2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時分層集訓(xùn)25磁場的描述磁場對電流的作用新人教版

2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時分層集訓(xùn)25磁場的描述磁場對電流的作用新人教版PAGEPAGE1課時分層集訓(xùn)(二十五)磁場的描述磁場對電流的作用(限時：40分鐘)[根底對點練]安培定那么、磁場的疊加1．(2022·河南六市一聯(lián))三根平行的長直導(dǎo)體棒分別過正三角形ABC的三個頂點，并與該三角形所在平面垂直，各導(dǎo)體棒中均通有大小相等的電流，方向如圖9-1-15所示．那么三角形的中心O處的合磁場方向為()圖9-1-15A．平行于AB，由A指向BB．平行于BC，由B指向CC．平行于CA，由C指向AD．由O指向CA[如下圖，由右手螺旋定那么可知，導(dǎo)線A中電流在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向平行BC，同理，可知導(dǎo)線B、C中電流在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的方向分別平行于AC、AB，又由于三根導(dǎo)線中電流大小相等，到O點的距離相等，那么它們在O點處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小相等，再由平行四邊形定那么，可得O處的合磁場方向為平行于AB，由A指向B，應(yīng)選A.]2．在地球赤道上進行實驗時，用磁傳感器測得赤道上P點地磁場磁感應(yīng)強度大小為B0.將一條形磁鐵固定在P點附近的水平面上，讓N極指向正北方向，如圖9-1-16所示，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度大小為B1；現(xiàn)將條形磁鐵以P點為軸旋轉(zhuǎn)90°，使其N極指向正東方向，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度的大小應(yīng)為(可認(rèn)為地磁南、北極與地理北、南極重合)()【導(dǎo)學(xué)號：84370403】圖9-1-16A．B1－B0B．B1＋B0C.eq\r(B\o\al(2,0)＋B\o\al(2,1))D.eq\r(2B\o\al(2,0)＋B\o\al(2,1)－2B0B1)D[設(shè)條形磁鐵在P點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B′，當(dāng)N極指向正北方時，B1＝B0＋B′，解得B′＝B1－B0，當(dāng)N極指向正東方時，P點的磁感應(yīng)強度B＝eq\r(B\o\al(2,0)＋B′2)＝eq\r(B\o\al(2,0)＋B1－B02)＝eq\r(2B\o\al(2,0)＋B\o\al(2,1)－2B0B1)，D正確．]3．如圖9-1-17所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點，O為半圓弧的圓心，∠MOP＝60°，在M、N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，方向如下圖，這時O點的磁感應(yīng)強度大小為B1.假設(shè)將M處長直導(dǎo)線移至P處，那么O點的磁感應(yīng)強度大小為B2，那么B2與B1之比為()圖9-1-17A.eq\r(3)∶1 B.eq\r(3)∶2C．1∶1 D．1∶2B[如下圖，當(dāng)通有電流的長直導(dǎo)線在M、N兩處時，根據(jù)安培定那么，可知：二者在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度都為eq\f(B1,2)；當(dāng)將M處長直導(dǎo)線移至P處時，兩直導(dǎo)線在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度也為eq\f(B1,2)，做平行四邊形，由圖中的幾何關(guān)系，可得cos30°＝eq\f(\f(B2,2),\f(B1,2))＝eq\f(B2,B1)＝eq\f(\r(3),2)，應(yīng)選項B正確．]4．(多項選擇)有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖9-1-18所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖．在圖中所示的平面內(nèi)，O點為兩根導(dǎo)線連線的中點，M、N為兩根導(dǎo)線附近的兩點，它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上，且與O點的距離相等．假設(shè)兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，那么關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度的說法中正確的選項是()圖9-1-18A．M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同B．M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反C．在線段MN上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零D．在線段MN上只有一點的磁感應(yīng)強度為零BD[設(shè)兩導(dǎo)線中電流方向向外，那么兩根導(dǎo)線分別在M點和N點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，方向如下圖，分析得θ1＝θ2＝θ3＝θ4，矢量相加可知M點、N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反，選項B正確；線段MN中點O的磁感應(yīng)強度為零，選項D正確．]導(dǎo)體磁體間的相對運動問題5．(多項選擇)(2022·濟南模擬)如圖9-1-19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)，以下說法正確的選項是()圖9-1-19A．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)線處的方向為斜向左下方，由左手定那么知導(dǎo)線受到斜向左上方的安培力，所以細(xì)線向左偏，選項A錯誤，選項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，螺線管有向右運動的趨勢，桌面對螺線管的摩擦力向左，選項C錯誤，選項D正確．]6．