2025版高考物理全程一輪復(fù)習(xí)課時分層精練五十磁場及其對電流的作用

課時分層精練(五十)磁場及其對電流的作用基礎(chǔ)落實練1．如圖所示，直導(dǎo)線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠，其磁場互不影響，當(dāng)開關(guān)S閉合后，則小磁針北極N(黑色一端)指示磁場方向正確的是()A．a(chǎn)B．bC．cD．d2.[2024·廣東茂名統(tǒng)考模擬]邊長L的硬輕質(zhì)正三角形導(dǎo)線框abc置于豎直平面內(nèi)，ab邊水平，絕緣細線下端c點懸掛重物，勻強磁場大小為B垂直紙面向里．現(xiàn)將a、b接在恒定電流的正負極上，當(dāng)ab邊的電流強度為I，重物恰好對地?zé)o壓力，則重物重力的大小為()A．BILB．2BILC．eq\f(3BIL,2)D．eq\f(2BIL,3)3．[2024·山東濰坊三校聯(lián)考]如圖所示，圖甲為等量同種正電荷，A、B為其連線中垂線上對稱的兩點，圖乙為兩根電流方向相反的長直通電導(dǎo)線橫截面，C、D為其連線中垂線上對稱的兩點，以下說法正確的是()A．A、B兩點電場強度相同B．一帶負電粒子沿中垂線從A運動到B，其電勢能先增大后減小C．C、D兩點磁感應(yīng)強度相同D．CD連線上各點的磁感應(yīng)強度方向各不一樣4．[2024·江蘇連云港統(tǒng)考模擬]超遠距離輸電通常采用特高壓直流輸電的方式，某段直流輸電線路中三根水平導(dǎo)線a、b、c平行且間距相等，其中a、b導(dǎo)線位于同一水平面內(nèi)，通入的電流大小為Ic＝2Ia＝2Ib，方向如圖所示．已知通電直導(dǎo)線周圍磁感應(yīng)強度B＝keq\f(I,r)(r為磁場中某點到直導(dǎo)線的距離，k為常數(shù))，下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b兩根導(dǎo)線相互排斥B．b、c兩根導(dǎo)線對a的安培力方向豎直向下C.a、b兩根導(dǎo)線對c的安培力方向豎直向下D．三根導(dǎo)線在圖中三角形中心處的磁感應(yīng)強度為零5.[2024·浙江高三校聯(lián)考]如圖所示，無限長直導(dǎo)線A、B和以點p為圓心的圓形導(dǎo)線C、D固定在xy平面內(nèi)．導(dǎo)線C、D有強度相同的恒定電流，導(dǎo)線B中有強度為I0、方向為＋x的電流．導(dǎo)線C在p點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度B0.當(dāng)導(dǎo)線A中的電流改變時，導(dǎo)線A～D的電流在p點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小如下表，下列敘述正確的是()導(dǎo)線A的電流導(dǎo)線A～D的電流在p點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小強度方向0無0I0＋y？I0－yB0A.表格中的“？”應(yīng)填入2B0B．導(dǎo)線B中電流在p點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0C.導(dǎo)線D中電流在p點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度比導(dǎo)線B產(chǎn)生的要小D．導(dǎo)線C中電流在p點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向是垂直xy平面向內(nèi)6．