2024高考物理一輪復習第9章磁場第1講磁場及磁吃電流的作用課時作業(yè)含解析

PAGE7-第1講磁場及磁場對電流的作用1．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()A．a、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba＞BbB．a、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba＜BbC．同一通電導線放在a處受力肯定比放在b處受力大D．同一通電導線放在a處受力肯定比放在b處受力小B[在磁場中，磁感線疏密程度表示磁場的強弱，故Ba＜Bb，B正確，A錯誤；同一通電導線假如都垂直放入磁場中，則在a處受力肯定比b處受力小，但假如導線與磁場平行放置，受力均為零，C、D錯誤。]2.如圖所示，一水平的可自由移動的通電長直導線置于螺線管的右端，通入垂直紙面對外方向的電流，當開關K閉合瞬間，長直導線的運動方向為()A．向上 B.向下C．向左 D.向右A[當閉合開關K瞬間，依據右手螺旋定則可知通電螺線管產生的磁場在長直導線處的方向水平向右，再依據左手定則推斷出通電導線的受力方向向上，故選項A正確。]3．(2024·浙江模擬)磁場中同一位置處放置一條直導線，導線的方向與磁場方向垂直。在導線中通入不同的電流，測得安培力F和電流I的數據，并描繪在F-I圖象中，其中a、b各代表一組F、I的數據。則以下圖象正確的是()C[本題考查安培力隨電流變更的圖象。磁場中同一位置處放置一條直導線，導線的方向與磁場方向垂直。該位置的磁感應強度不變，由安培力公式F＝BIL可知，導線受到安培力F和電流I的大小成正比，F-I圖象正確的是C。]4．(2024·北京密云區(qū)期末)如圖所示，兩平行直導線cd和ef豎直放置，通以方向相反大小相等的電流，a、b兩點位于兩導線所在的平面內，則()A．b點的磁感應強度可能為零B．ef導線在a點產生的磁場方向垂直紙面對里C．cd導線受到的安培力方向向右D．同時變更兩導線的電流方向，cd導線受到的安培力方向不變D[本題考查安培定則、左手定則的應用。依據安培定則，兩平行直導線在b點產生的磁場方向相同，所以b點的磁感應強度垂直紙面對外，不行能為零，選項A錯誤；依據安培定則，ef導線在a點產生的磁場方向垂直紙面對外，選項B錯誤；依據同向電流相互吸引，反向電流相互排斥可知，cd導線受到的安培力方向向左，選項C錯誤；同時變更兩導線的電流方向，cd導線受到的安培力依舊向左，方向不變，選項D正確。]5．(2024·浙江選考物理·7)電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上。當兩線圈均無電流通過時，天平示數恰好為零。下列說法正確的是()A．當天平示數為負時，兩線圈電流方向相同B．當天平示數為正時，兩線圈電流方向相同C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ對線圈Ⅰ的作用力D．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與托盤對線圈Ⅱ的作用力是一對相互作用力A[本題考查電流天平的原理和相互作用力。當兩線圈電流方向相同時，表現為相互吸引，電流方向相反時，表現為相互排斥，故當天平示數為正時，兩者相互排斥，電流方向相反，當天平示數為負時，兩者相互吸引，電流方向相同，A正確，B錯誤；線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與線圈Ⅱ對線圈Ⅰ的作用力是一對相互作用力，等大反向，C錯誤；相互作用力是作用在兩個物體上的力，D錯誤。]6.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)與金屬棒中通有圖中所示方向的電流時，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)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有水平向左的磁場重量，由左手定則可推斷金屬棒上半部分受到方向垂直紙面對外的安培力，故向紙面外轉；同理可推斷金屬棒的下半部分向紙面里轉。