(2022·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9-1-20所示．以下哪種情況將會發(fā)生()圖9-1-20A．因L2不受磁場力的作用，故L2不動B．因L2上、下兩局部所受的磁場力平衡，故L2不動C．L2繞軸O按順時針方向轉(zhuǎn)動D．L2繞軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動D[由右手螺旋定那么可知導(dǎo)線L1上方的磁場的方向為垂直紙面向外，且離導(dǎo)線L1越遠(yuǎn)的地方，磁場越弱，導(dǎo)線L2上的每一小局部受到的安培力方向水平向右，由于O點的下方磁場較強，那么安培力較大，因此L2繞固定轉(zhuǎn)軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動，故D正確．]7．如圖9-1-21所示，把一重力不計的通電直導(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)線的運動情況是(從上往下看)()圖9-1-21A．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A[如圖甲所示，把直線電流等效為無數(shù)小段，中間的點為O點，選擇在O點左側(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，由左手定那么判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點左側(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，那么O點左側(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，由左手定那么可知，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)動的同時向下運動．選項A正確．]安培力及其作用下的平衡、運動問題8．(2022·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．現(xiàn)圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖9-1-22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，以下說法正確的選項是()【導(dǎo)學(xué)號：84370404】圖9-1-22A．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．假設(shè)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下圖方向勻速轉(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)右手螺旋定那么可知，磁場垂直于ab向外，根據(jù)左手定那么可知，受到的安培力豎直向下，根據(jù)共點力平衡可知，細(xì)線所受到的張力變大，故A正確．應(yīng)選A.]9．如圖9-1-23所示，固定不動的絕緣直導(dǎo)線mn和可以自由移動的矩形線框abcd位于同一平面內(nèi)，mn與ad、bc邊平行且離ad邊較近．當(dāng)導(dǎo)線mn中通以方向向上的電流，線框中通以順時針方向的電流時，線框的運動情況是()圖9-1-23A．向左運動B．向右運動C．以mn為軸轉(zhuǎn)動D．靜止不動B[以mn為研究對象，線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向里，由左手定那么知導(dǎo)線mn受向左的安培力，由牛頓第三定律可知線框受到向右的作用力，故線框向右運動，選項B正確．]10．(多項選擇)如圖9-1-24所示，在傾角θ＝30°的光滑軌道上，質(zhì)量m＝0.1kg的AB桿放在軌道上，軌道間距l(xiāng)＝0.2m，電流I＝0.5A．當(dāng)加上垂直于桿AB的某一方向的勻強磁場后，桿AB處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么所加磁場的磁感應(yīng)強度可能為()圖9-1-24A．1T B．5.5TC．4T D．7.5TBD[對桿受力分析，由圖解法求出桿受的安培力的最小值，根據(jù)F＝BIL求出B的最小值．金屬導(dǎo)軌光滑，所以沒有摩擦力，那么金屬棒只受重力支持力和安培力，根據(jù)平衡條件支持力和安培力的合力應(yīng)與重力等大反向，根據(jù)矢量三角形合成法那么作出三種情況的合成圖如圖：由圖可以看出當(dāng)安培力F與支持力垂直時有最小值Fmin＝mgsinθ，即BminIL＝mgsinθ，解得Bmin＝5T，故B、D正確．]如下圖，在傾角為θ的光滑斜面上，放置一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，棒長為L，棒中通有垂直紙面向里的電流，電流大小為I.假設(shè)使金屬棒靜止在斜面上，那么下面關(guān)于磁感應(yīng)強度B的判斷正確的選項是()A．B的方向垂直斜面向上，B＝eq\f(mgsinθ,IL)，B為最小值B．B的方向平行斜面向上，B＝eq\f(mgsinθ,IL)，B為最小值C．B的方向豎直向上，B＝eq\f(mg,IL)，此時金屬棒對導(dǎo)軌無壓力D．B的方向水平向左，B＝eq\f(mg,IL)，此時金屬棒對導(dǎo)軌無壓力D[由左手定那么知，當(dāng)B的方向垂直斜面向下時，安培力沿斜面向上，此時B為最小值，即B＝eq\f(mgsinθ,IL)，A、B項錯誤；假設(shè)B的方向水平向左，那么安培力豎直向上，當(dāng)BIL＝mg，即B＝eq\f(mg,IL)時，金屬棒對導(dǎo)軌無壓力，D項正確；當(dāng)B的方向豎直向上時，安培力水平向右，不可能靜止在斜面上，C項錯誤．]11．(多項選擇)如圖9-1-25所示，在豎直向下的勻強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.現(xiàn)從t＝0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I＝kt，其中k為常量，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好．以下關(guān)于棒的速度、加速度隨時間t變化的關(guān)系中，可能正確的選項是()圖9-1-25BD[考慮到粗糙導(dǎo)軌上存在摩擦力，需要安培力到達一定數(shù)值，棒才開始加速，A錯；從開始運動，滿足BIL－f＝ma，即BLkt－f＝ma，由關(guān)系式可以看出，a-t圖象為向上傾斜的直線，B正確；由于加速度逐漸增大，v-t圖象中切線的斜率要逐漸增大，C錯，D正確．]