2023年人教版高中物理復(fù)習(xí)考點(diǎn)培優(yōu)訓(xùn)練考點(diǎn)二十五磁場及其對電流的作用

二十五磁場及其對電流的作用(40分鐘100分)(共10小題，每小題6分，共60分，其中1～7題為單選，8～10題為多選)兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上，當(dāng)兩線圈均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零，下列說1．(2022·銀川模擬)電流種測量磁場力的裝置，天平是一如圖所示，C．線圈Ⅰ與線圈Ⅱ之間的作用D．線圈Ⅰ對力與托盤對線圈Ⅱ的作用力是一對相互作用力【解析】選B。當(dāng)天平示數(shù)為故A錯誤；當(dāng)天平示數(shù)為流方向相反，故B正確；線圈Ⅰ與線圈Ⅱ之間的作用Ⅱ的作用力，與托盤對負(fù)時，說明兩個線圈相互吸引，根據(jù)安培定則，可知此時兩線圈電流方正時，說明兩個線圈相互排斥，根據(jù)安培定則，可知此時兩線圈電傳遞的，故C錯誤；線圈Ⅰ對線圈線圏Ⅱ的作用力都作用在線圈Ⅱ上，不是相互作用力，故D錯誤。如圖所示，兩個完全相同的閉合導(dǎo)線環(huán)在掛光滑絕緣的水平橫桿上，當(dāng)導(dǎo)線環(huán)中通有同向電流時，兩導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動情況是()A.互相吸引，電流大的環(huán)其加速度也大B．互相排斥，電流小的環(huán)其加速度較大C．互相吸引，兩環(huán)加速度大小相同D．互相排斥，兩環(huán)加速度大小相同【解析】選C。同向電流相互吸引，異向電流相互排斥，知兩線圈的運(yùn)動情況是相互靠近。由牛頓第三定律可知，兩環(huán)加速度大小相同。二、2．(2022·舟山模擬)如圖所示為直流電機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)，給裝置導(dǎo)入穩(wěn)定的正向電壓就能夠使線框運(yùn)轉(zhuǎn)，對此下列說法正確的是()【解析】選B。由左手定則可知，圖示時刻左邊的導(dǎo)線受到的安培力豎直向上，A錯誤；由于換向片存在間隙，在線框運(yùn)轉(zhuǎn)的整個周期內(nèi)，當(dāng)兩次轉(zhuǎn)至豎直方向(與磁場垂直)時，導(dǎo)線無電流通過不受安培力作用，故一個周期內(nèi)有兩段時間導(dǎo)線不受安培力的作用，B正確，C錯誤；同時對調(diào)磁鐵的位置與電池的正負(fù)極，導(dǎo)線受力與原來相同，仍順時針旋轉(zhuǎn)，D錯誤。(2022·邯鄲模擬)為了降低潛艇噪音，提高其前進(jìn)速度絕緣材料制成直海水導(dǎo)管，馬蹄形超導(dǎo)線圈在通道內(nèi)形成磁場，正、負(fù)電極與直流電源相連在海水形成電流。裝置的截面圖如圖所示，關(guān)于該電磁推進(jìn)器說法正確的是()，可用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳。電磁推進(jìn)器用A．同等情況下裝置在純凈的淡水B．同等情況下增加磁感應(yīng)強(qiáng)度不能改變推進(jìn)效果C．圖示中海水受到的磁場力方向垂直紙面向里D.圖示中推進(jìn)器受到的海水推力方向垂直紙面向里湖中推進(jìn)效果比在海水中好【解析】選C。海水導(dǎo)電效果好于淡水，同等條件下電流大的推進(jìn)效果好，故A錯誤；磁場力與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，增加磁感應(yīng)強(qiáng)度可以增強(qiáng)推進(jìn)效果，故B錯誤；根據(jù)左手定則，磁場力垂直紙面向里，故C正確；根據(jù)牛頓第三定律，推進(jìn)器受到的海水推力方向向外，故D錯誤。-2-OPQO3．如圖所示，在圓直徑的兩個端點(diǎn)、處，固定著兩條垂直圓所在平面的通電長直導(dǎo)線。圓上P流強(qiáng)度相等，處電流方向垂直紙Qg面向里，處電流方向垂直紙面向外，已知重力加速度大小為。下列說法正確的是()OABACADOPQ【解析】選C。由安培定則和磁場的疊加原理可知：圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于連線向下，A錯誤；由安培定疊加原理可得：、兩點(diǎn)BD磁場強(qiáng)度相同，、兩點(diǎn)磁場強(qiáng)度相同，B、D【加固訓(xùn)練】無限長通電直導(dǎo)線，其電流分別為4和，方向如圖所示，和分別表示處和處電流在某點(diǎn)產(chǎn)生的已知通電長直導(dǎo)線在空間ABIrBkkrI到導(dǎo)線的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度＝，為比例系數(shù)，為該點(diǎn)距離，為導(dǎo)線中的電流。ABBBAB則在通過、兩點(diǎn)的直線上，滿足磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。