新教材高考物理一輪復習課時練29磁場的描述磁吃電流的作用含解析新人教版

一輪復習精品資料(高中)PAGE1-磁場的描述磁場對電流的作用1.(電流的相互作用)(2020浙江名校聯(lián)盟模擬創(chuàng)新卷)如圖所示是一位同學制作的實驗裝置:柔軟彈簧豎直懸掛,下端恰與銅片接觸。當開關閉合后,彈簧時伸時縮,燈泡時明時暗。關于這個實驗現(xiàn)象,下列說法中正確的是()A.有電流通過彈簧時,各匝環(huán)形電流互相吸引致使彈簧收縮B.有電流通過彈簧時,各匝環(huán)形電流互相排斥致使彈簧伸長C.彈簧收縮與銅片分離時,通過燈泡的電流較小,燈泡暗淡D.彈簧伸長與銅片接觸時,通過燈泡的電流較大,燈泡明亮2.(多選)(安培定則、磁場的疊加)(2020山東濟南高三下學期檢測)無限長通電直導線在周圍某一點產生的磁場的磁感應強度B的大小與電流成正比,與導線到這一點的距離成反比,即B=kIr(式中k為常數(shù))。如圖所示,兩根相距L的無限長直導線MN通有大小相等、方向相反的電流,a點在兩根導線連線的中點,b點在a點正上方且距兩根直導線的距離均為L,下列說法正確的是(A.a點和b點的磁感應強度方向相同B.a點和b點的磁感應強度方向相反C.a點和b點的磁感應強度大小之比為4∶3D.a點和b點的磁感應強度大小之比為4∶13.(安培力)(2020山東多市高三下學期線上模擬)正三角形金屬框架ABC邊長為a,將其放置在水平絕緣桌面上,俯視圖如圖所示?，F(xiàn)施加豎直向上的磁感應強度為B的勻強磁場,將AC接入電路,圖中電流表示數(shù)為I,金屬框架靜止。則()A.金屬框架所受的安培力為0B.金屬框架所受摩擦力大小為BIaC.金屬框架所受摩擦力方向水平向左D.若增大磁感應強度B,金屬框架一定靜止4.(多選)(安培力作用下導體的平衡)(2020陜西西安高三下學期模擬)如圖所示,在傾角θ=30°的光滑軌道上,質量m=0.1kg的AB桿放在軌道上,軌道間距l(xiāng)=0.2m,電流I=0.5A。當加上垂直于桿AB的某一方向的勻強磁場后,桿AB處于靜止狀態(tài),則所加磁場的磁感應強度可能為()A.1T B.5.5T C.4T D.7.5T5.(安培力作用下導體的運動)如圖所示,一通電金屬環(huán)固定在絕緣的水平面上,在其左端放置一可繞中點O自由轉動且可在水平方向自由移動的豎直金屬棒,中點O與金屬環(huán)在同一水平面內,當在金屬環(huán)與金屬棒中通有圖示方向的電流時,則()A.金屬棒始終靜止不動B.金屬棒的上半部分向紙面外轉,下半部分向紙面里轉,同時靠近金屬環(huán)C.金屬棒的上半部分向紙面里轉,下半部分向紙面外轉,同時靠近金屬環(huán)D.金屬棒的上半部分向紙面里轉,下半部分向紙面外轉,同時遠離金屬環(huán)6.(多選)(安培力作用下物體的平衡及運動)如圖所示,水平放置的光滑平行金屬導軌,左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連,右端與半徑為L=20cm的光滑圓弧金屬導軌相接,導軌寬度為20cm,電阻不計。導軌所在空間有豎直方向的勻強磁場,磁感應強度B=0.5T。一根導體棒ab垂直導軌放置,質量m=60g、電阻R=1Ω,用兩根長也為20cm的絕緣細線懸掛,導體棒恰好與導軌接觸。當閉合開關S后,導體棒沿圓弧擺動,擺動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài)。導體棒ab速度最大時,細線與豎直方向的夾角θ=53°(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2),則()A.