專題11 磁場的性質(zhì)、疊加及磁場對電流的作用力

2021年高二期中期末考試試題匯編（選修3-1）專題11磁場的性質(zhì)、疊加及磁場對電流的作用力1.（多選）（2019-2020學(xué)年?青島高二檢測）將一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入一勻強磁場中，下列圖象能正確反映各量間關(guān)系的是（）C D【答案】BC【解析】：磁感應(yīng)強度B與F、I、L無關(guān)，是由磁場本身的性質(zhì)決定的，故B正確，D錯誤；由F=BIL可知，在B一定時，F(xiàn)與IL成正比，故A錯誤，C正確.（2019-2020學(xué)年?河北省邯鄲市高二上學(xué)期期末）相隔一定距離的電荷或磁體間的相互作用是怎樣發(fā)生的？這是一個曾經(jīng)使人感到困惑、引起猜想且有過長期爭論的科學(xué)問題19世紀(jì)以前，不少物理學(xué)家支持超距作用的觀點.英國的邁克爾?法拉第于1837年提出了電場和磁場的概念，解釋了電荷之間以及磁體之間相互作用的傳遞方式，打破了超距作用的傳統(tǒng)觀念.1838年，他用電力線（即電場線）和磁力線（即磁感線）形象地描述電場和磁場，并解釋電和磁的各種現(xiàn)象.下列對電場和磁場的認(rèn)識，正確的是（）法拉第提出的磁場和電場以及電力線和磁力線都是客觀存在的在電場中由靜止釋放的帶正電粒子，一定會沿著電場線運動磁感線上某點的切線方向跟放在該點的通電導(dǎo)線的受力方向一致通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的【答案】D【解析】：電場和磁場均是客觀存在的特殊物質(zhì)；電場線和磁感線是人類為了形象地描述電場和磁場而引入的虛擬的線，實際中并不存在，故A錯誤；電荷的運動取決于初速度和力的方向，故電場線不是電荷在場中的軌跡.只有在點電荷的電場和勻強電場中由靜止釋放的帶正電粒子，一定會沿著電場線運動，故B錯誤；磁感線上某點的切線方向是磁場的方向，通電導(dǎo)線的受力方向不是磁場的方向，故C錯誤；根據(jù)磁場的性質(zhì)可知，通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，故D正確.（多選）（2019-2020學(xué)年?貴州貴陽六中高二下學(xué)期月考）物理學(xué)中，通過引入檢驗電流了解磁場力的特性，對檢驗電流的要求是（）F將檢驗電流放入磁場，測量其所受的磁場力F、導(dǎo)線長度L和通電電流I，應(yīng)用公式B=%，即可測得IL磁感應(yīng)強度B檢驗電流不宜過大FC?公式b=il只能應(yīng)用于勻強磁場ILFD.只要滿足長度L很短、電流很小、將其垂直放入磁場的條件，公式B=〒對任何磁場都適用IL【答案】BD【解析】：檢驗電流的方向要垂直于磁場的方向放置，故A錯誤；用檢驗電流來了解磁場，要求檢驗電流對原來磁場的影響很小，可以忽略，所以導(dǎo)體長度L應(yīng)很短，電流應(yīng)很小，垂直磁場方向放置，只要滿足上F述條件，磁感應(yīng)強度的定義式B=f適用于所有磁場，故C錯誤，B、D正確.IL（2019-2020學(xué)年?浙江省溫州九校高二上學(xué)期期末聯(lián)考）關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是（）由真空中點電荷的電場強度公式E=kQQ可知，當(dāng)，一0時，E一無窮大F由B=f可知，某處的磁感應(yīng)強度大小與放入該處的通電導(dǎo)線所受磁場力F成正比，與導(dǎo)線的IL成反比IL小磁針N極所受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向一小段通電導(dǎo)體在磁場中某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強度一定為零【答案】C【解析】：點電荷的電場強度公式E=kQ適用于真空中、點電荷，當(dāng)'一0時不滿足點電荷的條件，所以不能直接使用，故A錯誤；磁感應(yīng)強度是描述磁場強弱和方向的物理量，是磁場本身性質(zhì)的反映，其大小由磁F場以及磁場中的位置決定，與F、I、L都沒有關(guān)系，B=IL只是磁感應(yīng)強度的定義式，故B錯誤；根據(jù)磁場IL方向的規(guī)定可知，磁感應(yīng)強度的方向就是該處小磁針N極所受磁場力的方向，故C正確；一小段通電導(dǎo)體在磁場中某處不受磁場力作用，可能是由于導(dǎo)線的方向與磁場的方向平行，該處磁感應(yīng)強度不一定為零，故D錯誤.（2019-2020學(xué)年?河南省中原名校（即豫南九校）高二下學(xué)期第一次聯(lián)考）對磁現(xiàn)象的研究中有一種“磁荷觀點”，人們假定，在N極上聚集著正磁荷，在S極上聚集著負(fù)磁荷，由此可以將磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象類比，引入相似的概念，得出一系列相似的定律，例如磁的庫侖定律，磁場強度等.在磁荷觀點中磁場強度定義為：磁場強度的大小等于點磁荷在該處所受磁場力與點磁荷所帶磁荷量的比值，其方向與正磁荷在該處所受磁場力方向相同，若用H表示磁場強度，F(xiàn)表示點磁荷所受磁場力，qm表示磁荷量，則磁場強度可以表示為FTOC\o"1-5"\h\zh=F.