降狞c(diǎn)，下列說法正確的是()A.只有兩個，其中一處磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零B．只有一個，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零C．有三個，磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零D．有三個，磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零其中兩處其中一處III44kk－LPPBBk【解析】選A。設(shè)兩導(dǎo)線相距，根據(jù)題可意知在圖中和兩點(diǎn)處的＝，即＝，LxxLx1＋12AB22ILLxxkP則可知在點(diǎn)兩磁場的方向相同，在點(diǎn)兩磁場的方向相反，1P＝解得＝，＝3，根據(jù)安培定x15122P所以只有處磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯誤。2B4．如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場中，兩長直導(dǎo)線和垂直于紙面固定放置，兩者之間0lI的距離為。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流時，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為的點(diǎn)BPQPaB0B．導(dǎo)線的磁場在點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為33B30QIa2，點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C.只把導(dǎo)線中電流的大小變?yōu)?B30PaD．只把導(dǎo)線中的電流反向，點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為I【解析】選C。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流時，根據(jù)安培定則及矢量疊加原理可aBPQ求得它們在點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向平行于向右，如圖所示1aPQQPBB01由于點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，由此可知外加的磁場方向與平行并且由指向，且＝，依Pa據(jù)幾何關(guān)系，則有導(dǎo)線在點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度1BPBPQaBBcos30°＝，解得或通電導(dǎo)線在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為＝＝20PQ33BQIQa，故A、B錯誤；只把導(dǎo)線中電流的大小變?yōu)?，則導(dǎo)線在點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不0233a識結(jié)合矢量疊加原理，求得點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為＝3BBBa變，大小變?yōu)椤洌?，由幾何?Q0B0P，故C正確；當(dāng)導(dǎo)線中的電流反向，Pa其他條件不變，則導(dǎo)線在處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，但方向改變，依據(jù)幾何關(guān)系及三角知識，aB2PQQPaB因外加的磁場方向與平行，且由指向，最后由矢量的合成法則，可得點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大B＝BBB＝，故D錯誤。0【總結(jié)提升】空間某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的求法aa根據(jù)點(diǎn)合場強(qiáng)為0解題。點(diǎn)處有三個場強(qiáng)，先把兩個電流產(chǎn)生的場強(qiáng)合成，再和勻強(qiáng)磁場合成。電流大小和方向變化時，要注意變化了的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小，然后再做矢量合成。5．在城市建設(shè)施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置，如圖所示，地下有一根金屬管線平行于I水平地面。