磁場方向一定豎直向上B.電源的電動勢E=8VC.導體棒在擺動過程中所受安培力F=8ND.導體棒擺動過程中的最大動能為0.08J素養(yǎng)綜合練7.(2020浙江寧波模擬)超導電磁船是一種不需要螺旋槳推進的低噪音新型船,如圖是電磁船的簡化原理圖,AB和CD是與電源相連的導體板,AB與CD之間部分區(qū)域浸沒在海水中并有垂直紙面向內的勻強磁場(磁場由固定在船上的超導線圈產生,其獨立電路部分未畫出),以下說法正確的是()A.使船前進的力,是磁場對海水中電流的安培力B.要使船前進,海水中的電流方向從CD板指向AB板C.同時改變磁場的方向和電源正負極,推進力方向將與原方向相反D.若接入電路的海水電阻為R,其兩端的電壓為U,則船在海水中前進時,AB與CD間海水中的電流強度小于U8.(2020四川遂寧高三下學期三診)三條在同一平面(紙面)內的長直絕緣導線組成一等邊三角形,在導線中通過的電流均為I,方向如圖所示。a、b和c三點分別位于三角形的三個頂角的角平分線上,且到相應頂點的距離相等。將a、b和c處的磁感應強度大小分別記為B1、B2和B3,下列說法正確的是()A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和c處磁場方向垂直于紙面向外,b處磁場方向垂直于紙面向里D.a處磁場方向垂直于紙面向外,b和c處磁場方向垂直于紙面向里9.(多選)(2019江蘇卷)如圖所示,在光滑的水平桌面上,a和b是兩條固定的平行長直導線,通過的電流相等。矩形線框位于兩條導線的正中間,通有順時針方向的電流,在a、b產生的磁場作用下靜止。則a、b的電流方向可能是()A.均向左B.均向右C.a的向左,b的向右D.a的向右,b的向左10.(2020山東煙臺高三月考)在傾角為θ的斜面上固定兩根足夠長的光滑平行金屬導軌PQ、MN,相距為L,導軌處于磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向下。有兩根質量均為m的金屬棒a、b,先將a棒垂直導軌放置,用跨過光滑定滑輪的細線與物塊c連接,連接a棒的細線平行于導軌,由靜止釋放c,此后某時刻,將b也垂直導軌放置,a、c此刻起做勻速運動,b棒剛好能靜止在導軌上。a棒在運動過程中始終與導軌垂直,兩棒與導軌接觸良好,導軌電阻不計。則()A.物塊c的質量是msinθB.b棒放上導軌前,物塊c減少的重力勢能等于a、c增加的動能C.b棒放上導軌后,物塊c減少的重力勢能等于回路消耗的電能D.b棒放上導軌后,a棒中電流大小是mg11.(2020天津期末)如圖甲所示,固定的兩光滑導體圓環(huán)相距1m。在兩圓環(huán)上放一導體棒,圓環(huán)通過導線與電源相連,電源的電動勢為3V,內阻為0.2Ω,導體棒質量為60g,接入電路的電阻為1.3Ω,圓環(huán)電阻不計,勻強磁場豎直向上。開關S閉合后,棒可以靜止在圓環(huán)上某位置,該位置對應的半徑與水平方向的夾角為θ=37°,如圖乙所示,(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)棒靜止時受到的安培力的大小;(2)勻強磁場的磁感應強度的大小。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練29磁場的描述磁場對電流的作用1.A有電流通過彈簧時,各環(huán)形電流同向,相互吸引致使彈簧收縮,選項A正確、B錯誤;彈簧伸長與銅片接觸,彈簧電阻與燈泡并聯(lián),電路中總電阻較小,電流較大,燈泡兩端電壓較小,燈泡較暗淡;彈簧收縮與銅片分離時,電路中總電阻較大,電流較小,燈泡兩端電壓較大,燈泡較明亮,選項C、D錯誤。