（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練28 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 新人教版.docx

考點(diǎn)規(guī)范練28磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用一、單項(xiàng)選擇題1.在地球赤道上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),用磁傳感器測(cè)得赤道上P點(diǎn)地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。將一條形磁鐵固定在P點(diǎn)附近的水平面上,讓N極指向正北方向,如圖所示,此時(shí)用磁傳感器測(cè)得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1;現(xiàn)將條形磁鐵以P點(diǎn)為軸心在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90,使其N極指向正東方向,此時(shí)用磁傳感器測(cè)得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)為(可認(rèn)為地磁南、北極與地理北、南極重合)()A.B1-B0B.B1+B0C.B02+B12D.2B02+B12-2B0B1答案D解析根據(jù)題意,赤道上P點(diǎn)地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,條形磁鐵N極指向正北方向時(shí),條形磁鐵在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=B1-B0;條形磁鐵N極指向正東方向時(shí),條形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度指向正東方向,與地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直,故P點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=B2+B02=2B02+B12-2B0B1,選項(xiàng)D正確。2.如圖所示,質(zhì)量m=0.5 kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37、寬度l=1 m的光滑絕緣框架上,磁場(chǎng)方向垂直于框架平面向下(磁場(chǎng)僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中,電源的電動(dòng)勢(shì)E=8 V、內(nèi)阻r=1 ,額定功率為8 W、額定電壓為4 V的電動(dòng)機(jī)M正常工作。取sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度大小g取10 m/s2,則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.2 TB.1.73 TC.1.5 TD.1 T答案C解析電動(dòng)機(jī)M正常工作時(shí)的電流I1=P1U=2A,電源內(nèi)阻上的電壓U=E-U=8V-4V=4V,根據(jù)歐姆定律得干路中的電流I=Ur=4A,通過導(dǎo)體棒的電流I2=I-I1=2A,導(dǎo)體棒受力平衡,有BI2l=mgsin37,得B=1.5T,只有選項(xiàng)C正確。3.如圖所示,兩個(gè)圓形線圈P和Q懸掛在光滑絕緣桿上,通以方向相同的電流,若I1>I2,P、Q受到安培力大小分別為F1和F2,則P和Q()A.相互吸引,F1>F2B.相互排斥,F1>F2C.相互排斥,F1=F2D.相互吸引,F1=F2答案D解析由于P、Q通以同向電流,據(jù)“同向電流相吸,異向電流相斥”可知,P、Q是相互吸引的,P、Q之間的相互吸引力遵循牛頓第三定律,總是等大、反向。4.奧斯特在研究電流的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí),將一根長(zhǎng)直導(dǎo)線南北放置在小磁針的正上方,導(dǎo)線不通電時(shí),小磁針在地磁場(chǎng)作用下靜止時(shí)N極指向北方,如圖所示。現(xiàn)在導(dǎo)線中通有沿南向北的恒定電流I,小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)后再次靜止時(shí)N極指向()A.北方B.西方C.西偏北方向D.北偏東方向答案C解析在導(dǎo)線中通有沿南向北的恒定電流I,由安培定則可判斷出通電導(dǎo)線下方產(chǎn)生了由東指向西的磁場(chǎng),根據(jù)磁場(chǎng)疊加原理,二者的合磁場(chǎng)方向沿西北方向,所以小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)后再次靜止時(shí)N極指向?yàn)槲髌狈较?選項(xiàng)C正確。5.如圖所示,現(xiàn)有四條完全相同的垂直于紙面放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線,橫截面分別位于一正方形abcd的四個(gè)頂點(diǎn)上,直導(dǎo)線分別通有方向垂直于紙面向里、大小分別為Ia=I、Ib=2I、Ic=3I、Id=4I的恒定電流。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍距離為r處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=kIr,式中常量k>0,I為電流大小。忽略電流間的相互作用,若電流Ia在正方形的幾何中心O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則O點(diǎn)處實(shí)際的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向?yàn)?)A.22B,方向由O點(diǎn)指向ad中點(diǎn)B.22B,方向由O點(diǎn)指向ab中點(diǎn)C.10B,方向垂直于紙面向里D.10B,方向垂直于紙面向外答案A解析由題意,直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流的大小成正比,與距直導(dǎo)線的距離成反比。應(yīng)用安培定則并結(jié)合平行四邊形定則,可知A選項(xiàng)正確。6.一通電直導(dǎo)線與x軸平行放置,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與xOy坐標(biāo)平面平行,導(dǎo)線受到的安培力為F。若將該導(dǎo)線做成34圓環(huán),放置在xOy坐標(biāo)平面內(nèi),如圖所示,并保持通電的電流不變,兩端點(diǎn)a、b連線也與x軸平行,則圓環(huán)受到的安培力大小為()A.FB.23FC.223FD.323F答案C解析根據(jù)安培力公式,安培力F與導(dǎo)線長(zhǎng)度l成正比,若將該導(dǎo)線做成34圓環(huán),由l=342R,解得圓環(huán)的半徑R=2l3,34圓環(huán)a、b兩點(diǎn)之間的距離l=2R=22l3。由Fl=Fl,解得F=223F,選項(xiàng)C正確。7.如圖所示,把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方,導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí),導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升答案A解析(1)電流元法如圖所示,把直線電流等效為AO、OO、OB三段(OO段極短)電流元,由于OO段電流方向與該處磁場(chǎng)方向平行,所以不受安培力作用;AO段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向上,根據(jù)左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外;OB段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于紙面向里。綜上可知導(dǎo)線將以O(shè)O段為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)。(2)特殊位置法把導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90的特殊位置來分析,根據(jù)左手定則判得安培力方向向下,故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)。綜上所述,A正確。二、多項(xiàng)選擇題8.指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針,下列說法正確的是()A.指南針可以僅具有一個(gè)磁極B.指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場(chǎng)C.