[2024·臨沂模擬]如圖所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌放置在水平方向的勻強磁場中，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，導(dǎo)軌的下端接有電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源和阻值為R的定值電阻，質(zhì)量為m的金屬桿M垂直導(dǎo)軌放置(與導(dǎo)軌接觸良好)，通過不可伸長的輕繩跨過光滑絕緣桿后與重物N相連，重物N的質(zhì)量為eq\f(3,10)m，金屬桿M剛好處于靜止狀態(tài)．已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，不計金屬桿和導(dǎo)軌電阻，sinθ＝0.6，下列說法中正確的是()A．磁場方向水平向左，磁感應(yīng)強度為B＝eq\f(mg（R＋r）,2EL)B．磁場方向水平向右，磁感應(yīng)強度為B＝eq\f(mg（R＋r）,2EL)C．磁場方向水平向左，磁感應(yīng)強度為B＝eq\f(mg（R＋r）,4EL)D．磁場方向水平向右，磁感應(yīng)強度為B＝eq\f(mg（R＋r）,4EL)7．如圖所示，兩平行導(dǎo)軌均由相互垂直的兩段構(gòu)成，導(dǎo)軌間距為L，兩段導(dǎo)軌所在平面內(nèi)只存在與該部分導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小分別為B1、B2(方向未知)，左側(cè)導(dǎo)軌傾角為α＝37°，右側(cè)導(dǎo)軌傾角為β＝53°，兩長度均為L且質(zhì)量相等的導(dǎo)體棒a、b垂直放置在左、右兩側(cè)導(dǎo)軌上，當(dāng)導(dǎo)軌下端接一電源時兩導(dǎo)體棒均靜止，已知導(dǎo)體棒a、b的電阻之比為1∶2，sin37°＝0.6，忽略導(dǎo)軌及電源的內(nèi)阻，不計一切摩擦．則下列說法正確的是()A．兩磁場方向均垂直所在導(dǎo)軌平面向上B．B1∶B2＝3∶8C．導(dǎo)體棒a、b所受安培力大小相等D．導(dǎo)體棒a、b對導(dǎo)軌的壓力大小之比為3∶48．[2024·江西上饒統(tǒng)考一模]2022年6月17日，我國自主設(shè)計建造的首艘電磁彈射型航空母艦“福建艦”成功下水．該艦采用平直通長飛行甲板，配置電磁彈射和阻攔裝置，飛機的前輪與磁懸浮電磁彈射車相連，如圖甲所示．其工作原理簡化為如圖乙所示，間距d＝1m的平行光滑金屬導(dǎo)軌(電阻不計)間存在磁感應(yīng)強度B＝10T的勻強磁場，彈射車由200根完全相同的導(dǎo)體棒并聯(lián)組成．電磁彈射時，開關(guān)S與1相連，恒流電源為整個系統(tǒng)供電，彈射車帶動飛機從靜止開始勻加速運動x1＝60m后達到起飛速度v＝60m/s.飛機起飛后立即與彈射車脫鉤，同時將開關(guān)S與2相連，彈射車在磁場的阻尼作用下運動x2＝30m后停下．假設(shè)彈射車的質(zhì)量m＝1000kg，飛機的質(zhì)量M＝1.9×104kg，電阻R0＝0.02Ω，不計彈射車帶動飛機加速運動過程中的感應(yīng)電動勢以及飛機與甲板之間的摩擦和空氣阻力．求：(1)恒流電源提供的總電流大小；(2)每根導(dǎo)體棒的電阻R.素養(yǎng)提升練9．[2024·河北校聯(lián)考模擬]研究表明：通電長直導(dǎo)線周圍某點磁場的磁感應(yīng)強度大小與該點到導(dǎo)線的距離成反比．如圖所示，a、b、c三根相互平行的水平長直導(dǎo)線通有大小相等且方向相同的電流I，a′、b′、c′為導(dǎo)線a、b、c上的三個點，連接三點構(gòu)成的三角形為等腰直角三角形(a′b′＝b′c′)，且與三根導(dǎo)線均垂直，O為a′c′連線的中點，測得O處的磁感應(yīng)強度大小為B.