2.AD設通電導線在距離L處產生的磁感應強度大小為B0,兩導線MN在b點產生的磁感應強度方向成120°角,磁感應強度的矢量合為B0,方向垂直MN向下;兩導線MN在a點產生的磁感應強度大小均為2B0,磁感應強度的矢量合為4B0,方向垂直MN向下;所以a點和b點的磁感應強度方向相同,大小之比為4∶1,故A、D正確。3.B導線ABC的等效長度為AC邊長度,由左手定則可知,兩段導線所受安培力方向水平向左,即安培力合力不為0,A錯誤;由于電流表示數(shù)為I,即為導線AC和ABC的電流之和,由于導線ABC的等效長度為AC邊長度,故金屬框架所受的安培力合力為F=BIABCL+BIACL=BIa,由平衡條件可知,金屬框架所受摩擦力大小為BIa,由于安培力合力方向水平向左,故金屬框架所受摩擦力方向水平向右,B正確、C錯誤;若增大磁感應強度B,金屬框架所受安培力增大,如果安培力大于最大靜摩擦力,金屬框架會運動,D錯誤。4.BD金屬導軌光滑,所以沒有摩擦力,則金屬棒只受重力、支持力和安培力,根據平衡條件支持力和安培力的合力應與重力等大反向,根據矢量三角形合成法則作出合成圖如圖,由圖可以看出當安培力F與支持力垂直時有最小值Fmin=mgsinθ,即BminIl=mgsinθ,解得Bmin=5T,B、D正確,A、C錯誤。5.B由通電金屬環(huán)產生的磁場特點可知,其在金屬棒的上半部分產生的磁場有水平向左的分量,由左手定則可判斷金屬棒上半部分受到方向向外的安培力,故向紙面外轉;同理可判斷金屬棒的下半部分向紙面里轉。當金屬棒轉動到水平面時,由同向電流相吸,反向電流相斥可知,金屬棒同時在靠近金屬環(huán),B正確。6.BD當開關S閉合時,導體棒向右擺動,說明其所受安培力水平向右,由左手定則可知,磁場方向豎直向下,故A錯誤;設電路中電流為I,電源的電動勢為E,導體棒ab所受安培力為F,導體棒ab速度最大時,細線與豎直方向的夾角θ=53°,則tanθ=Fmg,由F=BIL=BERL,得F=0.8N,E=8V,故B正確,C錯誤;根據動能定理得FLsin53°-mgL(1-cos53°)=Ek-0,解得Ek=07.D根據題述,AB與CD之間部分區(qū)域浸沒在海水中并有垂直紙面向內的勻強磁場,海水中該部分為導體,與導體板和電源構成回路,海水通電后受到安培力作用,磁場對海水有向后的作用力,根據牛頓第三定律,海水對磁場(海水對超導電磁船)有向前的作用力,該力是使船前進的力,選項A錯誤;根據左手定則,要使船前進,海水中的電流方向從AB板指向CD板,選項B錯誤;同時改變磁場的方向和電源正負極,推進力方向將與原方向相同,選項C錯誤;若接入電路的海水電阻為R,其兩端的電壓為U,則船在海水中前進時,由于可視為導線的海水切割磁感線要產生與電流方向相反的感應電動勢,所以AB與CD間海水中的電流強度小于UR8.A由安培定則判斷,對a和b,其臨近的兩條導線在a和b點產生的磁感應強度等大方向,磁感應強度相互抵消,則a和b處的磁感應強度就等于遠離的那條導線產生的磁感應強度,有B1=B2;對c,其臨近的兩條導線在c產生的磁感應強度等大同向,磁感應強度疊加,而遠離c的那條導線在c產生的磁感應強度小于其臨近的導線在c產生的磁感應強度,且方向相反,在c處的磁感應強度B3大于a和b處的磁感應強度B1和B2,A正確、B錯誤;由安培定則判斷可得a和b處磁場方向垂直于紙面向外,c處磁場方向垂直于紙面向里,C、D錯誤。9.CD由右手螺旋定則可知,兩直線平行長直導線通過同向電流時,在導線之間產生方向相反的磁場,再由安培定則可知,方向相反的磁場對電流方向相反的線框的兩條邊產生方向相同的安培力,不可能使線框處于靜止狀態(tài),故選項A、B錯誤,選項C、D正確。