2024高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練27磁場(chǎng)的描述磁吃電流的作用含解析

PAGE8-課時(shí)規(guī)范練27磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(電流的相互作用)(2024浙江名校聯(lián)盟模擬創(chuàng)新卷)如圖所示是一位同學(xué)制作的試驗(yàn)裝置:松軟彈簧豎直懸掛,下端恰與銅片接觸。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后,彈簧時(shí)伸時(shí)縮,燈泡時(shí)明時(shí)暗。關(guān)于這個(gè)試驗(yàn)現(xiàn)象,下列說(shuō)法中正確的是()A.有電流通過(guò)彈簧時(shí),各匝環(huán)形電流相互吸引致使彈簧收縮B.有電流通過(guò)彈簧時(shí),各匝環(huán)形電流相互排斥致使彈簧伸長(zhǎng)C.彈簧收縮與銅片分別時(shí),通過(guò)燈泡的電流較小,燈泡暗淡D.彈簧伸長(zhǎng)與銅片接觸時(shí),通過(guò)燈泡的電流較大,燈泡光明2.(多選)(安培定則、磁場(chǎng)的疊加)(2024山東濟(jì)南高三下學(xué)期檢測(cè))無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線在四周某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流成正比,與導(dǎo)線到這一點(diǎn)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(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線MN通有大小相等、方向相反的電流,a點(diǎn)在兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn),b點(diǎn)在a點(diǎn)正上方且距兩根直導(dǎo)線的距離均為L(zhǎng),下列說(shuō)法正確的是(A.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反C.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為4∶3D.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為4∶13.(安培力)(2024山東多市高三下學(xué)期線上模擬)正三角形金屬框架ABC邊長(zhǎng)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),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(yīng)強(qiáng)度B,金屬框架肯定靜止4.(多選)(安培力作用下導(dǎo)體的平衡)(2024陜西西安高三下學(xué)期模擬)如圖所示,在傾角θ=30°的光滑軌道上,質(zhì)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(dāng)加上垂直于桿AB的某一方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后,桿AB處于靜止?fàn)顟B(tài),則所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為()A.1T B.5.5T C.4T D.7.5T5.(安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng))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(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)且可在水平方向自由移動(dòng)的豎直金屬棒,中點(diǎn)O與金屬環(huán)在同一水平面內(nèi),當(dāng)在金屬環(huán)與金屬棒中通有圖示方向的電流時(shí),則()A.金屬棒始終靜止不動(dòng)B.金屬棒的上半部分向紙面外轉(zhuǎn),下半部分向紙面里轉(zhuǎn),同時(shí)靠近金屬環(huán)C.金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn),下半部分向紙面外轉(zhuǎn),同時(shí)靠近金屬環(huán)D.金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn),下半部分向紙面外轉(zhuǎn),同時(shí)遠(yuǎn)離金屬環(huán)6.(多選)(安培力作用下物體的平衡及運(yùn)動(dòng))如圖所示,水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌,左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連,右端與半徑為L(zhǎng)=20cm的光滑圓弧金屬導(dǎo)軌相接,導(dǎo)軌寬度為20cm,電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。一根導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,質(zhì)量m=60g、電阻R=1Ω,用兩根長(zhǎng)也為20cm的絕緣細(xì)線懸掛,導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌接觸。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后,導(dǎo)體棒沿圓弧搖擺,搖擺過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)。導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí),細(xì)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(chǎng)方向肯定豎直向上B.電源的電動(dòng)勢(shì)E=8VC.導(dǎo)體棒在搖擺過(guò)程中所受安培力F=8ND.導(dǎo)體棒搖擺過(guò)程中的最大動(dòng)能為0.08J素養(yǎng)綜合練7.