12．(多項選擇)(2022·廣州三模)如圖9-1-26所示，質(zhì)量為m、長度為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強磁場中，當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時懸線與豎直方向夾角為θ.磁感應(yīng)強度方向和大小可能為()【導(dǎo)學(xué)號：84370405】圖9-1-26A．z正向，eq\f(mg,IL)tanθ B．y正向，eq\f(mg,IL)C．z負(fù)向，eq\f(mg,IL)tanθ D．沿懸線向上，eq\f(mg,IL)sinθBC[此題要注意在受力分析時把立體圖變成側(cè)視平面圖，然后通過平衡狀態(tài)的受力分析來確定B的方向和大?。僭O(shè)B沿z正向，那么從O向O′看，導(dǎo)線受到的安培力F＝ILB，方向水平向左，如圖甲所示，導(dǎo)線無法平衡，A錯誤．假設(shè)B沿y正向，導(dǎo)線受到的安培力豎直向上，如圖乙所示．當(dāng)FT＝0，且滿足ILB＝mg，即B＝eq\f(mg,IL)時，導(dǎo)線可以平衡，B正確．假設(shè)B沿z負(fù)向，導(dǎo)線受到的安培力水平向右，如圖丙所示．假設(shè)滿足FTsinθ＝ILB，F(xiàn)Tcosθ＝mg，即B＝eq\f(mgtanθ,IL)，導(dǎo)線可以平衡，C正確．假設(shè)B沿懸線向上，導(dǎo)線受到的安培力垂直于導(dǎo)線指向左下方，如圖丁所示，導(dǎo)線無法平衡，D錯誤．][考點綜合練]13．(多項選擇)(2022·保定模擬)如圖9-1-27所示，質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒，用兩根絕緣輕繩豎直懸掛在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，導(dǎo)體棒中通有水平向右的恒定電流，當(dāng)磁場方向垂直紙面向里時，輕繩張力恰好為零．保持電流大小和方向不變，假設(shè)磁場方向變?yōu)樨Q直向上，那么以下說法正確的選項是()圖9-1-27A．導(dǎo)體棒偏離豎直方向的最大角度為45°B．導(dǎo)體棒偏離豎直方向的最大角度為90°C．當(dāng)導(dǎo)體棒運動速度最大時偏離豎直方向的角度為45°D．當(dāng)導(dǎo)體棒運動速度最大時偏離豎直方向的角度為90°BC[當(dāng)磁場方向垂直紙面向里時，由左手定那么可知導(dǎo)體棒所受安培力方向豎直向上，根據(jù)平衡條件有BIL＝mg；磁場方向變?yōu)樨Q直向上，導(dǎo)體棒所受安培力方向垂直紙面向外，設(shè)當(dāng)輕繩偏離豎直方向θ角時，速度減為零，設(shè)繩長為d，對此過程根據(jù)動能定理得BIl·dsinθ－mg·d(1－cosθ)＝0聯(lián)立解得sinθ＝1－cosθ，由sin2θ＋cos2θ＝1，且θ>0，解得cosθ＝1，θ＝90°，A錯誤，B正確；當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直偏轉(zhuǎn)半徑方向的合力為零時，運動速度最大，由受力分析圖可知mgsinα＝BILcosα，解得sinα＝eq\f(\r(2),2)，α＝45°，C正確，D錯誤．應(yīng)選BC.]14．(多項選擇)(2022·全國Ⅰ卷)如圖9-1-28所示，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I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．以下說法正確的選項是()圖9-1-28A．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∶eq\r(3)D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為eq\r(3)∶eq\r(3)∶1BC[如圖，由磁場的疊加知，L2與L3中的電流在L1處產(chǎn)生的合磁場的方向在L2、L3連線的中垂線上，由左手定那么知，L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面平行．選項A錯誤．L1與L2中的電流在L3處產(chǎn)生的合磁場的方向與L1、L2的連線平行，由左手定那么知，L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直．選項B正確．由幾何關(guān)系知，設(shè)電流在另外導(dǎo)線處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度為B，而L1、L2所在處兩個磁場方向的夾角均為120°，那么B合＝B，而L3所在處兩個磁場方向的夾角為60°，那么B′合＝eq\r(3)B，由F＝ILB知，L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶eq\r(3).選項C正確，選項D錯誤．](2022·保定模擬)如下圖，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x(L?x)．當(dāng)兩細(xì)導(dǎo)體棒中均通以大小為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，那么以下說法錯誤的選項是()A．b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的方向向上B．b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的大小為eq\f(\r(2)mg,2IL)C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強度可使b上移到適當(dāng)位置D．假設(shè)使b下移，a將不能保持靜止B[由安培定那么可知A正確；由mgsin45°＝BILcos45°知B＝eq\f(mg,IL)，B錯誤；假設(shè)要減小b在a處的磁感應(yīng)強度而a仍靜止，應(yīng)使b向上移動到適當(dāng)位置，所以C、D正確．]15．(2022·濟南模擬)如圖9-1-29所示，電阻不計的“∠〞型足夠長且平行的導(dǎo)軌，間距L＝1m，導(dǎo)軌傾斜局部的傾角θ＝53°，并與定值電阻R相連．整個空間存在著B＝5T、方向垂直傾斜導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場．金屬棒ab、cd的阻值Rab＝Rcd＝R，cd棒質(zhì)量m＝1kg.ab棒光滑，cd與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．g取