2024版高考物理一輪復(fù)習(xí)：磁吃電流的作用

專題60磁場對電流的作用1．[2021·浙江卷6月](多選)如圖所示，有兩根用超導(dǎo)材料制成的長直平行細(xì)導(dǎo)線a、b，分別通以80A和100A，流向相同的電流，兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)p，到兩導(dǎo)線的距離相等．下列說法正確的是()A．兩導(dǎo)線受到的安培力Fb＝1.25FaB．導(dǎo)線所受的安培力可以用F＝ILB計(jì)算C．移走導(dǎo)線b前后，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向改變D．在離兩導(dǎo)線平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置2．[2023·安徽省模擬]如圖甲所示為“海影號”電磁推進(jìn)實(shí)驗(yàn)艦艇，艦艇下部的大洞使海水前后貫通．如圖乙所示為艦艇沿海平面的截面簡化圖，其與海水接觸的兩側(cè)壁M和N分別連接艦艇內(nèi)電源的正極和負(fù)極，使M、N間海水內(nèi)電流方向?yàn)镸→N，此時(shí)加一定方向的磁場，可使M、N間海水受到磁場力作用而被推出，艦艇因此向左前進(jìn)．關(guān)于所加磁場的方向，下列說法正確的是()A．垂直紙面向外B．垂直紙面向里C．水平向右D．水平向左3．有三根相互平行的直導(dǎo)線a、b、c垂直紙面放置，且它們在同一連線上．已知這三根導(dǎo)線中電流大小分別為I1、I2、I3，且I1＝I2，電流方向如圖所示()A．直導(dǎo)線b受到的安培力向左B．直導(dǎo)線b受到的安培力向右C．若只增大I1，導(dǎo)線b受到的安培力從a指向bD．若只增大I2，導(dǎo)線b受到的安培力從a指向b4．[2023·安徽省合肥市聯(lián)考]如圖所示，導(dǎo)線框ABC由直線AB和四分之一圓弧BC組成，用柔軟導(dǎo)線懸吊處于靜止?fàn)顟B(tài)，經(jīng)過A、C的水平線下方有垂直于ABC所在平面向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)給導(dǎo)線ABC通以如圖所示方向的電流，則導(dǎo)線框受到的安培力方向()A.豎直向上B．豎直向下C．斜向右下D．斜向左上5.通電閉合直角三角形線框ABC處在水平方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面向里，線框的邊BC水平，線框中電流方向如圖所示，那么該線框受到的安培力的合力()A．方向水平向左B．方向豎直向下C．方向垂直于AB斜向上D．為零6．[2023·山東省日照市模擬]如圖甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒．通過金屬棒的電流按如圖乙所示的規(guī)律變化，t＝0時(shí)，將金屬棒由靜止釋放，下列說法正確的是()A．t＝eq\f(T,2)時(shí)，金屬棒的加速度最小B．t＝eq\f(T,4)時(shí)，金屬棒的速度為零C．t＝T時(shí)，金屬棒距離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)D．在0～eq\f(T,2)的時(shí)間內(nèi)，安培力對金屬棒做功為零7．[2023·山東省濟(jì)南市學(xué)情檢測]如圖所示，一通電導(dǎo)體棒放置在粗糙水平桌面上，流過導(dǎo)體棒的電流如圖所示，導(dǎo)體棒所在空間存在方向與導(dǎo)體棒垂直的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)勻強(qiáng)磁場方向與豎直方向的夾角為θ時(shí)，無論所加磁場多強(qiáng)，均不能使導(dǎo)體棒發(fā)生移動．已知導(dǎo)體棒與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，下列關(guān)系式中正確的是()A.tanθ≥eq\f(1,μ)B．tanθ≤eq\f(1,μ)C．tanθ≥μD．tanθ≤μ8.[2023·湖北省部分學(xué)校質(zhì)量檢測]如圖所示為電磁軌道炮的工作原理圖．質(zhì)量m＝200g的待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸，并可在寬為L＝2m的兩平行軌道上無摩擦滑動．若電容器的電容C＝5×10－2F，充電后電壓為U1＝2kV，軌道內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.5T的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)開關(guān)由a點(diǎn)扳向b點(diǎn)后，能在極短的時(shí)間內(nèi)將彈體加速到v＝300m/s發(fā)射出去．若在這個(gè)過程中，通過電磁炮的電荷量為q，電容器兩端的電壓變?yōu)閁2，則()A．q＝24CU2＝1976VB．q＝12CU2＝1976VC．q＝24CU2＝1760VD．q＝12CU2＝1760V9．如圖所示，與水平面成α角、寬為L的傾斜平行金屬導(dǎo)軌，處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)回路電流強(qiáng)度為I時(shí)，金屬桿ab水平靜止在光滑導(dǎo)軌上，金屬桿ab所受安培力為F，斜面的支持力為N，則下列判斷正確的是()A．安培力方向垂直ab桿沿斜面向上B．安培力方向垂直ab桿水平向左C．N＝eq\f(BIL,sinα)D．N＝BILcosα10．如圖甲所示，質(zhì)量為1kg的金屬棒ab靜止在粗糙的平行導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直，兩平行導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)．a(chǎn)b棒、導(dǎo)軌和定值電阻R組成面積為1m2的閉合回路，回路總電阻為3Ω.回路內(nèi)有與水平面成37°角斜向上且均勻變化的勻強(qiáng)磁場，從t＝0時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示．已知兩平行導(dǎo)軌的間距為1m，ab棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．