體棒質(zhì)量m＝1 kg，長l＝2.0 m，通過的電流I＝5.0 A，方向如圖所示，導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ＝.若使導體棒水平向右勻速運動，要求軌道內(nèi)所加與導體棒ab垂直的勻強磁場最小，則磁場的方向與軌道平面的夾角是(g＝10 m/s2)(　　) A．30° B．45° C．60° D．90° 解析： 對導體棒進行受力分析，如圖所示，要使導體棒勻速直線運動，則安培力需為動力，則設磁場方向與軌道平面成θ角

6、向左斜向上，由左手定則可知安培力方向與磁場垂直斜向右上方，如圖所示，則BIlsinθ＝μFN①，F(xiàn)N＋BIlcosθ＝mg②，聯(lián)立①、②式可得B＝·＝＝，故θ＝60°時，磁感應強度最?。? 答案：C 二、多項選擇題 6. 如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時磁鐵對水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導體棒，當導體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對水平面的壓力為FN2，則以下說法正確的是(　　) A．彈簧長度將變長 B．彈簧長度將變短 C．FN1>FN2 D．FN1

7、導體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可知，導體棒對條形磁鐵的安培力斜向左上方，所以彈簧長度將變短，F(xiàn)N1>FN2，B、C正確． 答案：BC 7. 如圖所示，一個半徑為R的導電圓環(huán)與一個軸向對稱的發(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2BIR D．導電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ 解析：若導線環(huán)上載有如題圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導線環(huán)上

8、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，A、B、D正確，C錯誤． 答案：ABD 8. 光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L＝20 cm的兩段光滑圓弧導軌相接，一根質(zhì)量m＝60 g、電阻R＝1 Ω、長為L的導體棒ab，用長也為L的絕緣細線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5 T，當閉合開關S后，導體棒沿圓弧擺動，擺到最大高度時，細線與豎直方向成θ＝53°角，擺動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài)，導軌電阻不計

9、，sin53°＝0.8，g＝10 m/s2則(　　) A．磁場方向一定豎直向下 B．電源電動勢E＝3.0 V C．導體棒在擺動過程中所受安培力F＝3 N D．導體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048 J 解析：導體棒向右沿圓弧擺動，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場方向一定豎直向下，A對；導體棒擺動過程中只有安培力和重力做功，由動能定理知BIL·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入數(shù)值得導體棒中的電流為I＝3 A，由E＝IR得電源電動勢E＝3.0 V，B對；由F＝BIL得導體棒在擺動過程中所受安培力F＝0.3 N，C錯；由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生

10、的焦耳熱Q和導體棒重力勢能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048 J，D錯． 答案：AB 三、非選擇題 9．如圖所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導軌，相距1 m，導體棒ab跨放在導軌上，棒的質(zhì)量為m＝0.2 kg，棒的中點用細繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量M＝0.3 kg，導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，勻強磁場的磁感應強度B＝2 T，方向豎直向下，(g＝10 m/s2)為了使物體勻速上升，應在棒中通入多大的電流？方向如何？ 解析：對導體棒ab受力分析，由平衡條件得， 豎直方向FN＝mg 水平方向BIL－Ff－Mg＝0 又F

11、f＝μFN 聯(lián)立解得I＝2 A 由左手定則知電流方向由a指向b. 答案：2 A　電流方向由a指向b 10. 質(zhì)量為m、長度為L的導軌棒MN靜止于水平導軌上，通過MN的電流為I，勻強磁場的磁感應強度為B，方向與導軌平面成θ角斜向下，如圖所示，求棒MN受到的支持力和摩擦力． 解析： 設棒MN受到的安培力F，支持力為FN，摩擦力為Ff，對其受力分析如圖所示，由平衡條件知， 水平方向Ff＝Fsinθ 豎直方向FN＝Fcosθ＋mg 又F＝BIL 解得Ff＝BILsinθ FN＝BILcosθ＋mg 答案：BILcosθ＋mg　BILsinθ 11．載流長直導

12、線周圍磁場的磁感應強度大小為B＝kI/r，式中常量k>0，I為電流強度，r為距導線的距離．在水平長直導線MN正下方，矩形線圈abcd通過逆時針方向的恒定電流，被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細線靜止地懸掛，如圖所示．開始時MN內(nèi)不通電流，此時兩細線內(nèi)的張力均為T0.當MN通以強度為I1的電流時，兩細線內(nèi)的張力均減小為T1：當MN內(nèi)的電流強度變?yōu)镮2時，兩細線的張力均大于T0. (1)分別指出強度為I1、I2的電流的方向； (2)求MN分別通以強度為I1和I2電流時，線框受到的安培力F1與F2大小之比； (3)當MN內(nèi)的電流強度為I3時兩細線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求I3. 解析：(1)由題意知，當MN通以電流I1時，線圈受到的安培力向上，根據(jù)左手定則、安培定則可以判斷I1的方向向左，當MN通以電流I2時，線圈受到的安培力應向下，同理，可以判斷I2的方向向右． (2)當MN中的電流為I時，線圈受到的安培力大小為 F＝kIiL 式中r1、r2分別為ab、cd與MN的間距，i為線圈中的電流，L為ab、cd的長度． 所以＝ (3)設MN中電流為I3時，線圈所受安培力為F3，由題設條件有2T0＝mg,2T1＋F1＝mg，F(xiàn)3＋mg＝ma，＝ 由以上各式得I3＝I1 答案：(1)I1方向向左，I2方向向右　(2)＝ (3)I1