高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練習(xí) 第11章第1練　磁場的描述　安培力（含詳解）

1．把螺線管與電源連接，發(fā)現(xiàn)小磁針N極向螺線管偏轉(zhuǎn)，靜止時所指方向如圖所示。下列說法正確的是()A．螺線管左端接電源正極B．若將小磁針移到螺線管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變C．若將小磁針移到螺線管左端，小磁針N極將轉(zhuǎn)過180°D．若將小磁針移到螺線管正上方，小磁針N極所指方向不變2.(2023·江蘇卷·2)如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。L形導(dǎo)線通以恒定電流I，放置在磁場中。已知ab邊長為2l，與磁場方向垂直，bc邊長為l，與磁場方向平行。該導(dǎo)線受到的安培力為()A．0B．BIlC．2BIlD.eq\r(5)BIl3．(2021·廣東卷·5)截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導(dǎo)線，長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導(dǎo)線，若中心直導(dǎo)線通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是()4.(2021·全國甲卷·16)兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線上，PO′與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為()A．B、0B．0、2BC．2B、2BD．B、B5.(2023·廣東廣州市模擬)一光滑絕緣的正方體固定在水平面內(nèi)。AB導(dǎo)體棒可繞過其中點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸在正方體的上表面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，CD導(dǎo)體棒固定在正方體的下底面。開始時兩棒相互垂直并靜止，兩棒中點(diǎn)O1、O2連線在正方體的中軸線上?，F(xiàn)對兩棒同時通入圖示(A到B、D到C)方向的電流。下列說法中正確的是()A．通電后AB棒仍將保持靜止B．通電后AB棒將要順時針轉(zhuǎn)動(俯視)C．通電后AB棒將要逆時針轉(zhuǎn)動(俯視)D．通電瞬間線段O1O2間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置6.(2024·貴州遵義市開學(xué)考)如圖所示為一邊長為d的正方體，在FE、ND兩邊放置足夠長直導(dǎo)線，通有大小相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中C、O兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為()A．2B,0 B．2B,2BC．0，eq\r(2)B D.eq\r(2)B，eq\r(2)B7.(2024·山東濟(jì)南市月考)如圖所示，將一根同種材料、粗細(xì)均勻的導(dǎo)體圍成半徑為R的閉合導(dǎo)體線圈，固定在垂直于線圈平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。C、D兩點(diǎn)將線圈分為上、下兩部分，且C、D兩點(diǎn)間上方部分的線圈所對應(yīng)的圓心角為120°?，F(xiàn)將大小為I的恒定電流自C、D兩點(diǎn)間通入，則線圈C、D兩點(diǎn)間上、下兩部分導(dǎo)線受到的總安培力的大小為()A.eq\r(3)BIR B.eq\r(2)BIRC．BIR D．08．(2022·湖南卷·3)如圖(a)，直導(dǎo)線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO′的磁場，與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時間變化，其截面圖如圖(b)所示。導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說法正確的是()A．當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖(a)右側(cè)位置時，導(dǎo)線中電流方向由N指向MB．電流I增大，靜止后，導(dǎo)線對懸線的拉力不變C．tanθ與電流I成正比D．sinθ與電流I成正比9.(多選)(2022·全國乙卷·18)安裝適當(dāng)?shù)能浖?，利用智能手機(jī)中的磁傳感器可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B。如圖，在手機(jī)上建立直角坐標(biāo)系，手機(jī)顯示屏所在平面為xOy面。某同學(xué)在某地對地磁場進(jìn)行了四次測量，每次測量時y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據(jù)表中測量結(jié)果可推知()測量序號Bx/μTBy/μTBz/μT1021－4520－20－463210－454－210－45A.測量地點(diǎn)位于南半球B．當(dāng)?shù)氐牡卮艌龃笮〖s為50μTC．第2次測量時y軸正向指向南方D．第3次測量時y軸正向指向東方10.(2024·河南省開學(xué)考)在勻強(qiáng)磁場中有粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線制成的直角三角形線框abc，∠a＝90°，∠c＝30°。磁場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受到的安培力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1∶3D．導(dǎo)線abc受到的安培力的合力方向垂直于ac向上11.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場中，兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里且大小相等的電流時，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。若僅讓P中的電流反向，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()A．2B0B.eq\f(2\r(3),3)B0C.eq\f(\r(3),3)B0D．B012．(2023·海南卷·17)如圖所示，U形金屬桿上邊長為L＝15cm，質(zhì)量為m＝1×10－3kg，下端插入導(dǎo)電液體中，導(dǎo)電液體連接電源，金屬桿所在空間有垂直紙面向里B＝8×10－2T的勻強(qiáng)磁場。(1)若插入導(dǎo)電液體部分深h＝2.5cm，閉合電鍵后，金屬桿飛起后，其下端離液面高度H＝10cm，設(shè)桿中電流不變，求金屬桿離開液面時的速度大小和金屬桿中的電流有多大；(g＝10m/s2)(2)若金屬桿下端剛與導(dǎo)電液體接觸，改變電動勢的大小，通電后金屬桿跳起高度H′＝5cm，通電時間t′＝0.002s，求通過金屬桿截面的電荷量。