2024屆一輪復(fù)習(xí)新人教版 第10章第1講　磁場　磁場對電流的作用 作業(yè)

第1講磁場磁場對電流的作用1.(2022·浙江紹興檢測)如圖所示,20世紀(jì)70年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種“趨磁細(xì)菌”,體內(nèi)的磁性小顆粒有規(guī)則排列成“指南針”。它是一種厭氧細(xì)菌,喜歡生活在海底缺氧的淤泥中,當(dāng)被攪到有氧的海水中時,會利用自身“指南針”沿著地磁場的磁感線回到海底淤泥中。下列說法正確的是(B)A.赤道的“趨磁細(xì)菌”順著地磁場方向豎直返回淤泥中B.南半球的“趨磁細(xì)菌”逆著地磁場方向朝南返回淤泥中C.北半球的“趨磁細(xì)菌”順著地磁場方向朝南返回淤泥中D.兩極的“趨磁細(xì)菌”沿著地磁場的磁感線不能返回淤泥中解析:地磁場方向由南指向北,在赤道上,地磁場方向與地面平行,南半球的地磁場方向斜向上,故逆著地磁場方向朝南指向地下,北半球的地磁場方向斜向下,故順著地磁場方向朝北指向地下,故正確選項為B。2.(2022·山東濟(jì)南模擬)如圖所示,M、N兩根通電長直導(dǎo)線垂直放置,通有大小相同的電流,方向已標(biāo)出。O點距兩直導(dǎo)線的距離相等,此時測得O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,現(xiàn)將通電長直導(dǎo)線M逆時針轉(zhuǎn)動90°(從上往下看),則此時O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(C)A.2B0 B.22BC.2B0 D.3B0解析:設(shè)M、N兩通電長直導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2,由安培定則知B1平行于N導(dǎo)線向左,B2平行于M導(dǎo)線向外,由于O點到兩根導(dǎo)線的距離相等,且兩根導(dǎo)線中的電流大小相等,則兩根導(dǎo)線中的電流在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,則有B1=B2=22B0,將通電長直導(dǎo)線M逆時針轉(zhuǎn)動90°,兩根通電長直導(dǎo)線平行,電流方向相反,此時兩根導(dǎo)線中的電流在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同且都垂直于導(dǎo)線所在的平面向外,則有B=2B1=2B0[備用](2023·湖北武漢模擬)長度為L、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場中,電流方向與磁場方向如圖所示。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,下列各圖中,導(dǎo)線所受安培力的大小計算正確的是(A)解析:選項A中,電流方向和磁場方向的夾角為(π2-θ),所以導(dǎo)線受到的安培力F=BILsin(π2-θ)3.(2022·廣東茂名二模)如圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu),線圈繞在一個與指針、轉(zhuǎn)軸固連的鋁框骨架上,蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小各處相等,如圖乙。當(dāng)通以圖示方向電流時,下列說法正確的是(D)A.a、b導(dǎo)線所受安培力大小相等,方向相同B.不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向總是與線圈平面垂直C.a、b導(dǎo)線所受安培力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行D.線圈按順時針方向(正視)轉(zhuǎn)動并停在某個位置解析:由左手定則可知,a、b導(dǎo)線分別受到豎直向上、豎直向下的安培力,大小都為BIL,A錯誤;不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置,線圈平面總與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行,穿過線圈的磁通量為零,且受到的安培力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,B、C錯誤;由a、b導(dǎo)線受力情況可知,線圈按順時針方向轉(zhuǎn)動,當(dāng)安培力力矩與螺旋彈簧力矩相等時停在某個位置,D正確。4.(2022·河北石家莊模擬)(多選)如圖所示,金屬圓環(huán)固定在絕緣水平面上,金屬圓環(huán)中通有沿逆時針方向的恒定電流,帶有絕緣外套的長直導(dǎo)線固定在圓環(huán)上,通有水平向右的恒定電流,長直導(dǎo)線在圓環(huán)內(nèi)的一段為AB,則下列判斷正確的是(AD)A.長直導(dǎo)線有向圓環(huán)中心運(yùn)動的趨勢B.長直導(dǎo)線有遠(yuǎn)離圓環(huán)中心的趨勢C.長直導(dǎo)線在圓環(huán)中AB段受到的安培力小于圓環(huán)外兩段受到的安培力之和D.