當金屬棒轉動到平行水平面時，由同向電流相吸，反向電流相斥可知，金屬棒在靠近金屬環(huán)，B正確。]7.(多選)如圖所示，輕質彈簧測力計下懸掛的圓形線圈中通有順時針方向電流I0，線圈的正下方固定有一根足夠長的直導線a，線圈靜止時導線a垂直于線圈平面?，F在導線a中通有垂直紙面對外的較大電流，則下列推斷正確的是()A．線圈仍靜止不動B．從上往下看，線圈將逆時針轉動C．彈簧測力計示數減小D．彈簧測力計示數增大BD[圓形電流可等效為小磁針，由右手螺旋定則知N極指向紙面對里，直導線a中的電流產生的磁場在線圈同心處的磁感線水平向左，因小磁針靜止時N極指向為該處磁場方向，可知小磁針N極向左轉，即從上往下看，線圈將逆時針轉動，A錯誤，B正確；因線圈逆時針轉動，線圈下半部分的電流方向漸漸與直導線中電流方向相同，兩者相吸，而上半部分的電流方向漸漸與直導線中電流方向相反，兩者相斥，但下半部分別直導線近，引力大于斥力，彈簧秤示數增大，C錯誤，D正確。]8．(2024·福建漳州八校聯(lián)考)如圖所示，兩平行光滑金屬導軌CD、EF間距為L，與電動勢為E0的電源相連，質量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導軌放置構成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計。為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強磁場磁感應強度的最小值及其方向分別為()A.eq\f(mgR,E0L)，水平向右B.eq\f(mgRcosθ,E0L)，垂直于回路平面對上C.eq\f(mgRtanθ,E0L)，豎直向下D.eq\f(mgRsinθ,E0L)，垂直于回路平面對下D[對金屬棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如圖所示；從圖可以看出，當安培力沿斜面對上時，安培力最小，故安培力的最小值為：FA＝mgsinθ，故磁感應強度的最小值為B＝eq\f(FA,IL)＝eq\f(mgsinθ,IL)，依據歐姆定律，有E0＝IR，B＝eq\f(mgRsinθ,E0L)，選項D正確。]9.(2024·安徽皖東聯(lián)考)正三角形ABC在紙面內，在頂點B、C處分別有垂直紙面的長直導線，通有方向如圖所示大小相等的電流，正方形abcd也在紙面內，A點為正方形對角線的交點，ac連線與BC平行，要使A點磁感應強度為零，可行的措施是()A．在a點加一個垂直紙面的通電長直導線，電流方向垂直紙面對外B．在b點加一個垂直紙面的通電長直導線，電流方向垂直紙面對里C．在c點加一個垂直紙面的通電長直導線，電流方向垂直紙面對外D．在d點加一個垂直紙面的通電長直導線，電流方向垂直紙面對里A[本題考查直線電流產生的磁場以及磁場疊加。依據安培定則推斷可知，B、C處直線電流在A處產生的合磁場磁感應強度方向垂直BC向下，要使A處合磁場磁感應強度為零，則外加磁場的方向必需豎直向上，依據安培定則可以推斷，產生此磁場的通電長直導線可以放在a處，電流垂直紙面對外，或放在c處，電流垂直紙面對里，A項正確。]10．(2024·河南聯(lián)考)如圖所示，把一根松軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好和槽中的水銀接觸，按圖示連接電路，通電后，會看到彈簧上下跳動，關于這個現象，下列說法正確的是()A．彈簧上下跳動的緣由是通電后彈簧受到電場力B．將滑動變阻器的滑片向左移動時，彈簧將跳動得更加明顯C．將電源的正、負極對調一下，彈簧的跳動現象將消逝D．若換一勁度系數更大的彈簧，則彈簧將跳動得更加明顯B[本題考查依據試驗現象分析其原理。當有電流通過彈簧時，構成彈簧的每一圈導線四周都產生了磁場，依據安培定則知，各圈導線之間都產生了相互的吸引作用，彈簧就縮短了，當彈簧的下端離開水銀后，電路斷開，彈簧中沒有了電流，各圈導線之間失去了相互吸引力，彈簧又復原原長，使得彈簧下端又與水銀接觸，彈簧中又有了電流，起先重復上述過程，即出現上下跳動現象，A錯誤；將滑動變阻器的滑片向左移動時，電路電流增大，線圈之間的作用力變大，跳動明顯，B正確；將電源的正、負極對調一下，通電后彈簧各個線圈之間仍有作用力，故仍會上下跳動，C錯誤；若換一勁度系數更大的彈簧，受到相同的力，則形變量變小，故跳動變得不明顯，D錯誤。