有一種探方測法，首先給金屬長直管線通上恒定電流，再用可以測量磁場強(qiáng)弱、方向的A；儀器進(jìn)行以下操作，①用測量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)的某點(diǎn)，記為AABABABa②在點(diǎn)附近的地面上找到與點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的點(diǎn)，連接并測得間的距離為；③在地AABACACbC點(diǎn)的磁場方向與地面夾面上過點(diǎn)作垂直于的線段并測得間的距離為；④用測量儀測得角為45°，由此可確定()ABA.地下的金屬管線平行于，深度為bABB．地下的金屬管線平行于，深度為abaACC．地下的金屬管線平行于，深度為ACD．地下的金屬管線平行于，深度為A【解析】選A。根據(jù)通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場特點(diǎn)：距離電流越近，產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度越大，則點(diǎn)距離ABABAB管線最近，上的點(diǎn)均是距離管線最近的點(diǎn)，管線在的正下方，與平行；由幾何關(guān)系可以確定Ab點(diǎn)到管線的距離為。cbac懸掛在彈簧測力計(jì)下面，線框中通有方向的恒定電流，直線是勻強(qiáng)磁場的邊界線，磁場方向垂直于△abc所在平面向里。平衡時，彈簧IF測力計(jì)的讀數(shù)為；若將線框上提，讓線框上部分露出磁場，其他條件都不改變，再次平衡時，磁場F邊界線剛好過和邊的中點(diǎn)，這種情況下，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為3，則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)A．Fmg【解析】選D。線框全部在磁場中時，受到安培力作用的有效長度為零，＝，直線MN剛好過abllFBI2安ac和邊的中點(diǎn)時，線框受到安培力的有效長度為2，受到豎直向下的安培力，大小為＝。對線框，由平衡條件得3F＝mg＋BIl2BFIl4，聯(lián)立解得＝，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯誤?！炯庸逃?xùn)練】(2022·南昌模擬)如圖所示，質(zhì)量為、長為的銅棒，用長度也為的兩根輕導(dǎo)線水平懸吊在豎mlablB直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，未通電時，銅棒靜止，通入恒定電流后，棒向紙外偏轉(zhuǎn)的最θg大角度為，重力加速度為，不計(jì)空氣阻力。則()A.棒中電流的方向?yàn)閎→amg(1－cosθ)B．棒中電流的大小為BlsinθmgtanθBlθD．若只增大輕導(dǎo)線的長度，則角變大ab【解析】選B。根據(jù)銅棒受到的安培力方向可知，電流的方向由到，A錯誤；根據(jù)動能定理可知()mg1－cosθBIl·lsinθ－mg(l－lcosθ)＝0，解得I＝，C錯誤，B正確；根據(jù)B可知，最Blsinθ大偏轉(zhuǎn)角與導(dǎo)線的長度無關(guān)，D錯誤。7．(★)磁場具有能量，磁場中B2B量叫作能量密度，其值為，式中是磁感應(yīng)μ2單位體積所具有的能μμB強(qiáng)度，是磁導(dǎo)率，在空氣中為已知常數(shù)。為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度，SP一學(xué)生用一根端面面積為的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小lFF如圖所示。因?yàn)樗龅墓Φ扔陂g隙中磁場的能量，所以由此可得磁感應(yīng)強(qiáng)距離Δ，并測出拉力，度。下列結(jié)論正確的是()2μFΔlSBA．磁感應(yīng)強(qiáng)度＝2μFSBB．磁感應(yīng)強(qiáng)度＝2μSBC．磁感應(yīng)強(qiáng)度＝FΔl2μSFBD．磁感應(yīng)強(qiáng)度＝WFlFBΔ2μFS2WFlB【解析】選B。拉力做的功為＝Δ，能量密度為＝＝＝，解得＝，故選VSlSμ2ΔB。aACDO8．(2021·眉山模擬)圖()中，三個點(diǎn)電荷分別固定在圓環(huán)上、、三點(diǎn)，每個電荷在圓心處的1Eb場強(qiáng)大小均為；圖()中，三根通電長直導(dǎo)線(橫截面積忽略不計(jì))垂直于圓環(huán)平面分別固定在圓環(huán)上acdOB下列、、三點(diǎn)，每根導(dǎo)線在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為。判定正確的是()2-7-OEOA1A.處的場強(qiáng)大小為(2＋1)，方向從指向OEAO1B.處的場強(qiáng)大小為(2－1)，方向從指向1OBaO2C.處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(2＋1)，方向垂直于向右2OBaO2D．處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(2－1)，方向垂直于向左2OEO1【解析】選A、C。