2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 8.1磁場及其對電流的作用限時規(guī)范特訓(xùn)

2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 8.1磁場及其對電流的作用限時規(guī)范特訓(xùn)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分)1. (多選)下列說法中正確的是()A. 電荷在某處不受靜電力的作用，則該處電場強度為零B. 一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強度一定為零C. 表征電場中某點電場的強弱，是把一個檢驗電荷放在該點時受到的靜電力與檢驗電荷本身電荷量的比值D. 表征磁場中某點磁場的強弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值解析：電場和磁場有一個明顯的區(qū)別是：電場對放入其中的電荷有力的作用，磁場對通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此A對，B錯；同理根據(jù)電場強度的定義式EF/q可知C正確；而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強度則應(yīng)有明確的說明，即B中I和B的方向必須垂直，故D錯。答案：AC2. xx·湛江模擬一段長0.2 m，通過2.5 A電流的直導(dǎo)線，關(guān)于在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中所受安培力F的情況，正確的是()A. 如果B2 T，F(xiàn)一定是1 NB. 如果F0，B也一定為零C. 如果B4 T，F(xiàn)有可能是1 ND. 如果F有最大值，通電導(dǎo)線一定與B平行解析：當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直放置時，F(xiàn)BIL，力最大；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行放置時，F(xiàn)0；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向成任意其他角度放置時，0<F<BIL，A、B、D不正確，C正確。答案：C3. xx·天津模擬如圖所示，一個邊長L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。若通以圖示方向的電流(從A點流入，從C點流出)，電流為I，則金屬框受到的磁場力為()A. 0B. ILBC. ILB D. 2ILB解析：根據(jù)通電導(dǎo)線在磁場中受安培力的特點，可以把正三角形金屬框的AB與BC兩根導(dǎo)線所受的安培力等效為導(dǎo)線AC所受的安培力，則整個三角形金屬框可以看作兩根AC導(dǎo)線并聯(lián)，且兩根導(dǎo)線中的總電流等于I，由公式得到FBIL，所以選項B正確。答案：B4. xx·北京海淀測試 如圖是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場中受力因素”的實驗示意圖。三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導(dǎo)體棒用圖中輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線1、2、3、4懸掛起來，它們之中的任意兩根與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路。認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近為勻強磁場，最初導(dǎo)線1、4接在直流電源上，電源沒有在圖中畫出。關(guān)于接通電源時可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，下列敘述正確的是()A. 改變電流方向同時改變磁場方向，導(dǎo)體棒擺動方向?qū)淖傿. 僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，導(dǎo)體棒擺動方向一定改變C. 增大電流同時改變接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線，接通電源時，導(dǎo)體棒擺動幅度一定增大D. 僅拿掉中間的磁鐵，導(dǎo)體棒擺動幅度不變解析：結(jié)合左手定則可知，僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，F(xiàn)的方向一定改變，即導(dǎo)體棒擺動方向一定改變，而兩者同時改變時，F(xiàn)方向不變，則導(dǎo)體棒擺動方向不變，故B正確，A錯誤；當(dāng)I增大，但L減小時，F(xiàn)大小不一定改變，C錯誤；僅拿掉中間的磁鐵，意味著導(dǎo)體棒受力長度減小，則F應(yīng)減小，則導(dǎo)體棒擺動幅度一定改變，D錯誤。答案：B5. xx·安徽六校聯(lián)考將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來，在其附近放一條形磁鐵，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(dāng)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(yuǎn)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(yuǎn)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(dāng)圓環(huán)轉(zhuǎn)90°時，圓環(huán)右邊相當(dāng)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：C6. xx·昆明模擬如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌與電源連接后，與水平方向成角傾斜放置，導(dǎo)軌上另放一個質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒。當(dāng)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(dǎo)體棒靜止平衡，圖中分別加了不同方向的磁場，其中一定不能平衡的是()解析：四種情況的受力分別如圖所示：A、C都有可能平衡，D中如果重力與安培力剛好大小相等，則導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間沒有壓力，可以平衡，B合力不可能為零。答案：B7. 有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖。在如圖所示的平面內(nèi)，O點為兩根導(dǎo)線連線的中點，M、N為兩導(dǎo)線連線的中垂線上兩點，與O點的距離相等，aM與MN的夾角為。若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的恒定電流I，單根導(dǎo)線中的電流在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0，則關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是()A. M點和N點的磁感應(yīng)強度方向一定相反B. M點和N點的磁感應(yīng)強度大小均為2B0cosC. M點和N點的磁感應(yīng)強度大小均為2B0sinD. 在線段MN上有磁感應(yīng)強度為零的點解析：作出兩根導(dǎo)線在M、N兩處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度，并根據(jù)平行四邊形定則求出合磁感應(yīng)強度，M、N兩處磁感應(yīng)強度相同，大小為B2B0sin，選項A、B錯誤，選項C正確；線段MN上各點磁場方向均水平向右且不為零，選項D錯誤。答案：C8. 如圖所示，用三條細(xì)線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細(xì)均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5 g的導(dǎo)線繞制而成，三條細(xì)線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵的中軸線OO垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強度大小為0.5 T，方向與豎直線成30°角，要使三條細(xì)線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為(g取10 m/s2)()A. 0.1 A B. 0.2 AC. 0.05 A D. 0.01 A解析： 設(shè)線圈半徑為R，通電線圈受到的安培力為每小段導(dǎo)線所受的安培力的合力FnBI·2Rsin30°，所受重力為Gn2Rg，平衡時有：FG, nBI·2Rsin30°n·2Rg，得I，代入數(shù)據(jù)得I0.1 A，故A正確。