(2024浙江寧波模擬)超導(dǎo)電磁船是一種不須要螺旋槳推動(dòng)的低噪音新型船,如圖是電磁船的簡(jiǎn)化原理圖,AB和CD是與電源相連的導(dǎo)體板,AB與CD之間部分區(qū)域浸沒(méi)在海水中并有垂直紙面對(duì)內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)由固定在船上的超導(dǎo)線圈產(chǎn)生,其獨(dú)立電路部分未畫(huà)出),以下說(shuō)法正確的是()A.使船前進(jìn)的力,是磁場(chǎng)對(duì)海水中電流的安培力B.要使船前進(jìn),海水中的電流方向從CD板指向AB板C.同時(shí)變更磁場(chǎng)的方向和電源正負(fù)極,推動(dòng)力方向?qū)⑴c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(jìn)時(shí),AB與CD間海水中的電流強(qiáng)度小于U8.(2024四川遂寧高三下學(xué)期三診)三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形,在導(dǎo)線中通過(guò)的電流均為I,方向如圖所示。a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角的角平分線上,且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等。將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3,下列說(shuō)法正確的是()A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)外,b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里D.a處磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)外,b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里9.(多選)(2024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(zhǎng)直導(dǎo)線,通過(guò)的電流相等。矩形線框位于兩條導(dǎo)線的正中間,通有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?在a、b產(chǎn)生的磁場(chǎng)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.(2024山東煙臺(tái)高三月考)在傾角為θ的斜面上固定兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN,相距為L(zhǎng),導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面對(duì)下。有兩根質(zhì)量均為m的金屬棒a、b,先將a棒垂直導(dǎo)軌放置,用跨過(guò)光滑定滑輪的細(xì)線與物塊c連接,連接a棒的細(xì)線平行于導(dǎo)軌,由靜止釋放c,此后某時(shí)刻,將b也垂直導(dǎo)軌放置,a、c此刻起做勻速運(yùn)動(dòng),b棒剛好能靜止在導(dǎo)軌上。a棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直,兩棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。則()A.物塊c的質(zhì)量是msinθB.b棒放上導(dǎo)軌前,物塊c削減的重力勢(shì)能等于a、c增加的動(dòng)能C.b棒放上導(dǎo)軌后,物塊c削減的重力勢(shì)能等于回路消耗的電能D.b棒放上導(dǎo)軌后,a棒中電流大小是mg11.(2024天津期末)如圖甲所示,固定的兩光滑導(dǎo)體圓環(huán)相距1m。在兩圓環(huán)上放一導(dǎo)體棒,圓環(huán)通過(guò)導(dǎo)線與電源相連,電源的電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻為0.2Ω,導(dǎo)體棒質(zhì)量為60g,接入電路的電阻為1.3Ω,圓環(huán)電阻不計(jì),勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向上。開(kāi)關(guān)S閉合后,棒可以靜止在圓環(huán)上某位置,該位置對(duì)應(yīng)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(shí)受到的安培力的大小;(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。參考答案課時(shí)規(guī)范練27磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1.A有電流通過(guò)彈簧時(shí),各環(huán)形電流同向,相互吸引致使彈簧收縮,選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤;彈簧伸長(zhǎng)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;彈簧收縮與銅片分別時(shí),電路中總電阻較大,電流較小,燈泡兩端電壓較大,燈泡較光明,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.AD設(shè)通電導(dǎo)線在距離L處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,兩導(dǎo)線MN在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成120°角,磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量合為B0,方向垂直MN向下;兩導(dǎo)線MN在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0,磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量合為4B0,方向垂直MN向下;所以a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,大小之比為4∶1,故A、D正確。