10.Db棒靜止說明b棒受力平衡,即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡,a棒勻速向上運動,說明a棒所受繩的拉力和重力沿斜面向下的分力以及沿斜面向下的安培力三個力平衡,c勻速下降,則c所受重力和繩的拉力大小平衡。由b平衡可知,安培力大小F安=mgsinθ,由a平衡可知F繩=F安+mgsinθ=2mgsinθ,由c平衡可知F繩=mcg,因為繩中拉力大小相等,故2mgsinθ=mcg,即物塊c的質量為2msinθ,A錯誤;b放上之前,根據能量守恒知,a增加的重力勢能與a、c增加的動能之和等于c減小的重力勢能,B錯誤;b棒放上導軌后,a勻速上升重力勢能在增加,故根據能量守恒知,物塊c減少的重力勢能等于回路消耗的電能與a增加的重力勢能之和,C錯誤;根據b棒的平衡可知F安=mgsinθ,又因為F安=BIL,故I=mgsin11.〖答案〗(1)0.8N(2)0.4T〖解析〗(1)對導體棒進行受力分析,如圖所示有mgF=tan解得F=0.8N。(2)由閉合電路歐姆定律,得I=E解得I=2A由安培力的公式F=BIL,得B=FIL解得B=0.4T。磁場的描述磁場對電流的作用1.(電流的相互作用)(2020浙江名校聯(lián)盟模擬創(chuàng)新卷)如圖所示是一位同學制作的實驗裝置:柔軟彈簧豎直懸掛,下端恰與銅片接觸。當開關閉合后,彈簧時伸時縮,燈泡時明時暗。關于這個實驗現(xiàn)象,下列說法中正確的是()A.有電流通過彈簧時,各匝環(huán)形電流互相吸引致使彈簧收縮B.有電流通過彈簧時,各匝環(huán)形電流互相排斥致使彈簧伸長C.彈簧收縮與銅片分離時,通過燈泡的電流較小,燈泡暗淡D.彈簧伸長與銅片接觸時,通過燈泡的電流較大,燈泡明亮2.(多選)(安培定則、磁場的疊加)(2020山東濟南高三下學期檢測)無限長通電直導線在周圍某一點產生的磁場的磁感應強度B的大小與電流成正比,與導線到這一點的距離成反比,即B=kIr(式中k為常數(shù))。如圖所示,兩根相距L的無限長直導線MN通有大小相等、方向相反的電流,a點在兩根導線連線的中點,b點在a點正上方且距兩根直導線的距離均為L,下列說法正確的是(A.a點和b點的磁感應強度方向相同B.a點和b點的磁感應強度方向相反C.a點和b點的磁感應強度大小之比為4∶3D.a點和b點的磁感應強度大小之比為4∶13.(安培力)(2020山東多市高三下學期線上模擬)正三角形金屬框架ABC邊長為a,將其放置在水平絕緣桌面上,俯視圖如圖所示?，F(xiàn)施加豎直向上的磁感應強度為B的勻強磁場,將AC接入電路,圖中電流表示數(shù)為I,金屬框架靜止。則()A.金屬框架所受的安培力為0B.金屬框架所受摩擦力大小為BIaC.金屬框架所受摩擦力方向水平向左D.若增大磁感應強度B,金屬框架一定靜止4.(多選)(安培力作用下導體的平衡)(2020陜西西安高三下學期模擬)如圖所示,在傾角θ=30°的光滑軌道上,質量m=0.1kg的AB桿放在軌道上,軌道間距l(xiāng)=0.2m,電流I=0.5A。當加上垂直于桿AB的某一方向的勻強磁場后,桿AB處于靜止狀態(tài),則所加磁場的磁感應強度可能為()A.1T B.5.5T C.4T D.7.5T5.(安培力作用下導體的運動)如圖所示,一通電金屬環(huán)固定在絕緣的水平面上,在其左端放置一可繞中點O自由轉動且可在水平方向自由移動的豎直金屬棒,中點O與金屬環(huán)在同一水平面內,當在金屬環(huán)與金屬棒中通有圖示方向的電流時,則()A.金屬棒始終靜止不動B.