每個電荷在圓心處的場強(qiáng)大小均為，由場強(qiáng)的疊加原則可得處場強(qiáng)的方向從1OA1EEEEO2指向，大小為＝2sin45°＋＝(2＋1)，故A正確，B錯誤；每根導(dǎo)線在圓心處的磁感O1BOaOBBB應(yīng)強(qiáng)度大小均為，可得處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于向右，大小為＝2sin45°＋＝(222O2B＋1)，故C正確，D錯誤。IIrBkk流為的長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中，距導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為＝，其中r9.(★)已知在電L為常量?，F(xiàn)有四根平行的通電長直導(dǎo)線，其橫截面恰好在一個邊長為的正方形的四個頂點(diǎn)上，電流acIbdIb流大小為，、導(dǎo)線中的電流大小為，已知此時導(dǎo)線所受的12方向如圖。其中、導(dǎo)線中的電bOLIe固定一長度為、電流為的通電導(dǎo)體棒，電流方向垂直紙安培力恰好為零。撤去導(dǎo)線，在處面向外，則下列說法正確的是()bII21A．導(dǎo)線撤去前，電流的大小關(guān)系為＝2bB．導(dǎo)線撤去前，四根導(dǎo)線所受的安培力均為零beyC．導(dǎo)線撤去后，導(dǎo)體棒所受安培力方向?yàn)檠剌S負(fù)方向bekIID．導(dǎo)線撤去后，導(dǎo)體棒所受安培力大小為22bbb安培力為【解析】選A、C、D。導(dǎo)線撤去前，導(dǎo)線所受的零，則導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，ILIkkII1bd根據(jù)對稱性知導(dǎo)線所受的安培即2cos45°＝，解得＝2，故A正確；導(dǎo)線撤去前，12L22Ikkacb不為零，故B錯誤；導(dǎo)線撤去后，力也為零，由2cos45°≠知，、導(dǎo)線所受的安培力21L2II1OBk處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為＝0kxe＝22，方向沿軸負(fù)方向，則由左手定則知導(dǎo)體棒所受L222LyFBIL大小為＝＝2，故C、D正確。0kII安培力方向沿軸負(fù)方向，2CB10.(2022·南寧模擬)如圖所示，一固定光滑絕緣半圓弧槽處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，槽內(nèi)放AD有質(zhì)量不變、電流方向垂直紙面向外的通電導(dǎo)體棒靜止于位置，已知位置為圓弧槽最低點(diǎn)。現(xiàn)使導(dǎo)體棒的電流緩慢增加時，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體棒受的安培力方向緩慢改變DB．導(dǎo)體棒將向圓弧槽最低點(diǎn)移動C．導(dǎo)體棒對圓弧槽的壓力增加D．導(dǎo)體棒所受的安培力與圓弧槽對導(dǎo)體棒的支持力的合力不變【解析】選C、D。增大電流，只增大安培力的大小，但不改變方向，故A錯誤；導(dǎo)體棒受三力處于靜BILFθmgFθBILmg止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件有：水平方向，＝Nsin，豎直方向，＝Ncos，聯(lián)立可得：＝tanθIθ，當(dāng)電流增大時，增大，導(dǎo)體棒向右稍微移動一點(diǎn)，故B錯誤；由上一問豎直方向的平衡方程mgFθFN可知：＝，當(dāng)增大時，增大，故C正確；由平衡條件可知，導(dǎo)體棒所受安培力與支持力θcosN的合力與重力大小相等，方向相反，而重力不變，則合力也不變，故D正確。二、非選擇題(本題共2小題，每小題20分，共40分)Labmr011．(★)如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；導(dǎo)體棒的質(zhì)量為，電阻為，與導(dǎo)ErRB軌接觸良好，電源電動勢為，內(nèi)阻為，定值電阻的阻值為；外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方abαabgab向垂直于，與導(dǎo)軌平面夾角＝53°；細(xì)線對的拉力為水平方向，重力加速度為，處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)一切摩擦。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：ab(1)通過的電流大小和方向；abb(2)棒受到的安培力大小和方向(畫出從端看的受力圖)；G(3)重物的值。Eab(1)由閉合電路歐姆定律可得，通過的電流大小為＝，＋＋I(xiàn)Rrr0ab方向由到；BELRrrabFBIL(2)棒受到的安培力大小為＝＝，＋＋0根據(jù)左手定則，得到安培力方向如圖所示ab(3)對棒受力分析如圖所示水平方向，由平衡條件可得BEL4α()Rrr5