以下公式所采取的定義方法與磁場強度不相同的是 （）qmF F Q UE=~ B.B=〒 C.C=% D.E=~,q IL U d【答案】D【解析】：分析題意可知，磁場強度的定義方法為比值定義法，電場強度E=F，磁感應(yīng)強度B=I，電容Cq IL=U，均用到了比值定義來定義物理量，A、B、C選項正確；勻強電場場強與電勢差關(guān)系為U=Ed，E=U不屬于比值定義法，D選項錯誤.5.（多選）（2019-2020學(xué)年?山東濰坊一中高二下學(xué)期檢測）磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，下列說法中正確的是（）a、b兩處的磁感應(yīng)強度大小B<Bba、b兩處的磁感應(yīng)強度大小B>Bb一通電直導(dǎo)線分別放在a、b兩處，所受的安培力大小一定有F<FbD?一通電直導(dǎo)線分別放在a、b兩處，所受的安培力大小可能有F>Fb【答案】AD【解析】在磁場中，磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強度的強弱，分析可知，B<Bb，A選項正確，B選項錯誤；一通電導(dǎo)線所受安培力的大小與導(dǎo)線的放置方向有關(guān)，故安培力的大小關(guān)系可能有Fa<Fb，F(xiàn)a=Fb，也可能F>Fb，C選項錯誤，D選項正確.（2019-2020學(xué)年?湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)高二上學(xué)期期末）兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖甲TOC\o"1-5"\h\z所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流強度為/的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖乙所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管中部的磁感應(yīng)強度的大小為（ ）甲 乙0 B.0.5B C.B D.2B【答案】A【解析】：用雙線繞成的螺線管，雙線中的電流剛好相反，其在周圍空間產(chǎn)生的磁場相互抵消.所以，螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強度為零，A正確.（多選）（2019-2020學(xué)年?寧夏石嘴山第三中學(xué)高二上學(xué)期期末）如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是（）如圖位置時等于BS B.若使框架繞。。'轉(zhuǎn)過60°角，磁通量為2bS若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，磁通量變化量為零 D.若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，磁通量變化量為零【答案】AB【解析】如題圖位置時，磁感線與框架平面垂直，XBS,A正確；當(dāng)框架繞OO'軸轉(zhuǎn)過60°時可以將原圖改畫成從上面向下看的俯視圖，如圖所示，所以^=BSa=BS-cos60°=|BS,B正確；轉(zhuǎn)過90°時，框架由與磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫?，穿過框架的磁通量變化了BS，C錯誤；框架轉(zhuǎn)過180°時，磁感線仍然垂直穿過框架，只不過穿過方向改變了，因而％=BS，%=—BS，△切=|%一%|=2BS，D錯誤.8.（2019-2020學(xué)年?黑龍江大慶鐵人中學(xué)高二下學(xué)期檢測）關(guān)于磁通量的概念，以下說法中正確的是（）磁感應(yīng)強度越大，穿過閉合回路的磁通量也越大穿過線圈的磁通量為零，但磁感應(yīng)強度不一定為零磁通量發(fā)生變化，一定是磁場發(fā)生變化引起的磁感應(yīng)強度越大，線圈面積越大，則磁通量也越大【答案】B【解析】：當(dāng)回路與磁場平行時，沒有磁感線穿過回路，則回路的磁通量小為零，這時磁感應(yīng)強度越大，穿過閉合回路的磁通量不一定越大，故A錯誤；磁通量切為零時，可能回路與磁場平行，則磁感應(yīng)強度不一定為零，故B正確；根據(jù)磁通量^=BSsina，磁通量的變化可能由B、S、a的變化引起，故C錯誤；磁感應(yīng)強度越大，線圈面積越大，磁通量不一定越大，還與回路與磁場方向的夾角有關(guān)，故D錯誤.9.（2019-2020學(xué)年?湖南省株洲市第一中學(xué)高二下學(xué)期月考）如圖所示，四根完全相同的垂直于紙面放置的長直導(dǎo)線，其橫截面分別位于正方形abcd的四個頂點上，直導(dǎo)線分別通有方向垂直于紙面向外、大小分別為I=I，=2L，I=3A，A=4A的恒定電流，已知通電長直導(dǎo)線周圍距離導(dǎo)線為r處磁場的磁感應(yīng)強度大小a0b0c0d0為B=g，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I。在正方形的中心0點產(chǎn)生的磁r a感應(yīng)強度大小為B，則O點處實際的磁感應(yīng)強度大小及方向為（）L 匕4—A.10B，方向垂直于紙面向里 B.10B，方向垂直于紙面向外C.2申B，方向由O點指向bc中點 D.2-投B，方向由O點指向ad中點【答案】C【解析】：電流I在正方形的幾何中心。