逆著電流方向觀察三角形a′b′c′，不計其他磁場的影響，則下列判斷正確的是()A．c′點的磁感應(yīng)強度方向斜向左上方B．導(dǎo)線b受到的安培力方向豎直向上C．b′點的磁感應(yīng)強度大小為BD．在a′、c′的連線上存在磁感應(yīng)強度為零的位置10．如圖所示，一表面粗糙的半圓柱體固定在水平面上，柱體表面動摩擦因數(shù)為μ，其外表面放有一通電直導(dǎo)體棒，電流方向垂直于紙面向里，導(dǎo)體棒長度為L、質(zhì)量為m，空間中加有沿柱體半徑向外的輻向磁場，圓柱體表面磁場大小為B且處處相等，在導(dǎo)體棒中通變化的電流，使導(dǎo)體棒沿粗糙的圓柱體從底端緩慢向上滑動，在到達頂端前的過程中，導(dǎo)體棒()A．所受的摩擦力一直減小B．所受的安培力一直減小C．所受重力與支持力的合力大小不變D．所受重力和安培力的合力與安培力的夾角始終不變課時分層精練（五十）磁場及其對電流的作用1．解析：根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場方向，再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向可知C正確．答案：C2．解析：根據(jù)平衡條件得，mg＝BIL＋eq\f(1,2)BIL，解得mg＝eq\f(3BIL,2)，故選C.答案：C3．解析：根據(jù)等量同種電荷的電場分布可知，A、B兩點電場強度大小相等，方向相反，則場強不相同，選項A錯誤；一帶負電粒子沿中垂線從A運動到B，電場力先做正功后做負功，則其電勢能先減小后增大，選項B錯誤；因兩根通電導(dǎo)線的電流方向相反，根據(jù)安培定則，結(jié)合磁場疊加知識可知，C、D兩點磁感應(yīng)強度相同，CD連線上各點的磁感應(yīng)強度方向一樣，選項C正確，D錯誤．答案：C4．解析：由圖可知a、b兩根導(dǎo)線通入的電流方向相同，則a、b兩根導(dǎo)線相互吸引，故A錯誤；如圖所示為右側(cè)視圖，b、c兩根導(dǎo)線對a的安培力分別為吸引力和排斥力根據(jù)Ic＝2Ib，B＝keq\f(I,r)，F(xiàn)＝BIaL可得Fac＝2Fab則有sinθ＝eq\f(Fab,Fac)＝eq\f(1,2)解得θ＝30°，則b、c兩根導(dǎo)線對a的安培力方向豎直向下，故B正確；由于a、b兩根導(dǎo)線對c的安培力均為排斥力，且Ia＝Ib，則a、b兩根導(dǎo)線對c的安培力大小相等，a、b兩根導(dǎo)線對c的安培力的合力方向豎直向上，故C錯誤；根據(jù)安培定則，如圖所示可知三根導(dǎo)線在圖中三角形中心處的磁感應(yīng)強度不為零，故D錯誤．答案：B5．解析：根據(jù)題意，當(dāng)導(dǎo)線A中的電流為0時，p點的合磁感應(yīng)強度為零，即B、C、D三條導(dǎo)線產(chǎn)生的合磁場為零，當(dāng)A中的電流為－I0時，p點的合磁感應(yīng)強度為B0，方向應(yīng)垂直紙面向外，所以當(dāng)A中的電流為I0時，p點的合磁感應(yīng)強度仍為B0，方向應(yīng)垂直紙面向里，故A錯誤；由于A、B導(dǎo)線到p點距離相等，所以B中電流在p點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0，故B正確；B、C的磁感應(yīng)強度均為B0，D的磁感應(yīng)強度大于B0，所以一定是B＋C的磁感應(yīng)強度大小等于D的磁感應(yīng)強度大?。?B0），則C的磁感應(yīng)強度方向和B一致，均向外，故C、D錯誤．答案：B6.