2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時提升練23 磁場及其對電流的作用

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1、課時提升練(二十三)　磁場及其對電流的作用 A組　對點訓(xùn)練——鞏固基礎(chǔ)知識 題組一　磁場的疊加 1．在磁感應(yīng)強度為B0、方向豎直向上的勻強磁場中，水平放置一根通電長直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里．如圖8-1-14所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中(　　) 圖8-1-14 A．c、d兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 B．a(chǎn)、b兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 C．c點的磁感應(yīng)強度的值最小 D．b點的磁感應(yīng)強度的值最大 【解析】　通電直導(dǎo)線在c點的磁感應(yīng)強度方向與B0的方向相反，b、d兩點的電流磁場與B0垂直，a點電流磁場與B0同向，由磁場的疊加知c點的合

2、磁感應(yīng)強度最小． 【答案】　C 2．在等邊三角形的三個頂點a、b，c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖8-1-15所示．過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向(　　) 圖8-1-15 A．與ab邊平行，豎直向上 B．與ab邊平行，豎直向下 C．與ab邊垂直，指向左邊 D．與ab邊垂直，指向右邊 【解析】　解法一　根據(jù)直線電流的安培定則，a、b在c處所激發(fā)的磁場方向分別如圖中Ba、Bb所示，應(yīng)用平行四邊形定則可知c導(dǎo)線所在處的合磁場方向如圖所示．根據(jù)左手定則可知安培力F安的方向與a、b連線垂直，指向左邊． 解法二　根據(jù)同向電流相互吸引、反向電流相

3、互排斥的特點，可判斷導(dǎo)線a、b對導(dǎo)線c的安培力均為吸引力，再由平行四邊形定則可知c導(dǎo)線所受合力的方向與ab邊垂直，水平向左，C正確． 【答案】　C 題組二　安培力的大小和方向 3．如圖8-1-16所示，用兩根相同的細繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN，電流I的方向為從M到N，繩子的拉力均為F.為使F＝0，可能達到要求的方法是(　　) 圖8-1-16 A．加水平向右的磁場 B．加水平向左的磁場 C．加垂直紙面向里的磁場 D．加垂直紙面向外的磁場 【解析】　要使繩子的拉力均為0，根據(jù)平衡條件知導(dǎo)線所受安培力應(yīng)豎直向上，由左手定則知，應(yīng)加垂直紙面向里的磁場． 【答案】　C 4

4、．如圖8-1-17所示，一個邊長為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，若通以如圖所示方向的電流(從A點流入，從C點流出)，電流大小為I，則關(guān)于金屬框所受安培力的情況，下列說法正確的是(　　) 圖8-1-17 A．金屬框所受安培力大小為0 B．金屬框所受安培力大小為BIL，方向垂直AC沿紙面向上 C．金屬框所受安培力大小為BIL，方向垂直AC沿紙面向下 D．金屬框所受安培力大小為2BIL，方向垂直AC沿紙面向上 【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

5、屬框可以看做兩根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F＝BIL，另外根據(jù)左手定則，可知整個三角形金屬框所受的安培力的方向垂直AC沿紙面向上，所以選項B正確． 【答案】　B 題組三　安培力作用下的綜合分析 5．(多選)如圖8-1-18所示，通電導(dǎo)體棒靜止于水平導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m，長為L，通過的電流大小為I且垂直紙面向里，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)軌平面成θ角，則導(dǎo)體棒受到的(　　) 圖8-1-18 A．安培力大小為BIL B．安培力大小為BILsin θ C．摩擦力大小為BILsin θ D．支持力大小為mg－BILcos θ 【解析】　根據(jù)安培力計

6、算公式，F(xiàn)＝BIL，A正確，B錯誤；導(dǎo)體棒受力如圖所示，根據(jù)平衡條件，F(xiàn)f＝BIL sin θ，C正確；FN＝mg＋BILcos θ，D錯誤． 【答案】　AC 6．(湖北省咸寧市2020屆摸底)如圖8-1-19所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤的讀數(shù)為FN1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖當(dāng)加上電流后，臺秤的示數(shù)為FN2，則下列說法正確的是(　　) 圖8-1-19 A．FN1>FN2，彈簧長度將變長 B．FN1>FN2，彈簧長度將變短 C．FN1

