【走向高考】2022屆高三物理人教版一輪復習習題：第8章-第1講磁場對電流的作用

第一部分第八章第1講一、選擇題(1～6題為單選題，7、8題為多選題)1．(2022·南京模擬)在磁場中的某一位置放置一條直導線，導線的方向與磁場方向垂直。先后在導線中通入不同的電流，導線所受的力也不一樣，圖中幾幅圖象表示的是導線受的力F與通過的電流I的關系。a、b分別代表一組F、I的數(shù)據(jù)。下列圖中正確的是()[答案]C[解析]磁感應強度是由磁場本身性質打算的，在磁場中的某一位置處，磁感應強度應是定值，所以，在導線受的力F與通過的電流I的關系圖象中的圖線應是過原點的一條直線，故只有選項C正確。2．(2022·課標全國Ⅰ)關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A．安培力的方向可以不垂直于直導線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關D．將直導線從中點折成直角，安培力的大小肯定變?yōu)樵瓉淼囊话隱答案]B[解析]安培力垂直于導線和磁場打算的方向，A錯B對。由F＝BILsinθ可知，C錯。當導線從中間折成直角時，有效長度L1＝eq\f(\r(2),2)L，D選項不正確。本題簡潔出錯的是D選項。沒有把握有效長度與原長度的關系。有效長度是連接初、末位置線段的長度。3．(2022·北京西城區(qū)期末)一根通電直導線水平放置在地球赤道的上方，其中的電流方向為自西向東，該導線所受地磁場的安培力方向為()A．水平向北 B．水平向南C．豎直向上 D．豎直向下[答案]C[解析]依據(jù)左手定則，可以推斷出安培力的方向豎直向上，C選項正確，解決本題關鍵是應用左手定則在實際地磁場中的推斷，而不是在紙上畫模擬磁場。4．(2022·廣東江門一模)如圖所示，帶負電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉，在環(huán)左側軸線上的小磁針最終靜止時()A．N極豎直向上 B．N極豎直向下C．N極沿軸線向左 D．N極沿軸線向右[答案]C[解析]金屬環(huán)帶負電，按題圖所示的方向旋轉，則金屬環(huán)的電流方向與旋轉方向相反。由右手螺旋定則可知磁極的方向：左端N極，右端S極。因此小磁針N極沿軸線向左。故C正確，ABD錯誤。5．(2022·浙江杭州一模)如圖所示為電流天平，可用來測定磁感應強度。天平的右臂上掛有一匝數(shù)為N的矩形線圈，線圈下端懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面對里，當線圈中通有電流I(方向如圖)時，發(fā)覺天平的右端低左端高，下列哪些調解方案可以使天平水平平衡()A．僅減小電流大小B．僅增長線框的寬度lC．僅減輕左盤砝碼的質量D．僅增加線圈的匝數(shù)[答案]A[解析]天平是等臂杠桿，當線圈中通有電流I時，依據(jù)左手定則，右端線圈受到的安培力豎直向下；天平的右端低左端高，說明安培力偏大，要使天平水平平衡，可以增加左端的砝碼，也可以減小安培力，即減小匝數(shù)、電流、線框短邊的長度；故A正確，BCD錯誤。6.(2022·南昌調研)如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點，O為半圓弧的圓心，∠MOP＝60°，在M、N處各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時O點的磁感應強度大小為B1。若將M處長直導線移至P處，則O點的磁感應強度大小為B2，那么B2與B1之比為()A.eq\r(3)1 B.eq\r(3)2C．11 D．12[答案]B[解析]如圖所示，當通有電流的長直導線在M、N兩處時，依據(jù)安培定則可知，二者在圓心O處產(chǎn)生的磁感應強度的大小都為B1/2；當將M長直導線移到P處時，兩直導線在圓心O處產(chǎn)生的磁感應強度的大小也為B1/2，作平行四邊形，由圖中的幾何關系，可得cos30°＝eq\f(\f(B2,2),\f(B1,2))＝eq\f(B2,B1)＝eq\f(\r(3),2)，故選項B正確，選項A、C、D錯誤。7．(2022·山東理綜)如圖，一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內，通有恒定電流的長直絕緣導線垂直并緊靠軌道固定，導體棒與軌道垂直且接觸良好。