長直導(dǎo)線在圓環(huán)中AB段受到的安培力大于圓環(huán)外兩段受到的安培力之和解析:對圓環(huán)研究,根據(jù)右手螺旋定則及左手定則,可判斷圓環(huán)受到直線電流磁場的安培力方向向上,由牛頓第三定律知長直導(dǎo)線受到圓環(huán)中電流磁場的安培力方向向下,因此長直導(dǎo)線有向圓環(huán)中心運(yùn)動的趨勢,故A正確,B錯誤;長直導(dǎo)線圓環(huán)中AB段受到的安培力指向圓環(huán)的圓心,圓環(huán)外兩段受到的安培力與AB段受到的安培力方向相反,由于整個直導(dǎo)線有向圓環(huán)中心運(yùn)動的趨勢,因此長直導(dǎo)線圓環(huán)中AB段受到的安培力大于圓環(huán)外兩段受到的安培力之和,故C錯誤,D正確。5.(2022·湖北襄陽模擬)粗細(xì)均勻且邊長為L的正方形銅制線框abcd固定在如圖所示的兩勻強(qiáng)磁場中,ac連線與磁場分界線重合,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,a、b兩端與恒壓電源相連。若通過ab邊的電流大小為I,則線框受到的安培力大小為(C)A.0 B.23C.223BIL 解析:根據(jù)安培力公式可知,ab邊受到的安培力大小為F=BIL,根據(jù)歐姆定律,另外三邊受到的安培力大小為F′=BI′L=BIR3RL=BIL3(F-F6.(2022廣東廣州模擬)(多選)為了降低潛艇噪音,科學(xué)家設(shè)想用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳。裝置的截面圖如圖所示,電磁推進(jìn)器用絕緣材料制成直海水管道,馬鞍形超導(dǎo)線圈形成如圖所示的磁場,正、負(fù)電極與直流電源相連后在海水中形成電流。關(guān)于該電磁推進(jìn)器的說法正確的是(AB)A.圖示中海水受到的磁場力方向垂直紙面向里B.潛艇要想加速,可以通過增大電源電壓的方式實現(xiàn)C.由于使用超導(dǎo)線圈,所以海水中不會產(chǎn)生焦耳熱D.同等情況下此推進(jìn)裝置在純凈的淡水湖中推進(jìn)效果比在海水中好解析:根據(jù)左手定則,圖示中海水受到的磁場力方向垂直紙面向里,故A正確;潛艇要想加速,海水對推進(jìn)器的推力應(yīng)該增大,海水受到的磁場力應(yīng)該增大,根據(jù)F=BIL=BLER[備用](2022·海南?？谀M)如圖所示,間距為1m的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上,導(dǎo)軌左端連接有電動勢為E=15V,內(nèi)阻r=1Ω的電源。質(zhì)量m=0.5kg的金屬棒垂直放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T的勻強(qiáng)磁場中,磁場與金屬棒垂直,方向與導(dǎo)軌平面成θ=53°斜向右上。繞過桌邊光滑定滑輪的一根細(xì)線,一端系在金屬棒的中點,另一端吊著一個重物,拉著金屬棒的細(xì)線水平且與金屬棒垂直,金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)且剛好不向左滑,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10m/s2,金屬棒接入電路的電阻R=2Ω,導(dǎo)軌電阻不計,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:(1)懸吊重物的質(zhì)量;(2)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,將磁場方向迅速改為豎直向上,則磁場方向改為豎直向上的一瞬間,重物的加速度(不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象)。解析:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得通過金屬棒的電流大小為I=ER因為金屬棒恰好不向左滑動,所以其所受最大靜摩擦力方向向右,對金屬棒受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件可得BILsinθ=Ff+FTBILcosθ+FN=mg,由題意可知Ff=μFN,對重物根據(jù)平衡條件可得FT=Mg,聯(lián)立以上各式解得M=0.3kg。(2)將磁場方向迅速改為豎直向上后,金屬棒受到的安培力方向變?yōu)樗较蜃?大小為F安′=BIL=5N。因為F安′-Mg<μmg,所以金屬棒的加速度為0,重物的加速度為0。答案:(1)0.3kg(2)07.(2022·重慶沙坪壩區(qū)模擬)如圖所示,某物理興趣小組制作了一種可“稱量”磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的實驗裝置。U形磁鐵置于水平電子測力計上,U形磁鐵兩極之間的磁場可視為水平勻強(qiáng)磁場,不計兩極間以外區(qū)域磁場。一水平導(dǎo)體棒垂直磁場方向放入U形磁鐵兩極之間(未與磁鐵接觸),導(dǎo)體棒由兩根絕緣桿固定于鐵架臺上。導(dǎo)體棒沒有通電時,測力計的示數(shù)為G0;導(dǎo)體棒通以圖示方向電流I(如圖所示)時,測力計的示數(shù)為G1。測得導(dǎo)體棒在兩極間的長度為L,磁鐵始終靜止,不考慮導(dǎo)體棒電流對磁鐵磁場的影響。下列說法正確的是(D)A.