新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題56 磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用（原卷版）

專題56磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1安培定則和磁場(chǎng)的疊加目標(biāo)2安培力的大小方向目標(biāo)3安培力作用下導(dǎo)體的平衡、加速問題【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】安培定則和磁場(chǎng)的疊加1.安培定則直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)，且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱安培定則立體圖截面圖2.磁場(chǎng)疊加問題的分析思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向,如圖所示M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為BM、BN。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中c點(diǎn)的合磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?！纠?】如圖所示，金屬圓環(huán)放在絕緣水平面上，通有沿逆時(shí)針（俯視看）方向的恒定電流I1，帶有絕緣外皮的長(zhǎng)直導(dǎo)線放在圓環(huán)上，圓環(huán)的圓心在直導(dǎo)線上，直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I2，圓環(huán)圓心的正上方的P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，此時(shí)直導(dǎo)線電流在P點(diǎn)處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0；若將直導(dǎo)線中的電流減為零，則P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0安培力的大小方向1.安培力公式：F＝ILBsinθ。2．兩種特殊情況：(1)當(dāng)I⊥B時(shí)，F(xiàn)＝BIL。(2)當(dāng)I∥B時(shí)，F(xiàn)＝0。3．彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度(1)當(dāng)導(dǎo)線彎曲時(shí)，L是導(dǎo)線兩端的有效直線長(zhǎng)度(如圖所示)。(2)對(duì)于任意形狀的閉合線圈，其有效長(zhǎng)度均為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零。4.安培力方向的判斷(1)判斷方法：左手定則。(2)方向特點(diǎn)：既垂直于B，也垂直于I，所以安培力一定垂直于B與I決定的平面。5.合安培力的兩種分析思路思路一：先分析通電導(dǎo)線所在處的合磁場(chǎng)的大小和方向，由左手定則判斷安培力的方向，由F合＝IB合lsinθ，求合安培力的大小。思路二：根據(jù)同向電流相互排斥，異向電流相互吸引，結(jié)合力的平行四邊形定則，分析合安培力的大小和方向或某個(gè)安培力的大小和方向?！纠?】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線制成的直角三角形線框abc，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，a、c兩點(diǎn)接一直流電源，電流方向如圖所示。則下列說法正確的是（）A．導(dǎo)線bc受到的安培力大于導(dǎo)線ac所受的安培力B．導(dǎo)線abc受到的安培力的合力大于導(dǎo)線ac受到的安培力C．導(dǎo)線ab、ac所受安培力的大小之比為SKIPIF1<0D．導(dǎo)線abc受到的安培力的合力方向垂直于ac向上安培力作用下導(dǎo)體的平衡、加速問題通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問題的分析思路(1)選定研究對(duì)象。(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；如圖所示。(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解?！纠?】如圖所示，寬為L(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬桿ab水平放置在導(dǎo)軌上?？臻g存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)回路中電流為I時(shí)，金屬桿恰好能靜止。重力加速度為g，則（）A．若磁場(chǎng)方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0B．若磁場(chǎng)方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0C．若磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0D．若磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0【例4】如圖所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬細(xì)桿通有電流I時(shí)，水平靜止在傾角為θ的光滑絕緣固定斜面上，空間存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若電流和磁場(chǎng)的方向均不變，僅將磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B，重力加速度為g，則此時(shí)（）A．金屬細(xì)桿中的電流方向垂直于紙面向外B．金屬細(xì)桿受到的安培力大小為4BILsinθC．金屬細(xì)桿對(duì)斜面的壓力大小變?yōu)樵瓉淼?倍D．金屬細(xì)桿將沿斜面加速向上運(yùn)動(dòng)，加速度大小為3gsinθ【多維度分層專練】1．已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)線中的電流I成正比，與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離r成反比。即：SKIPIF1<0。如圖所示，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距R，通以大小、方向均相同的電流。取垂直紙面向里為正，在O—R區(qū)間內(nèi)B隨r變化的圖線可能是（）A． B．C． D．2．如圖所示，棱長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體的上、下底面的每條棱上均固定有長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線間彼此絕緣且通過導(dǎo)線的電流大小均為SKIPIF1<0。已知通有電流為I的長(zhǎng)直導(dǎo)線在距離d處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0。正方體中心磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可能是（