在t＝1s時(shí)，ab棒恰好開始相對導(dǎo)軌開始運(yùn)動，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列判斷正確的是()A．a(chǎn)b棒中的電流方向?yàn)閍流向bB．t＝1s時(shí)，ab棒受到的安培力方向水平向右C．t＝1s時(shí)，ab棒與導(dǎo)軌間的壓力大小為4ND．棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為0.511．如圖所示為電流天平的示意圖．當(dāng)左邊導(dǎo)線框通以圖示方向電流時(shí)，天平恰好平衡．如改變電流方向而仍維持天平平衡，則需在天平右端再加上質(zhì)量為2Δm的砝碼．由此可見通電線框在磁場中所受的磁場力的大小為()A.eq\f(1,2)ΔmgB．ΔmgC．2ΔmgD．3Δmg12．[2023·遼寧省沈陽市練習(xí)](多選)如圖所示為某種電磁泵模型的示意圖，泵體是長為L1，寬與高均為L2的長方體．泵體處在方向垂直向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，泵體的上下表面接電壓為U的電源(內(nèi)阻不計(jì))，理想電流表示數(shù)為I.若電磁泵和水面高度差為h，液體的電阻率為ρ，在t時(shí)間內(nèi)抽取液體的質(zhì)量為m，不計(jì)液體在流動中和管壁之間的阻力，取重力加速度為g，則()A．泵體上表面應(yīng)接電源正極B．電磁泵對液體產(chǎn)生的推力大小為BIL1C．電源提供的電功率為eq\f(U2L1,ρ)D．質(zhì)量為m的液體離開泵體時(shí)的動能為UIt－mgh－I2eq\f(ρ,L1)t專題60磁場對電流的作用1．BCD兩導(dǎo)線間的安培力是作用力與反作用力的關(guān)系，大小相等、方向相反，A錯(cuò)誤；與導(dǎo)線平行的直線上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同且與直線垂直，即一條導(dǎo)線上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同且與導(dǎo)線垂直，可用公式F＝ILB計(jì)算安培力大小，B正確；移走導(dǎo)線b之前，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向里，移走導(dǎo)線b之后，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，C正確；在離兩導(dǎo)線平面有一定距離的某處，兩導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場方向不在同一條直線上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的合成量一定不為零，D正確．2．A海水中電流方向從M流向N，船向左運(yùn)動，則船受到海水的作用力向左，根據(jù)牛頓第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根據(jù)左手定則可知，磁場方向應(yīng)為垂直紙面向外，A正確．3．C導(dǎo)線a在b處產(chǎn)生的磁場方向垂直于ab向上，直導(dǎo)線c在b處產(chǎn)生的磁場方向垂直于bc向下，且I1＝I2，直導(dǎo)線b處合磁場為0，因此直導(dǎo)線b受到的安培力也為0，A、B錯(cuò)誤；若只增大I1，在b處產(chǎn)生的合磁場方向垂直于ab向上，再由左手定則，則安培力從a指向b，C正確；若只增大I2，在b處產(chǎn)生的合磁場方向垂直于bc向下，再由左手定則，則安培力從b指向a，D錯(cuò)誤．4．B導(dǎo)線框受到安培力的等效長度為AC的連線，電流方向由C指向A，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)線框受到的安培力方向豎直向下，B項(xiàng)正確．5．D由F＝BIL可知，三角形各邊安培力的大小與各邊長度成正比，另外根據(jù)左手定則和力的平行四邊形法則可知，任意兩條邊受到的安培力的合力與第三條邊受到的安培力等大反向，故線框受到的總的安培力為零，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．6．Dt＝eq\f(T,2)時(shí)，金屬棒通過的電流反向最大，所受安培力最大，所產(chǎn)生的加速度也最大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；0～eq\f(T,4)時(shí)間內(nèi)，電流方向不變，安培力方向不變，安培力始終做正功，t＝eq\f(T,4)時(shí)，金屬棒的速度不為零，又eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，電流方向與之前相反，大小變化相等，始終做負(fù)功，根據(jù)對稱性，可知在0～eq\f(T,2)的時(shí)間內(nèi)，金屬棒先做加速后做減速且減為零，安培力對金屬棒總功為零，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；金屬棒做周期性運(yùn)動，前半個(gè)周期先沿正方向加速后減速為零，后半個(gè)周期沿反方向先做加速后減速為零，根據(jù)對稱性可知t＝T時(shí)，金屬棒再次回到出發(fā)點(diǎn)，C項(xiàng)錯(cuò)誤．7．D導(dǎo)體棒受的安培力斜向右下方，則受力分析可知F安sinθ＝f＝μFN＝μ(mg＋F安cosθ)，解得F安＝eq\f(μmg,sinθ－μcosθ)，當(dāng)sinθ－μcosθ＝0時(shí)，F(xiàn)安→∞，即當(dāng)tanθ≤μ時(shí)無論所加磁場多強(qiáng)，均不能使導(dǎo)體棒發(fā)生移動，D正確．8．D在極短的時(shí)間內(nèi)將彈體加速發(fā)射出去的過程中，由動量定理Beq\o(I,\s\up6(－))L·t＝mv，通過電磁炮的電荷量為q＝eq\o(I,\s\up6(－))t，聯(lián)立解得q＝eq\f(mv,BL)＝eq\f(200×10－3×300,2.5×2)C＝12C；電容器兩端的電壓將變?yōu)閁2＝eq\f(CU1－q,C)＝eq\f(5×10－2×2000－12,5×10－2)V＝1760V，選項(xiàng)D正確．9．C10．D12．AD當(dāng)泵體上表面接電源的正極時(shí)，電流從上向下流過泵體，這時(shí)受到