關鍵點撥：解決本題的關鍵是將彈簧視為線圈組成的疊加體，線圈與線圈之間由于電流方向相同所以兩線圈之間存在吸引力。]11.(2024·上海黃浦區(qū)調研)如圖所示，水平導軌接有電源，導軌上固定有三根用同種材料制作的導體棒a、b、c，其中b最短，c為直徑與b等長的半圓，導體的電阻與其長度成正比，導軌電阻不計?，F將裝置置于豎直向下的勻強磁場中，接通電源后，三根導體棒中均有電流通過，則它們受到的安培力的大小關系為()A．Fa>Fb＝Fc B.Fa＝Fb>FcC．Fa＝Fb＝Fc D.Fb>Fa>FcB[本題考查安培力計算中的有效長度問題。設a、b兩棒的長度分別為La和Lb，C的直徑為d；由于導體棒都與勻強磁場垂直，則a、b兩棒所受的安培力大小分別為Fa＝BIaLa，Fb＝BIbLb；因Ia＝eq\f(U,ρ\f(La,S))＝eq\f(US,ρLa)，則Fa＝BIaLa＝Beq\f(US,ρLa)La＝eq\f(BUS,ρ)；因Ib＝eq\f(U,ρ\f(Lb,S))＝eq\f(US,ρLb)，則Fb＝BIbLb＝Beq\f(US,ρLb)·Lb＝eq\f(BUS,ρ)；因Ic＝eq\f(U,ρ\f(πLb,2S))＝eq\f(2US,ρπLb)(c的直徑大小為Lb)，則c棒所受安培力大小為Fc＝BIcLb＝Beq\f(2US,ρπLb)Lb＝eq\f(2BUS,πρ)，則Fa＝Fb>Fc，故選B。]12.(2024·福建龍巖期末)如圖所示，邊長為l，質量為m的等邊三角形導線框abc用絕緣細線懸掛于天花板，導線框中通一逆時針方向的電流，圖中虛線CD過ab邊中點和ac邊中點。只在CDFE區(qū)域加一垂直于導線框向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B，導線框處于靜止狀態(tài)時，細線中的拉力為F1；只在ABDC區(qū)域中加與上述相同的磁場，導線框處于靜止狀態(tài)時，細線中的拉力為F2。則導線框中的電流大小為()A.eq\f(F2－F1,Bl) B.eq\f(F2－F1,2Bl)C.eq\f(2F2－F1,Bl) D.eq\f(2F2－F1,3Bl)A[本題考查有效長度問題。只在CDFE區(qū)域加垂直于導線框向里的勻強磁場時，導線框受到安培力的有效長度為eq\f(l,2)，受到豎直向上的安培力，大小為FA1＝BIeq\f(l,2)，對導線框，由平衡條件得F1＋FA1＝G；只在ABDC區(qū)域加垂直于導線框向里的勻強磁場時，導線框受到安培力的有效長度也為eq\f(l,2)，受到豎直向下的安培力，大小為FA2＝BIeq\f(l,2)，對導線框，由平衡條件得F2－FA2＝G；聯(lián)立解得I＝eq\f(F2－F1,Bl)，選項A正確。]13．(2024·河南周口期末)如圖所示，直角三角形acd，∠a＝60°，三根通電長直導線垂直紙面分別放置在a、b、c三點，其中b為ac的中點。三根導線中的電流大小分別為I、2I、3I，方向均垂直紙面對里。通電長直導線中的電流在其四周空間某點產生的磁感應強度B＝eq\f(kI,r)，其中I表示長直導線中電流的大小，r表示該點到導線的距離，k為常數。已知a點處導線中的電流在d點產生的磁感應強度大小為B0，則d點的磁感應強度大小為()A．B0 B.2B0C.eq\r(3)B0 D.4B0D[本題考查直線電流產生的磁場以及磁場疊加。設ad邊的長度為r，由a點處導線中的電流在d點產生的磁感應強度大小為B0，有B0＝eq\f(kI,r)，方向水平向左，則b點處導線中的電流在d點產生的磁感應強度大小為B1＝eq\f(2kI,r)＝2B0，方向與a點處導線產生的磁感應強度方向夾角為60°斜向左下方，c點處導線中的電流在d點產生的磁感應強度大小為B2＝eq\f(3kI,\r(3)r)＝eq\r(3)B0，方向豎直向下，如圖所示，則d點的磁感應強度大小為4B0，選項D正確。]14.(2024·全國卷Ⅱ·21)(多選)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉軸。將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉動起來，該同學應將()A．左