2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十六）磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

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1、2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十六）磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 一、單項(xiàng)選擇題 1. (xx·深圳期末)指南針是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時(shí)，其N極指向如圖1虛線(南北向)所示，若某一條件下該指南針靜止時(shí)N極指向如圖實(shí)線(N極北偏東向)所示。則以下判斷正確的是(　　) 圖1 A．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通有東向西的電流 B．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通有西向東的電流 C．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流 D．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有南向北的電流 2．(xx·龍巖質(zhì)檢)已知龍巖市區(qū)地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

2、B約為4.0×10－5 T，其水平分量約為3.0×10－5 T。若龍巖市區(qū)一高層建筑安裝了高50 m的豎直金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，當(dāng)帶有正電的烏云經(jīng)過(guò)避雷針的上方時(shí)，經(jīng)避雷針開(kāi)始放電，某一時(shí)刻的放電電流為1.0×105 A，此時(shí)金屬桿受到地磁場(chǎng)對(duì)它的安培力方向和大小分別為(　　) A．方向向東，大小約為150 N B．方向向東，大小約為200 N C．方向向西，大小約為150 N D．方向向西，大小約為200 N 3．(xx·北京海淀測(cè)試)如圖2是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力因素”的實(shí)驗(yàn)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、3、4懸掛起來(lái)，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(qiáng)磁場(chǎng)，最初導(dǎo)線1、4接在直流電源上，電源沒(méi)有在圖中畫(huà)出。關(guān)于接通電源時(shí)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列敘述正確的是(　　) 圖2 A．改變電流方向同時(shí)改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向?qū)?huì)改變 B．僅改變電流方向或者僅改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向一定改變 C．增大電流同時(shí)改變接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線，接通電源時(shí)，導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度一定增大 D．僅拿掉中間的磁鐵，導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度不變 4．(xx·上海高考)如圖3，通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)MN中電流突然減小時(shí)，線圈所受安培力的合

4、力方向(　　) 圖3 A．向左 B．向右 C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向里 5.如圖4，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2且I1>I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是(　　) 圖4 A．a(chǎn)點(diǎn)　　　　　　　 　B．b點(diǎn) C．c點(diǎn) D．d點(diǎn) 二、多項(xiàng)選擇題 6. (xx·江西省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖5所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)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θ角(環(huán)面軸線為

5、豎直方向)。若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì) 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2BIR D．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ 7．(xx·海南高考)圖6中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b和導(dǎo)軌兩端e、f分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖6 A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng) B．若a

6、接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng) C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng) D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng) 8.如圖7所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖7 A．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大 B．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大 C．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為 D．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B

7、的最大值為 三、非選擇題 9.如圖8所示，MN是一根長(zhǎng)為l＝10 cm，質(zhì)量m＝50 g的金屬棒，用兩根長(zhǎng)度也為l的細(xì)軟導(dǎo)線將導(dǎo)體棒MN水平吊起，使導(dǎo)體棒處在B＝ T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，未通電流時(shí)，細(xì)導(dǎo)線在豎直方向，通入恒定電流后，金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的最大偏角θ＝37°，求金屬棒中恒定電流的大小。 圖8 10.水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L＝0.2 m，接有電源電動(dòng)勢(shì)E＝3 V，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T。導(dǎo)體棒ab的電阻R＝6 Ω，質(zhì)量m＝10 g，垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好，求合上開(kāi)關(guān)的瞬間。 圖9 (1)金屬棒受到安培

8、力的大小和方向； (2)金屬棒的加速度。 11．(xx·太原五中測(cè)試)粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線MN的兩端懸掛在兩根相同的輕質(zhì)彈簧下邊，MN恰好在水平位置(如圖10)。已知MN的質(zhì)量m＝10 g，MN的長(zhǎng)度l＝49 cm，沿水平方向與MN垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T。(取g＝9.8 m/s2) 圖10 (1)要使兩根彈簧能處于自然狀態(tài)，既不被拉長(zhǎng)，也不被壓縮，MN中應(yīng)沿什么方向、通過(guò)多大的電流？ (2)若導(dǎo)線中有從M到N方向的、大小為0.2 A的電流通過(guò)時(shí)，兩根彈簧均被拉長(zhǎng)了Δx＝1 mm，求彈簧的勁度系數(shù)。 (3)當(dāng)由N到M方向通過(guò)0.2 A的電流時(shí)，兩根彈