指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線,導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)答案BC解析指南針有N、S兩個(gè)磁極,受到地磁場(chǎng)的作用靜止時(shí)S極指向南方,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;指南針有磁性,可以與鐵塊相互吸引,選項(xiàng)C正確;由奧斯特實(shí)驗(yàn)可知,小磁針在通電導(dǎo)線放置位置合適的情況下,會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.均勻帶電的薄圓盤的右側(cè),用拉力傳感器A、B水平懸掛一根通電導(dǎo)線ab,電流方向由a到b,導(dǎo)線平行于圓盤平面。圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),與圓盤靜止時(shí)相比,拉力傳感器的示數(shù)增大了,懸線仍然豎直,則下列說法正確的是()A.圓盤帶正電荷B.圓盤帶負(fù)電荷C.若增大圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,則傳感器示數(shù)減小D.若改變圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向,則傳感器示數(shù)減小答案AD解析與圓盤靜止時(shí)相比,拉力傳感器的示數(shù)增大,懸線豎直,說明導(dǎo)線所受安培力方向豎直向下,由左手定則可判斷,導(dǎo)線所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右;由安培定則可以判斷,圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)形成的等效電流與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,故圓盤帶正電荷,A正確,B錯(cuò)誤。若增大圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,則等效電流增大,方向不變,產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,傳感器示數(shù)增大,C錯(cuò)誤。若改變圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向,則導(dǎo)線所在位置的磁場(chǎng)方向水平向左,導(dǎo)線所受安培力方向向上,傳感器示數(shù)減小,D正確。10.如圖甲所示,兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置,間距為l,其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒,從t=0時(shí)刻起,棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I,周期為T,最大值為Imax,圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒()甲乙A.一直向右移動(dòng)B.速度隨時(shí)間周期性變化C.受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D.受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功答案ABC解析根據(jù)左手定則知金屬棒在0T2內(nèi)所受安培力向右,大小恒定,故金屬棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng);在T2T內(nèi)金屬棒所受安培力與前半個(gè)周期大小相等、方向相反,金屬棒向右做勻減速運(yùn)動(dòng),一個(gè)周期結(jié)束時(shí)金屬棒速度恰好為零。以后始終向右重復(fù)上述運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B、C正確。在0T2時(shí)間內(nèi),安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,安培力做正功;在T2T時(shí)間內(nèi),安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,安培力做負(fù)功。在一個(gè)周期內(nèi),安培力所做的總功為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.(2017全國(guó)卷)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來,該同學(xué)應(yīng)將()A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉答案AD解析由于矩形線圈是由一根漆包線繞制而成,電流在環(huán)形線圈中通過,把左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉或者把左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉,這樣在半個(gè)周期內(nèi)受到安培力作用而轉(zhuǎn)動(dòng),在另半個(gè)周期內(nèi)靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng),故選項(xiàng)A、D做法可行;把左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,這樣在半個(gè)周期內(nèi)安培力是動(dòng)力,另半個(gè)周期內(nèi)安培力是阻力,阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),故選項(xiàng)B做法不可行;把左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉,線圈中沒有電流,線圈不受安培力作用,不能轉(zhuǎn)動(dòng),故選項(xiàng)C做法不可行。三、非選擇題12.如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離l=0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角=37,在導(dǎo)軌所在的平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 的直流電源。現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5 ,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10 m/s2,sin 37=0.60,cos 37=0.80。求:(1)通過導(dǎo)體棒的電流;(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小;(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力。答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律I=ER0+r=1.5A。(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小F安=BIl=0.30N。(3)導(dǎo)體棒受力分析如圖所示,將重力正交分解,F1=mgsin37=0.24N,F1<F安,根據(jù)平衡條件mgsin37+Ff=F安,解得Ff=0.06N。13.如圖所示,位于同一個(gè)水平面上的兩根平行金屬導(dǎo)軌,放置在斜向左上、與水平面成角的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一根質(zhì)量為m的通有恒定電流I的金屬條在導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌間距離為l,金屬條與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。(1)金屬條以速度v做勻速運(yùn)動(dòng),求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;(2)為了使金屬條盡快運(yùn)動(dòng)距離x,可通過改變磁場(chǎng)的方向來實(shí)現(xiàn),求改變磁場(chǎng)方向后,金屬條運(yùn)動(dòng)位移x的過程中安培力對(duì)金屬條所做的功。答案(1)mgIl(sin+cos)(2)mgx2+1解析(1)對(duì)金屬條受力分析,如圖,F=BIl豎直方向平衡有FN+Fcos=mg,水平方向勻速運(yùn)動(dòng)有Fsin-Ff=0,又Ff=FN,聯(lián)立解得B=mgIl(sin+cos)。(2)金屬條盡快運(yùn)動(dòng)距離x,則加速度最大。對(duì)金屬條水平方向應(yīng)用牛頓第二定律有Fsin-Ff=ma,又Ff=FN=(mg-Fcos),解得a=F(sin+cos)m-g。改變磁場(chǎng)的方向,安培力的大小不變,方向改變。由數(shù)學(xué)知識(shí)可知,a最大時(shí)有tan=1此時(shí)B=mgIl2+1在此過程中安培力做功W=BIlsinx,解得W=mgx2+1。