金屬棒的上半部分向紙面外轉,下半部分向紙面里轉,同時靠近金屬環(huán)C.金屬棒的上半部分向紙面里轉,下半部分向紙面外轉,同時靠近金屬環(huán)D.金屬棒的上半部分向紙面里轉,下半部分向紙面外轉,同時遠離金屬環(huán)6.(多選)(安培力作用下物體的平衡及運動)如圖所示,水平放置的光滑平行金屬導軌,左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連,右端與半徑為L=20cm的光滑圓弧金屬導軌相接,導軌寬度為20cm,電阻不計。導軌所在空間有豎直方向的勻強磁場,磁感應強度B=0.5T。一根導體棒ab垂直導軌放置,質量m=60g、電阻R=1Ω,用兩根長也為20cm的絕緣細線懸掛,導體棒恰好與導軌接觸。當閉合開關S后,導體棒沿圓弧擺動,擺動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài)。導體棒ab速度最大時,細線與豎直方向的夾角θ=53°(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2),則()A.磁場方向一定豎直向上B.電源的電動勢E=8VC.導體棒在擺動過程中所受安培力F=8ND.導體棒擺動過程中的最大動能為0.08J素養(yǎng)綜合練7.(2020浙江寧波模擬)超導電磁船是一種不需要螺旋槳推進的低噪音新型船,如圖是電磁船的簡化原理圖,AB和CD是與電源相連的導體板,AB與CD之間部分區(qū)域浸沒在海水中并有垂直紙面向內的勻強磁場(磁場由固定在船上的超導線圈產生,其獨立電路部分未畫出),以下說法正確的是()A.使船前進的力,是磁場對海水中電流的安培力B.要使船前進,海水中的電流方向從CD板指向AB板C.同時改變磁場的方向和電源正負極,推進力方向將與原方向相反D.若接入電路的海水電阻為R,其兩端的電壓為U,則船在海水中前進時,AB與CD間海水中的電流強度小于U8.(2020四川遂寧高三下學期三診)三條在同一平面(紙面)內的長直絕緣導線組成一等邊三角形,在導線中通過的電流均為I,方向如圖所示。a、b和c三點分別位于三角形的三個頂角的角平分線上,且到相應頂點的距離相等。將a、b和c處的磁感應強度大小分別記為B1、B2和B3,下列說法正確的是()A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和c處磁場方向垂直于紙面向外,b處磁場方向垂直于紙面向里D.a處磁場方向垂直于紙面向外,b和c處磁場方向垂直于紙面向里9.(多選)(2019江蘇卷)如圖所示,在光滑的水平桌面上,a和b是兩條固定的平行長直導線,通過的電流相等。矩形線框位于兩條導線的正中間,通有順時針方向的電流,在a、b產生的磁場作用下靜止。則a、b的電流方向可能是()A.均向左B.均向右C.a的向左,b的向右D.a的向右,b的向左10.(2020山東煙臺高三月考)在傾角為θ的斜面上固定兩根足夠長的光滑平行金屬導軌PQ、MN,相距為L,導軌處于磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向下。有兩根質量均為m的金屬棒a、b,先將a棒垂直導軌放置,用跨過光滑定滑輪的細線與物塊c連接,連接a棒的細線平行于導軌,由靜止釋放c,此后某時刻,將b也垂直導軌放置,a、c此刻起做勻速運動,b棒剛好能靜止在導軌上。a棒在運動過程中始終與導軌垂直,兩棒與導軌接觸良好,導軌電阻不計。則()A.物塊c的質量是msinθB.b棒放上導軌前,物塊c減少的重力勢能等于a、c增加的動能C.b棒放上導軌后,物塊c減少的重力勢能等于回路消耗的電能D.b棒放上導軌后,a棒中電流大小是mg11.