2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時沖關(guān)三十一 磁場及其對電流的作用（含解析）新人教版

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1、磁場及其對電流的作用 [A級－基礎(chǔ)練] 1．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則(　　 ) A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba＜Bb C．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 解析：A　[磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強度的大小，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；安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強度的大小、I、L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯誤．] 2．中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁

2、石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖．結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是(　　) A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近 C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 解析：C　[根據(jù)題意可得，地理南北極與地磁場存在一個夾角，為磁偏角，故兩者不重合，A正確；地磁南極在地理的北極附近，地磁北極在地理南極附近，B正確；由于地磁場磁場方向沿磁感線切線方向，故只有赤道處才與地面平行，C錯誤；在赤道處磁場方向水平，而射線是帶電的粒子

3、，運動方向垂直磁場方向，根據(jù)左手定則可得射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子與地磁場的磁感線不平行，會受到洛倫茲力作用，D正確．] 3．(2019·棗莊模擬)如圖所示，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．當圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是(　　) A．豎直向上　　　　　　 B．豎直向下 C．水平向里 D．水平向外 解析：C　[從上向下看，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，選項C正確．] 4．將長為

4、L的導(dǎo)線彎成六分之一圓弧，固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強磁場中，兩端點A、C連線豎直，如圖所示．若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是(　　) A．ILB，水平向左 B．ILB，水平向左 C.，水平向右 D.，水平向左 解析：D　[弧長為L，圓心角為60°，則弦長：AC＝，導(dǎo)線受到的安培力：F＝BI·AC＝，由左手定則可知，導(dǎo)線受到的安培力方向水平向左，故D正確．] 5．(多選)如圖，兩根平行長直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l.關(guān)于這三點處的磁感應(yīng)強度，

5、下列判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)處的磁感應(yīng)強度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應(yīng)強度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強度方向相同 D．b處的磁感應(yīng)強度為零 解析：AD　[由安培定則可以判斷，a、c兩處的磁場是兩電流在a、c處產(chǎn)生的磁場的疊加，但a距離兩導(dǎo)線比c近，故a處的磁感應(yīng)強度比c處的大，A正確；b、c與右側(cè)電流距離相同，故右側(cè)電流對此兩處的磁場等大反向，但因為左側(cè)電流對此兩處有大小不同、方向相同的磁場，故b、c兩處的磁感應(yīng)強度大小不相等，B錯誤；由安培定則可知，a處磁場垂直于紙面向里，c處磁場垂直于紙面向外，C錯誤；b與兩導(dǎo)線距離相等，故兩磁場疊加為零，D正確．] 6

6、．如圖，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Ω.已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3 cm，重力加速度大小g取10 m/s2.判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量． 解析：依題意，開關(guān)閉合后，電流方向從b到a，由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向豎直向下． 開關(guān)斷開時，兩彈簧各自相對于其原長的伸長量為Δl

7、1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡條件得：2kΔl1＝mg?、伲街衜為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大?。? 開關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力的大小為F＝IBL?、冢街蠭是回路電流，L是金屬棒的長度，兩彈簧各自再伸長了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得 2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F?、? 由歐姆定律有E＝IR　④ 式中E是電池的電動勢，R是電路總電阻．聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得：m＝0.01 kg. 答案：豎直向下　0.01 kg [B級－能力練] 7．(2019·遼寧沈陽四校協(xié)作體聯(lián)考)已知通電長直導(dǎo)線周圍某點的磁感應(yīng)強度B＝k，即磁

8、感應(yīng)強度B與導(dǎo)線中的電流I成正比、與該點到導(dǎo)線的距離r成反比．如圖所示，兩根平行長直導(dǎo)線相距為R，通以大小、方向均相同的電流．規(guī)定磁場方向垂直于紙面向里為正，在0～R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強度B隨r變化的圖線可能是(　　) 解析：C　[根據(jù)安培定則和磁場的疊加可知，在0～R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強度的方向先垂直于紙面向里后垂直于紙面向外，大小先減小后增大．滿足該特點的只有選項C.] 8．(2019·河南八市重點高中聯(lián)考)(多選)如圖所示，無限長水平直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I，導(dǎo)線正下方固定一正方形線框，線框中也通有沿順時針方向的恒定電流I，線框的邊長為L，線框上邊與直導(dǎo)線平行，且到直導(dǎo)線的距離也為L

