備考2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)強(qiáng)化訓(xùn)練第十一章磁場(chǎng)第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用1.[安培力＋受力分析/2024江蘇]在光滑水平桌面上將長(zhǎng)為πL的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點(diǎn)的距離為2L，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中的張力為（A）A.BIL B.2BIL C.πBIL D.2πBIL解析軟導(dǎo)線在安培力與兩固定點(diǎn)拉力的作用下處于平衡狀態(tài)，張緊后的形態(tài)為一半圓，如圖所示，由于軟導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度為2L，故受到的安培力F＝2BIL，則兩固定點(diǎn)對(duì)軟導(dǎo)線的拉力均為T＝F2＝BIL，因此軟導(dǎo)線中張力T'＝T＝BIL，A正確，B、C、D錯(cuò)誤.2.[磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加＋安培定則/2024福建/多選]如圖，四條相互平行的瘦長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直坐標(biāo)系xOy平面，導(dǎo)線與坐標(biāo)平面的交點(diǎn)為a、b、c、d四點(diǎn).已知a、b、c、d為正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，正方形中心位于坐標(biāo)原點(diǎn)O，e為cd的中點(diǎn)且在y軸上；四條導(dǎo)線中的電流大小相等，其中過a點(diǎn)的導(dǎo)線的電流方向垂直坐標(biāo)平面對(duì)里，其余導(dǎo)線的電流方向垂直坐標(biāo)平面對(duì)外，則（BD）A.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0B.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由O指向cC.e點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿y軸正方向D.e點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿y軸負(fù)方向解析由安培定則可知，通電直導(dǎo)線b、c在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，相互抵消；通電直導(dǎo)線a、d在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直ad連線指向c，故O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，方向由O指向c，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確.通電直導(dǎo)線c、d在e點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，相互抵消；通電直導(dǎo)線a、b在e點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向分別垂直ae連線和be連線，二者的合磁場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.3.[左手定則＋動(dòng)力學(xué)臨界問題/2024湖北/多選]如圖所示，兩平行導(dǎo)軌在同一水平面內(nèi).一導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定.整個(gè)裝置置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒定，方向與金屬棒垂直、與水平向右方向的夾角θ可調(diào).導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)給導(dǎo)體棒通以圖示方向的恒定電流，適當(dāng)調(diào)整磁場(chǎng)方向，可以使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)或勻減速運(yùn)動(dòng).已知導(dǎo)體棒加速時(shí)，加速度的最大值為33g；減速時(shí)，加速度的最大值為3g，其中g(shù)為重力加速度大小.下列說法正確的是（BCA.棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為3B.棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為3C.加速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向下，θ＝60°D.減速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向上，θ＝150°解析設(shè)安培力的大小為F，當(dāng)導(dǎo)體棒加速且安培力方向朝右上時(shí)，導(dǎo)體棒的加速度才有可能最大，導(dǎo)體棒受力圖如圖甲所示，依據(jù)牛頓其次定律得Fcosφ－f1＝ma1，F(xiàn)sinφ＋N1＝mg，而f1＝μN(yùn)1，整理得F(cosφ＋μsinφ)－μmg＝ma1，加速度的最大值為a1max＝F1+μ2m－μg＝33g.當(dāng)導(dǎo)體棒減速且安培力方向朝左下時(shí)，導(dǎo)體棒的加速度才有可能最大，導(dǎo)體棒受力圖如圖乙所示，依據(jù)牛頓其次定律得Fcosβ＋f2＝ma2，N2＝Fsinβ＋mg，而f2＝μN(yùn)2，整理得F(cosβ＋μsinβ)＋μmg＝ma2，加速度的最大值為a2max＝F1+μ2m＋μg＝3g.聯(lián)立解得μ＝33，所以選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤.加速階段加速度大小最大時(shí)，φ＝30°，依據(jù)左手定則可知磁場(chǎng)方向斜向下，θ＝60°，即選項(xiàng)C正確.減速階段加速度大小最大時(shí)，β＝30°，圖甲圖乙4.[電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)＋能量/2024北京]2024年，我國(guó)階段性建成并勝利運(yùn)行了“電磁撬”，創(chuàng)建了大質(zhì)量電磁推動(dòng)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄.一種兩級(jí)導(dǎo)軌式電磁推動(dòng)的原理如圖所示.兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒.金屬棒可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌接觸良好.電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)過金屬棒，再從另一導(dǎo)軌流回，圖中電源未畫出.導(dǎo)軌電流在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流i的關(guān)系式為B＝ki（k為常量）.金屬棒被該磁場(chǎng)力推動(dòng).當(dāng)金屬棒由第一級(jí)區(qū)域進(jìn)入其次級(jí)區(qū)域時(shí)，回路中的電流由I變?yōu)?I.已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為L(zhǎng)，每一級(jí)區(qū)域中金屬棒被推動(dòng)的距離均為s，金屬棒的質(zhì)量為m.求：（1）金屬棒經(jīng)過第一級(jí)區(qū)域時(shí)受到安培力的大小F.（2）金屬棒經(jīng)過第一、二級(jí)區(qū)域的加速度大小之比a1∶a2.（3）金屬棒從靜止起先經(jīng)過兩級(jí)區(qū)域推動(dòng)后的速度大小v.答案（1）F＝kI2L（2）a1∶a2＝1∶4（3）v＝10解析（1）第一級(jí)區(qū)域中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝kI，金屬棒受到的安培力大小為F＝B1IL＝kI2L（2）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，安培力供應(yīng)加速度，金屬棒在第一級(jí)區(qū)域中，依據(jù)牛頓其次定