第1練磁場的描述安培力1．B[小磁針靜止時N極指向?yàn)槠渌谔幍拇艌龇较?，由題圖知螺線管電流在螺線管中軸線上的磁場方向是向左的，由右手螺旋定則可知螺線管中電流方向是逆時針方向(從左側(cè)看)，則螺線管右端接電源正極，故A錯誤；螺線管內(nèi)部磁場方向向左，所以將小磁針移到螺線管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變，故B正確；若將小磁針移到螺線管左端，仍處于向左的磁場中，小磁針N極所指方向不變，故C錯誤；螺線管正上方磁場向右，若將小磁針移到螺線管正上方，小磁針N極所指方向向右，故D錯誤。]2．C[因bc段與磁場方向平行，則不受安培力作用；ab段與磁場方向垂直，則所受安培力大小為Fab＝BI·2l＝2BIl，則該導(dǎo)線受到的安培力為2BIl，故選C。]3．C[因I1?I2，則可不考慮四個邊上的直導(dǎo)線之間的相互作用力；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，反向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導(dǎo)線要受到中心長直導(dǎo)線吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導(dǎo)線要受到中心長直導(dǎo)線排斥的安培力，形成凸形，故變形后的形狀如C所示，故選C。]4．B[兩直角導(dǎo)線可以等效為如圖所示的兩直導(dǎo)線，由安培定則可知，兩直導(dǎo)線在M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向分別為垂直紙面向里、垂直紙面向外，故M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零；兩直導(dǎo)線在N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直紙面向里，故N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，綜上分析B正確。]5．B[CD導(dǎo)體棒電流產(chǎn)生的磁場分布，如圖所示，可知CD導(dǎo)體棒電流在B端產(chǎn)生的磁場有垂直AB棒向上的分量，根據(jù)左手定則可知B端受到垂直于紙面向外的安培力，B端向外轉(zhuǎn)動，CD導(dǎo)體棒電流在A端產(chǎn)生的磁場有垂直AB棒向下的分量，根據(jù)左手定則可知A端受到垂直于紙面向里的安培力，A端向里轉(zhuǎn)動，故俯視看導(dǎo)體棒AB將要順時針轉(zhuǎn)動，B正確，A、C錯誤；根據(jù)安培定則可知通電瞬間CD導(dǎo)體棒電流和AB導(dǎo)體棒電流在線段O1O2間產(chǎn)生的磁場方向相互垂直，故通電瞬間線段O1O2間不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置，D錯誤。]6．D[根據(jù)右手螺旋定則，放置在FE邊的通電導(dǎo)線在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿CM，放置在ND邊的通電導(dǎo)線在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿FC，故C點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\r(2)B；放置在FE邊的通電導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿NO，放置在ND邊的通電導(dǎo)線在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿OP，故O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\r(2)B。故選D。]7．A[由幾何關(guān)系可知，C、D兩點(diǎn)間的距離L＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，電流I從C點(diǎn)流入，兩支路電流滿足：I1＋I(xiàn)2＝I，導(dǎo)體線圈受到的總安培力的大小F安＝BI1L＋BI2L＝BIL＝eq\r(3)BIR，故選A。]8．D[當(dāng)導(dǎo)線靜止在題圖(a)右側(cè)位置時，對導(dǎo)線受力分析如圖所示，可知要讓安培力為圖示方向，則導(dǎo)線中電流方向應(yīng)由M指向N，A錯誤；由于與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時間變化，有sinθ＝eq\f(BIL,mg)，F(xiàn)T＝mgcosθ，則可知sinθ與電流I成正比，當(dāng)I增大時θ增大，則cosθ減小，靜止后，懸線對導(dǎo)線的拉力FT減小，由牛頓第三定律知，導(dǎo)線對懸線的拉力減小，B、C錯誤，D正確。]9．BC[如圖所示，地磁南極位于地理北極附近，地磁北極位于地理南極附近。由表中z軸數(shù)據(jù)可看出z軸的磁場豎直向下，則測量地點(diǎn)應(yīng)位于北半球，A錯誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，故由表格可看出此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大致為B＝eq\r(Bx2＋Bz2)＝eq\r(By2＋Bz2)，計(jì)算得B≈50μT，B正確；由選項(xiàng)A可知測量地在北半球，而北半球地磁場指向北方斜向下，第2次測量By<0，故y軸指向南方，第3次測量Bx>0，故x軸指向北方而y軸則指向西方，C正確，D錯誤。]10．C[設(shè)ab邊電阻為R，則ac邊電阻為eq\r(3)R，bc邊電阻為2R，由并聯(lián)分流原理，abc中電流為I，則ac中電流為eq\r(3)I，則Fbc＝BILbc，F(xiàn)ac＝eq\r(3)BILac＝eq\f(3,2)BILbc，故A錯誤；abc等效長度等于ac，但電流小于ac電流，則Fabc<Fac，故B錯誤；由于Fab＝BILab，F(xiàn)ac＝eq\r(3)BILac＝3BILab，所以Fab∶Fac＝1∶3，故C正確；由左手定則可判定Fabc方向垂直于ac向下，故D錯誤。]11．B[在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，由圖甲知，B1＝B0，外加的磁場方向與PQ平行，且由Q指向P；依據(jù)幾何關(guān)系及三角函數(shù)知識有：BPcos30°＝eq\f(1,2)B0，解得通電導(dǎo)線P和Q在a處的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為BP＝eq\f(\r(3),3)B0；當(dāng)P中的電流反向，其他條件不變，依據(jù)幾何關(guān)系及三角函數(shù)知識，如圖乙所示，有：B2＝BP＝eq\f(\r(3),3)B0，方向垂直于PQ向上，由矢量的合成法則，得a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B＝eq\r(B02＋\f(\r(3),3)B02)＝eq\f(2\r(3),3)B