9、簧被拉長(zhǎng)多少？ 答 案 1．選C　若某一條件下該指南針靜止時(shí)N極指向題圖實(shí)線(N極北偏東向)所示，則有一指向東方的磁場(chǎng)，由安培定則，可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流，選項(xiàng)C正確。 2．選A　由安培力公式，金屬桿受到地磁場(chǎng)對(duì)它的安培力大小為F＝BIL＝3.0×10－5×1.0×105×50 N＝150 N。由左手定則可判斷出安培力方向?yàn)榉较蛳驏|，選項(xiàng)A正確。 3．選B　由左手定則可知，僅改變電流方向或者僅改變磁場(chǎng)方向，F(xiàn)的方向一定改變，即導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向一定改變，而兩者同時(shí)改變時(shí)，F(xiàn)方向不變，則導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向不變，故B正確，A錯(cuò)誤；由F＝BIL可知，

10、當(dāng)I增大，但L減小時(shí)，F(xiàn)大小不一定改變，C錯(cuò)誤；僅拿掉中間的磁鐵，意味著導(dǎo)體棒受力長(zhǎng)度減小，則F應(yīng)減小，則導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度一定改變，D錯(cuò)誤。 4．選B　因?yàn)閷?dǎo)線MN靠近ab，由圖可知，線圈中等效合磁場(chǎng)為垂直紙面向里，當(dāng)MN中電流減小時(shí)，由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的減小，故線圈向右運(yùn)動(dòng)，所受安培力的合力向右，故只有B項(xiàng)正確。 5．選C　根據(jù)安培定則可知I1和I2電流分別在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪盿c連線向上和向下，由于I1>I2，且I1電流與a點(diǎn)的距離比I2電流與a點(diǎn)距離要小，故B1a>B2a，則a處磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零，A錯(cuò)；兩電流在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直ac連線向下，故B錯(cuò)；

11、I1和I2電流分別在c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪盿c連線向下和向上，且I1電流與c點(diǎn)的距離比I2電流與c點(diǎn)距離要大，故B 1c與B 2c有可能等大反向，C對(duì)；兩電流在d處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向一定成某一夾角，且?jiàn)A角一定不為180°，D錯(cuò)。 6．選ABD　若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)線環(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(shì)，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2πBIRsin θ，選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 7．選BD　若a接正極，b接負(fù)極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上，若e接正極，f接負(fù)極，由左手定則可判斷金屬桿所受安培力方向向左，故向左滑動(dòng)；若

12、e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確。若a接負(fù)極，b接正極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，若e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確。 8．選AC　導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動(dòng)態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，A對(duì)、B錯(cuò)；剛開(kāi)始安培力F最小，有sin α＝，所以此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為，C對(duì)；最后安培力最大，有F＝mg，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為，D錯(cuò)。 9．解析：金屬棒向外偏

13、轉(zhuǎn)的過(guò)程中，受重力mg、導(dǎo)線拉力FT、安培力F共三個(gè)力的作用，其中導(dǎo)線的拉力不做功，由動(dòng)能定理得：WF＋WG＝0 其中WF＝Flsin θ＝BIl2sin θ， WG＝－mgl(1－cos θ) 金屬棒中的電流為I＝ 解得：I＝5 A 答案：5 A 10．解析：(1)閉合電鍵的瞬間，回路中的電流 I＝＝ A＝0.5 A ab棒所受安培力 F安＝BIL＝0.1 N 由左手定則知方向水平向右 (2)由牛頓第二定律知 a＝＝10 m/s2 方向水平向右 答案：(1)0.1 N　水平向右　(2)10 m/s2　方向水平向右 11．解析：(1)只有MN受到的安培力方向豎直向

14、上且等于MN的重力時(shí)，兩根彈簧才能處于自然狀態(tài)。根據(jù)左手定則，MN中的電流方向應(yīng)由M到N，電流的大小由mg＝BIl求得 I＝＝ A＝0.4 A (2)導(dǎo)線中通過(guò)由M到N方向的電流時(shí)，受到豎直向上的安培力作用，被拉長(zhǎng)的兩根彈簧對(duì)MN有豎直向上的拉力，MN受到豎直向下的重力，平衡時(shí)有： BI1l＋2kΔx＝mg 可得彈簧的勁度系數(shù) k＝＝N/m＝24.5 N/m (3)當(dāng)電流方向由N向M時(shí)，MN所受安培力豎直向下，平衡時(shí)有： 2kΔx′＝mg＋BI2l 由此式可求出兩根彈簧被拉伸的長(zhǎng)度 Δx′＝＝ m＝0.003 m 答案：(1)0.4 A　方向是M到N (2)24.5 N/m (3)0.003 m