7、將變短 【解析】　以通電導(dǎo)線為研究對象，由左手定則可知，通電導(dǎo)線在磁場中受到斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知條形磁鐵受到通電導(dǎo)線的磁場力為斜向左上方．該力產(chǎn)生對條形磁鐵向上提拉和向左壓縮彈簧的效果，則臺秤示數(shù)變小，彈簧被壓縮，選項B正確． 【答案】　B 7．一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，如圖8-1-20所示．當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈L1將(　　) 圖8-1-20 A．不動 B．順時針轉(zhuǎn)動 C．逆時針轉(zhuǎn)動 D．在紙面內(nèi)平動 【解析】　環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形

8、電流同向平行為止，據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動． 【答案】　B B組　深化訓(xùn)練——提升應(yīng)考能力 8．如圖8-1-21所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖所示．當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是(　　) 圖8-1-21 A．豎直向上　　　　 B．豎直向下 C．水平向里 D.水平向外 【解析】　由于帶負電的圓盤順時針方向旋轉(zhuǎn)，形成的等效電流為逆時針方向，所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上．由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里，故C正確． 【答案】　C 9．已知地磁場的水

9、平分量為B，利用這一值可以測定某一弱磁場的磁感應(yīng)強度，如圖8-1-22所示為測定通電線圈中央一點的磁感應(yīng)強度的實驗，實驗方法： 圖8-1-22 ①先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內(nèi)，中央放一枚小磁針，N極指向北方；②給線圈通電，此時小磁針N極指北偏東θ角后靜止，由此可以確定線圈中電流方向(由東向西看)與線圈中央的合磁感應(yīng)強度分別為(　　) A．順時針；　　　 B．順時針； C．逆時針； D.逆時針； 【解析】　由于合磁場的方向北偏東θ角，地磁場的水平分量為B向北，根據(jù)平行四邊形定則，線圈中央的合磁感應(yīng)強度大小為，通電線圈中央一點的磁場水平向東，結(jié)合安培定則，可判斷線圈中

10、電流方向(由東向西看)為逆時針方向，C正確． 【答案】　C 10．(2020·啟東模擬)如圖8-1-23所示，在豎直向下的恒定勻強磁場中有一光滑絕緣的圓軌道，一重為G的金屬導(dǎo)體MN垂直于軌道橫截面水平放置，在導(dǎo)體中通入電流I，使導(dǎo)體在安培力的作用下以恒定的速率v從A點運動到C點，設(shè)導(dǎo)體所在位置的軌道半徑與豎直方向的夾角為θ，安培力的瞬時功率為P，則從A到C的過程中，下列有關(guān)說法正確的是(　　) 圖8-1-23 A．電流方向從N指向M B．I∝cot θ C．P∝cos θ D．P∝sin θ 【解析】　由于安培力方向始終水平向左，根據(jù)左手定則知電流方向從M指向N，A錯誤；因

11、為導(dǎo)體棒做勻速圓周運動，所以有Gsin θ＝F安 cosθ＝ILBcos θ，故I＝tan θ，即I∝tan θ，B錯誤；又P＝F安 vcosθ＝Gvsin θ，所以P∝sin θ，C錯誤、D正確． 【答案】　D 11.(2020·長沙一中檢測)如圖8-1-24所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L＝0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B＝0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場．金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E＝4.5 V、內(nèi)阻r＝0.50 Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質(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

12、導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0＝2.5 Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求： 圖8-1-24 (1)通過導(dǎo)體棒的電流； (2)導(dǎo)體棒受到的安培力大?。? (3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力大?。? 【解析】　(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝＝1.5 A. (2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安＝BIL＝0.30 N. (3)導(dǎo)體棒受力如圖，將重力正交分解 F1＝mgsin 37°＝0.24 N F1＜F安，根據(jù)平衡條件 mgsin 37°＋f＝F安，解得：f＝0.06 N. 【答案】　(1)1.5 A

13、　(2)0.30 N　(3)0.06 N 12.載流長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強度大小為B＝，式中常量k>0，I為電流強度，r為距導(dǎo)線的距離．在水平長直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通以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8-1-25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(dāng)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(dāng)MN內(nèi)電流強度為I2時，兩細線內(nèi)的張力均大于T0. 圖8-1-25 (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的電流時，線框受到的安培力F1與F2大小之比． 【解析】　(1)根據(jù)同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，且距離導(dǎo)線越近，相互作用力越大，可知，I1的方向向左，I2的方向向右． (2)當(dāng)MN中的電流強度為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． ＝ 【答案】　(1)I1的方向向左，I2的方向向右　(2)