9、，已知在長直導(dǎo)線的磁場中距長直導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強度大小為B＝k，線框的質(zhì)量為m，則釋放線框的一瞬間，線框的加速度可能為(　　) A．0 B.－g C.－g D．g－ 解析：AC　[線框上邊受到的安培力大小為F1＝kIL＝kI2，方向向上，線框下邊受到的安培力大小為F2＝kIl＝kI2，方向向下，若F1＝F2＋mg，則加速度為零，A項正確；若F1大于F2＋mg，則加速度向上，大小為a1＝＝－g，B項錯誤，C項正確；若F1小于F2＋mg，則加速度向下，大小為a2＝g－，D項錯誤．] 9．(2017·全國卷Ⅱ)(多選)某同學(xué)自制的簡易電動機示意圖如圖所示．矩形線圈由一根漆包線繞制而成

10、，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸．將線圈架在兩個金屬支架之間，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 解析：AD　[如果將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，則線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動起來，每轉(zhuǎn)一周安培力驅(qū)動一次，可保證線圈不斷地轉(zhuǎn)動，A項正確；如果左、右轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，不能保證線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去

11、，B項錯誤；如果僅左轉(zhuǎn)軸的上側(cè)絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸的下側(cè)絕緣漆刮掉，則線圈中不可能有電流，因此線圈不可能轉(zhuǎn)動，C項錯誤；如果左轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，右轉(zhuǎn)軸僅下側(cè)的絕緣漆刮掉效果與A項相同，因此D項正確．] 10．(2019·河北衡水中學(xué)調(diào)研)(多選)在傾角θ＝30°的絕緣斜面上，固定一光滑金屬框，寬l＝0.5 m，接入電動勢E＝6 V、內(nèi)阻r＝0.5 Ω的電池，垂直框面放置一根質(zhì)量m＝0.2 kg的金屬棒ab，金屬棒接入電路的電阻R0的阻值為0.2 Ω，整個裝置放在磁感應(yīng)強度B＝1.0 T、方向垂直于框面向上的勻強磁場中，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值使金屬棒靜止在框架上，如圖所示．則下列說法正確

12、的是(框架的電阻與摩擦不計，框架與金屬棒接觸良好，g取10 m/s2)(　　) A．金屬棒受到的安培力的大小為1 N B．通過金屬棒的電流強度I的大小為2 A C．滑動變阻器R接入電路的阻值為R＝3 Ω D．電源的輸出功率為P＝10 W. 解析：ABD　[對金屬棒受力分析如圖，F(xiàn)＝mgsin 30°＝1 N，A正確；F＝BIl，得電路中電流I＝＝2 A，B正確；由閉合電路歐姆定律得I＝，解得R＝2.3 Ω，C錯誤；電源的輸出功率P輸出＝EI－I2r＝10 W，D正確．] 11．(2017·全國卷Ⅰ)(多選)如圖，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流

13、I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說法正確的是(　　) A．L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶ D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為∶∶1 解析：BC　[因三根導(dǎo)線中電流相等、兩兩等距，則由對稱性可知兩兩之間的作用力大小均相等．因平行電流間同向吸引、反向排斥，各導(dǎo)線受力如圖所示，由圖中幾何關(guān)系可知，L1所受磁場作用力F1的方向與L2、L3所在平面平行，L3所受磁場作用力F3的方向與L1、L2所在平面垂直，A錯誤，

14、B正確．設(shè)單位長度的導(dǎo)線兩兩之間作用力的大小為F，則由幾何關(guān)系可得L1、L2單位長度所受的磁場作用力大小為2Fcos 60°＝F，L3單位長度所受的磁場作用力大小為2Fcos 30°＝F，故C正確，D錯誤．] 12．如圖所示，U形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37°角，金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長度為0.5 m，質(zhì)量為0.2 kg，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.1.空間存在豎直向上的磁感應(yīng)強度為2 T的勻強磁場．要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則ab中的電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 解析：先畫出

15、金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使導(dǎo)線所受的摩擦力方向發(fā)生變化． 由平衡條件可知，當電流較小時，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所示． 則mgsin θ＝μ(mgcos θ＋Fsin θ)＋Fcos θ， 又F＝BI1L，得I1＝＝1.21 A. 當電流較大時，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙所示．則 mgsin θ＋μ(mgcos θ＋Fsin θ)＝Fcos θ， 又F＝BI2L，I2＝＝1.84 A. 所以1.21 A≤I≤1.84 A. 答案：1.21 A≤I≤1.84 A 8