答案：A9. 歐姆在探索導(dǎo)體的導(dǎo)電規(guī)律的時候，沒有電流表，他利用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測電流，具體的做法是：在地磁場的作用下，處于水平靜止的小磁針上方，平行于小磁針?biāo)椒胖靡恢睂?dǎo)線，當(dāng)該導(dǎo)線中通有電流的時候，小磁針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通過該導(dǎo)線的電流為I時，發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了30°，由于直導(dǎo)線在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比，當(dāng)他發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了60°時，通過該導(dǎo)線的電流為 ()A. 3I B. 2IC. I D. I解析：如圖，當(dāng)電流為I時，tan30°設(shè)電流為I時，磁針偏轉(zhuǎn)60°，則tan60°所以B3B又因為電流和磁場成正比，所以I3I。答案：A10. (多選)質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒MN電阻為R，起初靜止于光滑的水平軌道上，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計。勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，其方向與軌道平面成角斜向上方，電鍵閉合后導(dǎo)體棒開始運動。下列說法正確的是()A. 導(dǎo)體棒向左運動B. 電鍵閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為C. 電鍵閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為D. 電鍵閉合瞬間導(dǎo)體棒MN的加速度為解析：由圖可知磁場方向雖然與軌道平面成角，但和導(dǎo)線是垂直的。由安培力表達(dá)式FBILBL可知，B選項正確、C選項錯誤；由左手定則可知安培力與磁場方向和導(dǎo)線垂直，方向斜向右下方，向右的分力大小為Fxsin，由牛頓第二運動定律可得a，所以A選項錯誤、D選項正確。答案：BD11. (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且足夠長的水平光滑導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩導(dǎo)軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向為磁感應(yīng)強度的正方向，當(dāng)t0時導(dǎo)線恰好靜止，若磁感應(yīng)強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化，則下列說法正確的是()A. 在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上做往復(fù)運動B. 在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運動C. 導(dǎo)線一直做加速度不變的勻加速直線運動D. 在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小解析：由安培力的表達(dá)式FBIL結(jié)合圖乙可知，安培力F在一個周期內(nèi)隨磁感應(yīng)強度B的變化而變化，在前周期內(nèi)，安培力F大小方向均不變，加速度大小方向均不變，由于初速度為零，所以導(dǎo)線在水平方向上向右做勻加速直線運動；在周期到周期內(nèi)，磁場方向改變，安培力方向改變，加速度方向改變，速度減小，至周期時速度減小到零，所以D項正確；而后在周期到周期內(nèi)，導(dǎo)線MN反向加速，在一個周期結(jié)束時又回到原來的位置，即做往復(fù)運動，所以A項正確，B、C錯誤。答案：AD12. xx·南昌高三調(diào)研如圖所示，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x。當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的說法錯誤的是()A. 方向豎直向上B. 大小為C. 若使b上移少許，a仍可能保持靜止D. 若使b下移，a將不能保持靜止解析：由右手螺旋定則得A正確；導(dǎo)體棒a在重力、斜面的支持力和安培力的作用下處于平衡，而安培力的方向水平向右，由三力平衡條件得BILcos45°mgsin45°，得B，B錯誤；兩個導(dǎo)體棒的距離越大，導(dǎo)體棒間的安培力越小，若安培力和斜面的支持力的合力等于重力，則導(dǎo)體棒a就可能平衡。設(shè)a受到的安培力F與斜面夾角為，當(dāng)導(dǎo)體棒b向上移動，由三個力的動態(tài)平衡條件得Fcosmgsin45°，b越靠上端，安培力越小，則變小，故b上移，導(dǎo)體棒a可能處于平衡。而導(dǎo)體棒b下移，兩個棒間的安培力變小，變大，F(xiàn)cos整體變小，則導(dǎo)體棒a不能處于靜止?fàn)顟B(tài)，CD正確。故本題選B。答案：B二、非選擇題(本題共2小題，共40分)13. (18分)xx·遼寧聯(lián)考如圖所示，PQ和EF為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l1.0 m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m20 g，棒的中點用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M30 g。在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強度B0.2 T的勻強磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10 m/s2。若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動，應(yīng)該在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？解析：因?qū)к壌植?，設(shè)棒和導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦力為Ff。若BIl>Mg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相同，設(shè)此時電流為I1，即有：BI1lMgFf0.5mg，解得I12.0 A；若BIl<Mg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相反，設(shè)此時電流為I2，即有：MgBI2lFf0.5mg，解得I21.0 A即ab棒中的電流為：1.0 AI2.0 A。根據(jù)左手定則判斷，棒中的電流方向應(yīng)該由a到b。答案：1.0 AI2.0 A方向由a到b14. (22分)如圖所示，在磁感應(yīng)強度B1.0 T，方向豎直向下的勻強磁場中，有一個與水平面成37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個可自由移動的金屬桿ab。已知接在滑軌中的電源電動勢E12 V，內(nèi)阻不計。ab桿長L0.5 m，質(zhì)量m0.2 kg，桿與滑軌間的動摩擦因數(shù)0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計。求：要使ab桿在滑軌上保持靜止，滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化？(g取10 m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8，可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：分別畫出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析圖，如圖所示。當(dāng)ab桿恰好不下滑時，如圖甲所示。由平衡條件得沿斜面方向mgsinFN1F安1cos垂直斜面方向FN1mgcosF安1sin而F安1BL，解得R15 。當(dāng)ab桿恰好不上滑時，如圖乙所示。由平衡條件得沿斜面方向mgsinFN2F安2cos垂直斜面方向FN2mgcosF安2sin而F安2BL，解得R23 。所以，要使ab桿保持靜止，R的取值范圍是3 R5 。答案：3 R5