點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B，根據(jù)B=kI可知，電流Ib、I、Ida bcd在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小分別為2B、3B、4B，根據(jù)安培定則可知，電流Ib在中心O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向由c到a，電流Ic在中心O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向由d到b，電流Id在中心O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向由a到c，根據(jù)矢量的合成法則可知O點處實際的磁感應(yīng)強度大小為2、&B，方向由O點指向bc中點，C選項正確.10.（2019-2020學(xué)年?西南交通大學(xué)附中高二下學(xué)期期中）已知長直線電流產(chǎn)生的磁場中某點的磁感應(yīng)強度滿足B=H其中K為比例系數(shù)，I為電流強度，r為該點到直導(dǎo)線的距離），如圖所示，同一平面內(nèi)有兩根互相平行的長直導(dǎo)線甲和乙，通有大小均為I且方向相反的電流，】、。兩點與兩導(dǎo)線共面，且1點到甲的距離、甲到。點的距離及。點到乙的距離均相等.現(xiàn)測得。點磁感應(yīng)強度的大小為B0=3T，則1點的磁感應(yīng)強度大小為（）I甲乙4 3A.1T B.3T C.2T D.2T【答案】A【解析】：O點的合磁感應(yīng)強度B0=3T，導(dǎo)線甲、乙在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，均為5T，根據(jù)對稱性，導(dǎo)線甲在1點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為1.5T，方向垂直紙面向外，導(dǎo)線乙距1點距離為距O點距離的3倍，故產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為0.5T，方向垂直紙面向里，則1點的磁感應(yīng)強度大小為1T，方向垂直紙面向外，A選項正確.（2019-2020學(xué)年?云南省玉溪市元江一中高二下學(xué)期月考）如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流.1、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且1、b、c、d到O點的距離均相等.關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是（）■EA.O點處的磁感應(yīng)強度為零 B.1、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小、相等、方向相反C.c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小、相等、方向相同D.1、c兩點處的磁感應(yīng)強度的方向不同【答案】C【解析】：由圖可知.兩導(dǎo)線在O點的磁場方向相同，因此O點磁感應(yīng)強度不為零，故A項錯誤；由圖可知，1、b兩點處磁感應(yīng)強度大小、方向都相同，故B項錯誤；由圖可知，c、d兩點處磁感應(yīng)強度大小、方向都相同，故C項正確；由圖可知，O、1、b、c、d五點處磁感應(yīng)強度方向都相同，豎直向下，故D項錯誤.

12.（多選）（2019-2020學(xué)年?山東省濰坊市七中高二下學(xué)期檢測）通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab邊與MN平行.關(guān)于MN的磁場對線框的作用，下列敘述正確的是（）NMNMA.A.線框有兩條邊所受的安培力方向相同線框有兩條邊所受的安培力大小相同C.C.線框所受安培力的合力向左D.線框?qū)⒗@MN轉(zhuǎn)動【答案】BC【解析】通電矩形線框abcd在無限長直通電導(dǎo)線形成的磁場中，受到磁場力的作用，對于ad邊和bc邊，所在的磁場相同，但電流方向相反，所以ad邊、bc邊受磁場力（安培力）大小相同，方向相反，即ad邊和bc邊受合力為零.而對于ab和cd兩條邊，由于在磁場中，離長直導(dǎo)線的位置不同，ab邊近而且由左手定則判斷受力向左，cd邊遠而且由左手定則判斷受力向右，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項正確.13.（2019-2020學(xué)年?煙臺二中期中）如圖所示，在勻強磁場中，AB為長度為2、粗細(xì)均勻的金屬絲，輸出電壓恒定的電源接A、B兩端時，金屬絲受到的安培力為H；若將金屬絲截取一半再彎成一個半圓形，仍然接在剛才的電源兩端，則金屬絲受到的安培力為（）XXXXXXXXxzXxTOC\o"1-5"\h\zF F 2 nA. B.s CrF D.^F4 2 n 2【答案】C【解析】由已知F=BIL，彎成一個半圓形后，半圓的直徑為d=2x￡=￡即金屬絲的有效長度為L'=22nn nL2 2由分析知電流增大為2倍I=21，則F=BI'L'=2BIZ=~BIL=~F故選C.iLiL iL14.（2019-2020學(xué)年?