(2020天津期末)如圖甲所示,固定的兩光滑導體圓環(huán)相距1m。在兩圓環(huán)上放一導體棒,圓環(huán)通過導線與電源相連,電源的電動勢為3V,內阻為0.2Ω,導體棒質量為60g,接入電路的電阻為1.3Ω,圓環(huán)電阻不計,勻強磁場豎直向上。開關S閉合后,棒可以靜止在圓環(huán)上某位置,該位置對應的半徑與水平方向的夾角為θ=37°,如圖乙所示,(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)棒靜止時受到的安培力的大小;(2)勻強磁場的磁感應強度的大小。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練29磁場的描述磁場對電流的作用1.A有電流通過彈簧時,各環(huán)形電流同向,相互吸引致使彈簧收縮,選項A正確、B錯誤;彈簧伸長與銅片接觸,彈簧電阻與燈泡并聯(lián),電路中總電阻較小,電流較大,燈泡兩端電壓較小,燈泡較暗淡;彈簧收縮與銅片分離時,電路中總電阻較大,電流較小,燈泡兩端電壓較大,燈泡較明亮,選項C、D錯誤。2.AD設通電導線在距離L處產生的磁感應強度大小為B0,兩導線MN在b點產生的磁感應強度方向成120°角,磁感應強度的矢量合為B0,方向垂直MN向下;兩導線MN在a點產生的磁感應強度大小均為2B0,磁感應強度的矢量合為4B0,方向垂直MN向下;所以a點和b點的磁感應強度方向相同,大小之比為4∶1,故A、D正確。3.B導線ABC的等效長度為AC邊長度,由左手定則可知,兩段導線所受安培力方向水平向左,即安培力合力不為0,A錯誤;由于電流表示數(shù)為I,即為導線AC和ABC的電流之和,由于導線ABC的等效長度為AC邊長度,故金屬框架所受的安培力合力為F=BIABCL+BIACL=BIa,由平衡條件可知,金屬框架所受摩擦力大小為BIa,由于安培力合力方向水平向左,故金屬框架所受摩擦力方向水平向右,B正確、C錯誤;若增大磁感應強度B,金屬框架所受安培力增大,如果安培力大于最大靜摩擦力,金屬框架會運動,D錯誤。4.BD金屬導軌光滑,所以沒有摩擦力,則金屬棒只受重力、支持力和安培力,根據平衡條件支持力和安培力的合力應與重力等大反向,根據矢量三角形合成法則作出合成圖如圖,由圖可以看出當安培力F與支持力垂直時有最小值Fmin=mgsinθ,即BminIl=mgsinθ,解得Bmin=5T,B、D正確,A、C錯誤。5.B由通電金屬環(huán)產生的磁場特點可知,其在金屬棒的上半部分產生的磁場有水平向左的分量,由左手定則可判斷金屬棒上半部分受到方向向外的安培力,故向紙面外轉;同理可判斷金屬棒的下半部分向紙面里轉。當金屬棒轉動到水平面時,由同向電流相吸,反向電流相斥可知,金屬棒同時在靠近金屬環(huán),B正確。6.BD當開關S閉合時,導體棒向右擺動,說明其所受安培力水平向右,由左手定則可知,磁場方向豎直向下,故A錯誤;設電路中電流為I,電源的電動勢為E,導體棒ab所受安培力為F,導體棒ab速度最大時,細線與豎直方向的夾角θ=53°,則tanθ=Fmg,由F=BIL=BERL,得F=0.8N,E=8V,故B正確,C錯誤;根據動能定理得FLsin53°-mgL(1-cos53°)=Ek-0,解得Ek=07.D根據題述,AB與CD之間部分區(qū)域浸沒在海水中并有垂直紙面向內的勻強磁場,海水中該部分為導體,與導體板和電源構成回路,海水通電后受到安培力作用,磁場對海水有向后的作用力,根據牛頓第三定律,海水對磁場(海水對超導電磁船)有向前的作用力,該力是使船前進的力,選項A錯誤;根據左手定則,要使船前進,海水中的電流方向從