）A．SKIPIF1<0 B．0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03．圖甲中一半徑為R的圓形面內(nèi)沿豎直直徑放置一通電直導(dǎo)線，圖乙中平行放置三根通電直導(dǎo)線，間距均為a，圖丙中在邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)分別放置垂直紙面的通電直導(dǎo)線，導(dǎo)線間距離及導(dǎo)線中電流的大小和方向已在圖中標(biāo)出。已知電流為I的通電直導(dǎo)線在距離直導(dǎo)線r處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．圖甲中圓形區(qū)域的磁通量為零B．圖乙中通有電流SKIPIF1<0的直導(dǎo)線所受安培力為零C．圖丙中O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0D．圖乙中調(diào)節(jié)SKIPIF1<0大小，三根直導(dǎo)線所受安培力可能都為零4．如圖所示為某種電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的勻質(zhì)細(xì)金屬桿的中點(diǎn)處通過一絕緣掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長(zhǎng)度大于ab的長(zhǎng)度。當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當(dāng)MN中有電流通過時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度。重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為Δx=SKIPIF1<0B．若要使電流表正常工作，則金屬桿MN的N端與電源正極相接C．若ab=l，bc=h，不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，那么此電流表的量程應(yīng)為SKIPIF1<0D．若要將電流表量程變?yōu)樵瓉淼?倍，可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍5．如圖所示，無限長(zhǎng)水平直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I，導(dǎo)線正上方沿豎直方向有一絕緣細(xì)線懸掛著的正方形線框。線框中通有沿逆時(shí)針方向的恒定電流I，線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線框下邊與直導(dǎo)線平行，且到直導(dǎo)線的距離也為L(zhǎng)。已知在長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)距長(zhǎng)直導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0（k為常量），線框的質(zhì)量為m，則剪斷細(xì)線的瞬間，線框的加速度為（）A．0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<06．如圖所示，電阻為4R的金屬圓環(huán)固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圓環(huán)所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，a、b、c、d是圓環(huán)的四等分點(diǎn)。直流電源（圖中未畫出）的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為R。將a、c兩點(diǎn)與直流電源相接，圓環(huán)受到的安培力大小為F1；將a、b兩點(diǎn)與直流電源相接，圓環(huán)受到的安培力大小為F2.不考慮連接電源與圓環(huán)的導(dǎo)線的電阻，不考慮圓環(huán)的形變，下列判斷正確的是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．用兩根輕質(zhì)柔軟導(dǎo)線懸掛一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN在天花板上P、Q兩點(diǎn)，空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向始終垂直于導(dǎo)體棒，對(duì)導(dǎo)體棒通入電流I，穩(wěn)定后發(fā)現(xiàn)懸掛導(dǎo)體棒的導(dǎo)線偏離豎直方向某一夾角θ，如圖所示。重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．電流方向由M到NB．磁場(chǎng)方向豎直向上時(shí)，有tanθ＝SKIPIF1<0C．磁場(chǎng)方向可能垂直于PQNM平面D．若BIL<mg，則磁場(chǎng)方向平行于PQNM時(shí)，θ有最大值8．如圖所示，兩根間距為SKIPIF1<0的平行金屬導(dǎo)軌間接有SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的電源，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角SKIPIF1<0。質(zhì)量SKIPIF1<0的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)處于SKIPIF1<0區(qū)間范圍時(shí)，金屬桿ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知，重力加速度SKIPIF1<0。則下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．磁感應(yīng)強(qiáng)度SKIPIF1<0B．金屬桿ab與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力SKIPIF1<0C．當(dāng)電流表示數(shù)3A時(shí)金屬桿ab與導(dǎo)軌間無摩擦力D．滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0時(shí)，使桿ab保持靜止，需對(duì)桿ab施加沿軌道平面向下至少1N的拉力。9．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SKIPIF1<0g；減速時(shí)，加速度的最大值為SKIPIF1<0g，其中g(shù)為重力加速度大小。下列說法正確的是（）A．棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0B．棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0C．加速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向下，θ=60°