解析：由于mgsinθ＝0.6mg>0.3mg，故安培力方向一定豎直向上，由左手定則可知磁場方向為水平向左，對金屬桿M受力分析并建立如圖所示坐標系．由平衡條件可得Fx＝F＋F安sinθ－mgsinθ＝0，F(xiàn)y＝FN＋F安cosθ－mgcosθ＝0，輕繩上的拉力F＝eq\f(3,10)mg，聯(lián)立解得F安＝eq\f(1,2)mg，又由F安＝BIL，I＝eq\f(E,R＋r)，解得B＝eq\f(mg（R＋r）,2EL)，故選A.答案：A7．解析：導(dǎo)體棒a、b所受安培力沿各自所處導(dǎo)軌平面向上，由左手定則可知，左側(cè)磁場垂直左側(cè)導(dǎo)軌所在平面向下，右側(cè)磁場垂直右側(cè)導(dǎo)軌所在平面向上，A錯誤；由力的平衡條件可得，導(dǎo)體棒a、b所受安培力分別為Fa＝mgsin37°、Fb＝mgsin53°則Fa∶Fb＝3∶4，C錯誤；導(dǎo)體棒a、b的電阻之比為1∶2，則通過導(dǎo)體棒a、b的電流之比為2∶1，又B＝eq\f(F,IL)解得eq\f(B1,B2)＝eq\f(3,8)，B正確；導(dǎo)體棒a、b對導(dǎo)軌的壓力大小分別為FNa＝mgcos37°、FNb＝mgcos53°解得FNa∶FNb＝4∶3，D錯誤．答案：B8．解析：（1）設(shè)電磁彈射時飛機的加速度為a，則有v2＝2ax1解得a＝30m/s2加速過程中飛機和彈射車受到的合力BId＝（M＋m）a解得I＝6×104A（2）飛機飛離甲板后，彈射車在電磁阻尼的作用下做減速運動直到速度減為零，設(shè)減速過程所用時間為Δt，減速過程中彈射車的平均速率為eq\o(v,\s\up6(－)).對彈射車根據(jù)動量定理有－Beq\o(I,\s\up6(－))dΔt＝0－mv，eq\f(B2d2\o(v,\s\up6(－))Δt,R0＋\f(R,200))＝mv，其中eq\o(v,\s\up6(－))Δt＝x2代入解得R＝6Ω答案：（1）6×104A（2）6Ω9．解析：如圖所示畫出三根導(dǎo)線的截面圖，由右手螺旋定則及矢量的疊加規(guī)律可知，c′點的磁感應(yīng)強度方向斜向右上方，b′點的磁感應(yīng)強度方向水平向左，A錯誤；a和c導(dǎo)線在O處的磁感應(yīng)強度矢量和為0，O點處的磁感應(yīng)強度即為b導(dǎo)線在O處的磁感應(yīng)強度，其大小為B，設(shè)b′c′的長度為L，則b′O的距離為eq\f(\r(2),2)L，故導(dǎo)線a在b′處的磁感應(yīng)強度為eq\f(\r(2),2)B，根據(jù)對稱性，導(dǎo)線c在b′處的磁感應(yīng)強度大小也為eq\f(\r(2),2)B，則b′處的磁感應(yīng)強度大小Bb＝2×eq\f(\r(2),2)Bcos45°＝B如圖所示，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線b受到的安培力方向豎直向下，B錯誤，C正確；a、c導(dǎo)線在a′、c′的連線上的磁感應(yīng)強度的方向均在豎直方向（O點除外），而b導(dǎo)線在a′、c′的連線上的磁感應(yīng)強度的方向均不在豎直方向，故無法完全抵消，即在a′、c′的連線上不存在磁感應(yīng)強度為零的位置，D錯誤．答案：C10．解析：根據(jù)左手定則確定安培力的方向，導(dǎo)體棒在上升至某位置的受力分析如圖所示則有FN＝mgsinθ，導(dǎo)體棒所受摩擦力為Ff＝μmgsinθ，可知導(dǎo)體棒沿粗糙的圓柱體從底端緩慢向上滑動，在到達頂端前的過程中，θ增大，F(xiàn)N增大，F(xiàn)f增大，故A錯誤；結(jié)合上述，導(dǎo)體棒所受的安培力F＝BIL＝mgcosθ＋μmgsinθ＝eq\r(1＋μ2)sin（θ＋φ），θ在0～90°