導(dǎo)體棒所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=GB.導(dǎo)體棒所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=GC.若使圖示方向電流增大,被“稱量”的磁感應(yīng)強(qiáng)度將減小D.若通以圖示大小相等方向相反的電流I,測力計示數(shù)將變?yōu)?G0-G1解析:當(dāng)導(dǎo)體棒通以圖示方向電流I時,根據(jù)左手定則可知,導(dǎo)體棒所受安培力向上,則磁鐵受到向下的作用力,由平衡可知F安=BIL=G1-G0,解得B=G1-G0IL,選項A、B錯誤;磁體兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度只與磁體本身有關(guān),若使圖示方向電流增大,被“稱量”的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,選項C錯誤;若通以圖示大小相等方向相反的電流I,則安培力反向,此時測力計示數(shù)將變?yōu)镕N=G0-F安8.(2022·廣東韶關(guān)模擬)如圖所示,四根通有大小相等且為恒定電流的長直導(dǎo)線垂直穿過xOy平面,1、2、3、4直導(dǎo)線與xOy平面的交點成邊長為2a的正方形且關(guān)于x軸和y軸對稱,各導(dǎo)線中電流方向已標(biāo)出,已知通電無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與到直導(dǎo)線的距離成反比。下列說法正確的是(C)A.直導(dǎo)線1、2之間的相互作用力為吸引力B.4根直導(dǎo)線在O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿y軸正方向C.直導(dǎo)線2受到直導(dǎo)線1、3、4的作用力合力方向背離O點D.直導(dǎo)線1、2在O點的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿y軸正方向解析:當(dāng)通有異向電流時,電流之間表現(xiàn)為排斥力,A錯誤;由安培定則并結(jié)合矢量疊加可知O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,B錯誤;若直導(dǎo)線1在直導(dǎo)線2處產(chǎn)生的安培力大小為F,則1、3在2處的安培力的合力大小為2F,方向背離O點,而4在2處產(chǎn)生的安培力大小為229.(2022·廣東廣州模擬)如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角θ=37°,導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=3V、內(nèi)阻r=0.5Ω的直流電源,兩導(dǎo)軌間的距離L=0.4m,在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T、方向垂直導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒ab與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒ab接入電路的電阻R=1.0Ω,導(dǎo)體棒ab恰好要滑動。已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,金屬導(dǎo)軌電阻不計。(g取10m/s2,取sin37°=0.6,cos37°=0.8)則導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為(C)A.0.15 B.0.2 C.0.25 D.0.4解析:根據(jù)I=ER+r,F=BIL聯(lián)立解得F=0.4N,因為mgsinθ=0.6N>F,所以導(dǎo)體棒ab有沿導(dǎo)軌下滑的運(yùn)動趨勢,導(dǎo)體棒ab受到的靜摩擦力方向沿導(dǎo)軌向上,導(dǎo)體棒ab恰好要滑動,靜摩擦力等于滑動摩擦力,根據(jù)受力平衡可得mgsinθ=μFN10.某電子天平原理如圖所示,E形磁鐵的兩側(cè)為N極,中心為S極,兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,磁極寬度均為L,忽略邊緣效應(yīng),一正方形線圈套于中心磁極,其骨架與秤盤連為一體,線圈兩端C、D與外電路連接。當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時,彈簧被壓縮,秤盤和線圈一起向下運(yùn)動(骨架與磁極不接觸),隨后外電路對線圈供電,秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止。由此時對應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量m。已知線圈匝數(shù)為n,線圈電阻為R,重力加速度為g,問:(1)線圈向下運(yùn)動過程中,線圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出?(2)供電電流I是從C端還是從D端流入?求重物質(zhì)量與電流的關(guān)