2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)24 磁場的描述 磁場對電流的作用（含解析）新人教版

課后限時集訓(xùn)(二十四) 磁場的描述 磁場對電流的作用(建議用時：40分鐘)基礎(chǔ)對點(diǎn)練題組一：安培定則、磁場的疊加1磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()Aa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba>BbBa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba<BbC同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小A磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、I、L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯誤；由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb，所以A正確，B錯誤。2.(2019·鄭州模擬)如圖所示，兩根無限長導(dǎo)線均通以恒定電流I，兩根導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸非常接近，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的、半徑相同的一段圓弧，規(guī)定垂直于紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場，此時兩根導(dǎo)線在坐標(biāo)原點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下列四個選項(xiàng)中均有四根同樣的、通以恒定電流I的無限長導(dǎo)線，O處磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的是()ABCDA由磁場的疊加可知A圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；B圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B；C圖中O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B；D圖中，O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。3(2019·邵陽模擬)如圖甲所示，a、b兩平行直導(dǎo)線中通有相同的電流，當(dāng)兩通電導(dǎo)線垂直圓平面放置于圓周上，且兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為60°時，圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。如圖乙所示，c導(dǎo)線中通有與a、b導(dǎo)線完全相同的電流，a、b、c垂直圓平面放置在圓周上，且a、b兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為120°，b、c兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為30°，則此時圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()甲乙AB BBC0DBA當(dāng)a、b兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為60°時，它們在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖甲所示，設(shè)BaBbB1，則有B2B1cos 30°B1。當(dāng)a、b兩導(dǎo)線與圓心連線夾角為120°時，如圖乙所示，它們在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和為BB1，再與c導(dǎo)線在圓心處產(chǎn)生的磁場疊加后磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和為B1，因此圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，A選項(xiàng)正確。甲乙題組二：導(dǎo)體(磁體)間的相對運(yùn)動問題4(2019·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(O為L2的中心)，各自的電流方向如圖所示。下列哪種情況將會發(fā)生()A因L2不受磁場力的作用，故L2不動B因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡，故L2不動CL2繞軸O按順時針方向轉(zhuǎn)動DL2繞軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動D由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1上方的磁場的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，且離導(dǎo)線L1越遠(yuǎn)的地方，磁場越弱，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)的下方磁場較強(qiáng)，則安培力較大，因此L2繞固定轉(zhuǎn)軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動，故D正確。5(多選)(2019·濟(jì)南模擬)如圖所示，在水平桌面上放置一個螺線管，螺線管正上方左側(cè)用絕緣細(xì)線吊著一根通電直導(dǎo)線，電流垂直于紙面向里，閉合開關(guān)后，細(xì)線偏離豎直方向一個角度，螺線管仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確的是()A細(xì)線向右偏B細(xì)線向左偏C桌面對螺線管的支持力減小，摩擦力向右D桌面對螺線管的支持力增大，摩擦力向左BD閉合開關(guān)后，螺線管產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線處的方向?yàn)樾毕蜃笙路剑勺笫侄▌t知導(dǎo)線受到斜向左上方的安培力，所以細(xì)線向左偏，選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B正確；由牛頓第三定律可知，導(dǎo)線對螺線管的作用力斜向右下方，桌面對螺線管的支持力增大，螺線管有向右運(yùn)動的趨勢，桌面對螺線管的摩擦力向左，選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確。