重慶十八中期中）長度為L、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強磁場中，電流方向與磁場方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強度為B，對于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計算正確的是（）【答案】A強度大小均為BJN）A強度大小均為BJN）A.該磁場是勻強磁場C.線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動D.a、b導(dǎo)線受到的安培力的大小總為ILB【解析】：A圖中，導(dǎo)線不和磁場垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場方向上，故F=BILcos0,A正確；B圖中，導(dǎo)線和磁場方向垂直，故F=BIL,B錯誤；C圖中導(dǎo)線和磁場方向垂直，故F=BIL,C錯誤；D圖中導(dǎo)線和磁場方向垂直，故F=BIL,D錯誤.15.（多選）（2019-2020學(xué)年廣東珠海一中期中）圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是輻向分布的，線圈中。、b兩條導(dǎo)線的長均為L，通有方向如圖乙所示的電流I，兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)線圈平面總與磁場方向垂直【答案】CD【解析】：磁場是均勻地輻向分布，越接近轉(zhuǎn)軸，磁場越強.磁感線始終與線圈平面平行，即始終與線圈邊垂直，A、B錯誤；根據(jù)安培力公式知a、b導(dǎo)線受到的安培力的大小總為ILB，D正確；圖示位置，a、b導(dǎo)線受到的安培力的方向分別向上和向下，故線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動，C正確.16.（2019-2020學(xué)年?泰安高二期中）如圖所示，在天花板下用細(xì)線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強度大小為B的水平勻強磁場中，環(huán)與磁場邊界交點A、B與圓心。連線的夾角為120°，此時懸線的張力為F.若圓環(huán)通電，使懸線的張力剛好為零，則環(huán)中電流大小和方向是（）3F 3F A.電流大小^^^，電流萬向沿順時針萬向 B.電流大小為和^，電流萬向沿逆時針萬向3BR 3BR3F 3f 電流大小為號，電流方向沿順時針方向 D.電流大小為M，電流方向沿逆時針方向BR BR【答案】A【解析】：要使懸線拉力為零，則圓環(huán)通電后受到的安培力方向向上，根據(jù)左手定則可以判斷，電流方向應(yīng)沿順時針方向，根據(jù)力的平衡F=BI^3R，求得I=親￡，故A正確，B、C、D錯誤.17.（2019-2020學(xué)年?湖南省婁底市婁星區(qū)高二下學(xué)期期中）如圖所示為電流天平，可用來測定磁感應(yīng)強度.天平的右臂上掛有一匝數(shù)為N的矩形線圈，線圈下端在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里.當(dāng)線圈中通有電流/（方向如圖）時，發(fā)現(xiàn)天平的右端低左端高，下列哪些調(diào)節(jié)方案可以使天平水平平衡（）A.僅減小電流大小 B.僅增大線框的寬度/僅減輕左盤砝碼的質(zhì)量 D.僅增加線圈的匝數(shù)【答案】A【解析】：天平左端高右端低，說明左端輕右端重，要使天平平衡，可以增加左盤砝碼質(zhì)量，也可以減小右盤砝碼質(zhì)量，選項C錯誤；根據(jù)左手定則判斷可知，線圈在磁場中受到豎直向下的安培^F=NBIl，故也可以減小安培力，等效于減小右盤砝碼質(zhì)量，減小安培力可以采取減小電流大小，減小線框的寬度1或者減少線圈的匝數(shù)，選項A正確，B、D錯誤.18.（2019-2020學(xué)年?河南省洛陽市高二下學(xué)檢測）如圖所示，質(zhì)量m=0.5kg、長L=1m的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架向下（磁場范圍足夠大），右側(cè)回路電源電動勢E=8V，內(nèi)電阻r=1Q，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動機正常工作（g=10m/s2），則（）A.回路總電流為2A B.電動機的額定電流為4AC.流經(jīng)導(dǎo)體棒的電流為4A D.磁感應(yīng)強度的大小為1.5T【答案】DE—U8—4【解析】：電動機的正常工作時，有Pm=UIm代入數(shù)據(jù)解得Im=2A通過電源的電流為I總=—^=〒=4A，故A、B錯誤；導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上，由共點力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即F=mgsin37°=0.5X10X0.6N=3N流過導(dǎo)體棒的電流I為I=I總一Im=4—2A=2A,故C錯誤；由安培力的公式F=BIL解得B=1.5T，故D正確.19.（2019-2020學(xué)年?石家莊市高二上學(xué)期期末）質(zhì)量為m=0.05kg的導(dǎo)電細(xì)桿ab置于傾角為30°的平行放置的光滑導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬為L=0.5m，