3.B導(dǎo)線ABC的等效長(zhǎng)度為AC邊長(zhǎng)度,由左手定則可知,兩段導(dǎo)線所受安培力方向水平向左,即安培力合力不為0,A錯(cuò)誤;由于電流表示數(shù)為I,即為導(dǎo)線AC和ABC的電流之和,由于導(dǎo)線ABC的等效長(zhǎng)度為AC邊長(zhǎng)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(cuò)誤;若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B,金屬框架所受安培力增大,假如安培力大于最大靜摩擦力,金屬框架會(huì)運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。4.BD金屬導(dǎo)軌光滑,所以沒(méi)有摩擦力,則金屬棒只受重力、支持力和安培力,依據(jù)平衡條件支持力和安培力的合力應(yīng)與重力等大反向,依據(jù)矢量三角形合成法則作出合成圖如圖,由圖可以看出當(dāng)安培力F與支持力垂直時(shí)有最小值Fmin=mgsinθ,即BminIl=mgsinθ,解得Bmin=5T,B、D正確,A、C錯(cuò)誤。5.B由通電金屬環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)特點(diǎn)可知,其在金屬棒的上半部分產(chǎn)生的磁場(chǎng)有水平向左的重量,由左手定則可推斷金屬棒上半部分受到方向向外的安培力,故向紙面外轉(zhuǎn);同理可推斷金屬棒的下半部分向紙面里轉(zhuǎn)。當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)到水平面時(shí),由同向電流相吸,反向電流相斥可知,金屬棒同時(shí)在靠近金屬環(huán),B正確。6.BD當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),導(dǎo)體棒向右搖擺,說(shuō)明其所受安培力水平向右,由左手定則可知,磁場(chǎng)方向豎直向下,故A錯(cuò)誤;設(shè)電路中電流為I,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,導(dǎo)體棒ab所受安培力為F,導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí),細(xì)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(cuò)誤;依據(jù)動(dòng)能定理得FLsin53°-mgL(1-cos53°)=Ek-0,解得Ek=0.08J,故7.D依據(jù)題述,AB與CD之間部分區(qū)域浸沒(méi)在海水中并有垂直紙面對(duì)內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),海水中該部分為導(dǎo)體,與導(dǎo)體板和電源構(gòu)成回路,海水通電后受到安培力作用,磁場(chǎng)對(duì)海水有向后的作用力,依據(jù)牛頓第三定律,海水對(duì)磁場(chǎng)(海水對(duì)超導(dǎo)電磁船)有向前的作用力,該力是使船前進(jìn)的力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;依據(jù)左手定則,要使船前進(jìn),海水中的電流方向從AB板指向CD板,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;同時(shí)變更磁場(chǎng)的方向和電源正負(fù)極,推動(dòng)力方向?qū)⑴c原方向相同,選項(xiàng)C錯(cuò)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(jìn)時(shí),由于可視為導(dǎo)線的海水切割磁感線要產(chǎn)生與電流方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以AB與CD間海水中的電流強(qiáng)度小于UR,選項(xiàng)D8.A由安培定則推斷,對(duì)a和b,其接近的兩條導(dǎo)線在a和b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度相互抵消,則a和b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就等于遠(yuǎn)離的那條導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度,有B1=B2;對(duì)c,其接近的兩條導(dǎo)線在c產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大同向,磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加,而遠(yuǎn)離c的那條導(dǎo)線在c產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于其接近的導(dǎo)線在c產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度,且方向相反,在c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B3大于a和b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2,A正確、B錯(cuò)誤;由安培定則推斷可得a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)外,c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里,C、D錯(cuò)誤。9.CD由右手螺旋定則可知,兩直線平行長(zhǎng)直導(dǎo)線通過(guò)同向電流時(shí),在導(dǎo)線之間產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng),再由安培定則可知,方向相反的磁場(chǎng)對(duì)電流方向相反的線框的兩條邊產(chǎn)生方向相同的安培力,不行能使線框處于靜止?fàn)顟B(tài),故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C、D正確。10.Db棒靜止說(shuō)明b棒受力平衡,即安培力和重力沿斜面對(duì)下的分力平衡,a棒勻速向上運(yùn)動(dòng),說(shuō)明a棒所受繩的拉力和重力沿斜面對(duì)下的分力以及沿斜面對(duì)下的安培力三個(gè)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?yàn)槔K中拉力大小相等,故2mgsinθ=mcg,即物塊c的質(zhì)量為2msinθ,A錯(cuò)誤;b放上之前,依據(jù)能量守恒知,a增加