6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，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時，導(dǎo)線的運(yùn)動情況是(從上往下看)()A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升甲乙A如圖甲所示，把直線電流等效為無數(shù)小段，中間的點(diǎn)為O點(diǎn)，選擇在O點(diǎn)左側(cè)S極右上方的一小段為研究對象，該處的磁場方向指向左下方，由左手定則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點(diǎn)左側(cè)的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力，把各段電流元受到的力合成，則O點(diǎn)左側(cè)導(dǎo)線受到垂直紙面向里的安培力；同理判斷出O點(diǎn)右側(cè)的導(dǎo)線受到垂直紙面向外的安培力。因此，由上向下看，導(dǎo)線沿順時針方向轉(zhuǎn)動。分析導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時的情形。如圖乙所示，導(dǎo)線中的電流向外，由左手定則可知，導(dǎo)線受到向下的安培力。由以上分析可知，導(dǎo)線在順時針轉(zhuǎn)動的同時向下運(yùn)動。選項(xiàng)A正確。題組三：安培力及安培力作用下的平衡運(yùn)動問題7(2019·溫州模擬)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B安培力的方向總是垂直于磁場的方向C安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话隑根據(jù)左手定則可知，安培力方向與磁場和電流組成的平面垂直，即與電流和磁場方向都垂直，故A錯誤，B正確；磁場與電流不垂直時，安培力的大小為FBILsin ，則安培力的大小與通電導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，故C錯誤；將直導(dǎo)線在垂直于磁場方向的平面內(nèi)從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小變?yōu)樵瓉淼?，故D錯誤。8(2019·重慶模擬)均勻帶正電的薄圓盤的右側(cè)，用絕緣細(xì)線A、B掛一根水平通電直導(dǎo)線ab，電流方向由a到b，導(dǎo)線平行于圓盤平面?，F(xiàn)圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動(電荷隨著圓盤一起轉(zhuǎn)動，可視為形成了一圈一圈的環(huán)形電流)，細(xì)線仍然豎直，與圓盤靜止時相比，下列說法正確的是()A細(xì)線上的張力變大B細(xì)線上的張力變小C細(xì)線上的張力不變D若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向，細(xì)線上的張力變大A圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生環(huán)形電流，在導(dǎo)體棒ab處會產(chǎn)生磁場，根據(jù)右手螺旋定則可知，磁場垂直于ab向右，根據(jù)左手定則可知，受到的安培力豎直向下，根據(jù)共點(diǎn)力平衡可知，細(xì)線所受到的張力變大，故A正確。9如圖所示，一個半徑為R的導(dǎo)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(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導(dǎo)電圓環(huán)上通有如圖所示的恒定電流I，則下列說法不正確的是 ()A導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢B導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin C若導(dǎo)電圓環(huán)上通有如題圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)電圓環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin ，選項(xiàng)A、B、D正確。10.(多選)如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根水平放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF，導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN?，F(xiàn)從t0時刻起，在棒中通以由M到N方向的電流且電流與時間成正比，即Ikt，其中k為常量，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。下列關(guān)于棒的速度、加速度隨時間t變化的關(guān)系中，可能正確的是()A BCDBD考慮到粗糙導(dǎo)軌上存在摩擦力，需要安培力達(dá)到一定數(shù)值，棒才開始加速，A錯誤；從開始運(yùn)動，滿足BILfma，即BLktfma，由關(guān)系式可以看出，a­t圖象為向上傾斜的直線，B正確；由于加速度逐漸增大，v­t圖象中切線的斜率要逐漸增大，C錯誤，D正確?？键c(diǎn)綜合練11(2019·濟(jì)南模擬)如圖所示，金屬梯形框架導(dǎo)軌放置在豎直平面內(nèi)，頂角為，底邊ab長為l，垂直于梯形平面有一個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。在導(dǎo)軌上端再放置一根水平金屬棒cd，其質(zhì)量為m，導(dǎo)軌上接有電源，使abcd構(gòu)成回路，回路電流恒為I，cd棒恰好靜止。已知金屬棒和導(dǎo)軌之間接觸良好，不計(jì)摩擦阻力，重力加速度為g，求：(1)cd棒所受的安培力；(2)cd棒與ab邊之間高度差h。解析：(1)由平衡條件知，F(xiàn)cdmg，方向豎直向上。(2)設(shè)金屬棒的長度為d，則BIdmg，可得d 設(shè)ab邊與O點(diǎn)的垂直距離為H由幾何關(guān)系知，解得hH在三角形Oab中，tan聯(lián)立解得h。答案：(1)Fcdmg，方向豎直向上(2) 12(2019·渭南質(zhì)檢)如圖所示，電源電動勢為3 V，內(nèi)阻不計(jì)，兩個不計(jì)電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長的細(xì)線上，金屬環(huán)面平行，相距1 m，兩環(huán)分別與電源正、負(fù)極相連?，F(xiàn)將一質(zhì)量0.06 kg、電阻1.5 的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸，兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動，試求在此位置上棒對每一個環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5 m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？解析：棒受到的安培力FBIL，棒中電流為I，代入數(shù)據(jù)解得F0.8 N，對棒受力分析如圖所示(從右向左看)，兩環(huán)支持力的總和為2N，代入數(shù)據(jù)解得N0.5 N由牛頓第三定律知，棒對每一個環(huán)的壓力為0.5 N由圖中幾何關(guān)系有tan ，得53°，棒距環(huán)底的高度為hr(1cos )0.2 m。答案：0.5 N0.2 m- 7 -