在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計軌道電阻。以下敘述正確的是()A．FM向右 B．FN向左C．FM漸漸增大 D．FN漸漸減小[答案]BCD[解析]本題主要考查安培定則、左手定則和楞次定律等學問。解題的關鍵是依據(jù)安培定則推斷通電導線磁場的方向，以及磁場的變化狀況。由安培定則知，M區(qū)的磁場方向向外，N區(qū)的磁場方向向里。導體棒不管在哪一區(qū)，安培力總是阻礙導體棒的運動，即安培力的方向總是向左，選項A錯誤，B正確；在M區(qū)，導體棒越來越靠近通電導線，其磁場越來越強，感應電流越來越大，安培力越來越大，選項C正確；同理在N區(qū)，導體棒越來越遠離通電導線，安培力將越來越小，選項D正確。本題易漏選D，緣由是沒有認真分析受力，想當然的認為在N區(qū)和M區(qū)的受力是一樣的。8．(2022·浙江理綜)如圖1所示，兩根光滑平行導軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B。垂直于導軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t＝0時刻起，棒上有如圖2所示的持續(xù)溝通電流I，周期為T，最大值為Im，圖1中I所示方向為電流正方向。則金屬棒()A．始終向右移動B．速度隨時間周期性變化C．受到的安培力隨時間周期性變化D．受到的安培力在一個周期內做正功[答案]ABC[解析]本題考查通電導體在磁場中運動。解題關鍵是結合受力分析，進行運動過程的分析，取安培力向左的方向為正方向，作出導體棒受安培力隨時間變化的圖象如圖甲所示，再依據(jù)受力狀況，作出導體棒的v－t圖象，v向右為正方向，如圖乙所示，從甲圖可知安培力隨時間周期性變化，C正確；由圖乙可知，速度方向始終向右，并且隨時間作周期性變化，A、B正確；0～eq\f(T,2)時間內，導體棒速度增大，安培力做正功，eq\f(T,2)－T時間，安培力與速度方向相反，安培力做負功，D錯誤。圖象法分析力和運動問題是常用方法之一，優(yōu)點直觀便利。二、非選擇題9．某愛好小組在爭辯長直導線四周的磁場時，為增大電流，用多根導線捆在一起代替長直導線，不斷轉變多根導線中的總電流和測試點與直導線的距離r，測得下表所示數(shù)據(jù)：I/AB/Tr/m5.010.020.00.0204.98×10－510.32×10－519.73×10－50.0402.54×10－55.12×10－59.95×10－50.0601.63×10－53.28×10－56.72×10－50.0801.28×10－52.57×10－55.03×10－5由上述數(shù)據(jù)可得出磁感應強度B與電流I及距離r的關系式為B＝______T。(要求估算出比例系數(shù)，用等式表示)[答案]2×10－7eq\f(I,r)[解析]分析表格中數(shù)據(jù)可得，B與電流I成正比，與測試點到直導線的距離r成反比，即B＝k·eq\f(I,r)，取表格中的第一單元格進行計算可得k≈2×10－7，即B＝2×10－7×eq\f(I,r)T。10．(2022·浙江溫州中學期中)如圖所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導軌，相距1m，導體棒ab跨放在導軌上，棒的質量為m＝0.2kg，棒的中點用細繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體的質量為M＝0.3kg，棒與導軌的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，勻強磁場的磁感應強度B＝2T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應在棒中通入多大的電流？方向如何？(g＝10m/s2)[答案]2Aa→b[解析]導體棒ab受力如圖所示，由平衡條件有：F－Ff－FT＝0又Ff＝μFN，F(xiàn)＝BIL，F(xiàn)T＝Mg聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得I＝2A，由左手定則知電流由a→b11.如圖所示，在傾角為θ＝30°的斜面上，固定一寬L＝0.25m的平行金屬導軌，在導軌上端接入電源和滑動變阻器R。電源電動勢E＝12V，內阻r＝1Ω，一質量m＝20g的金屬棒ab與兩導軌垂直并接觸良好。整個裝置處于磁感應強度B＝0.80T、垂直于斜面對上的勻強磁場中(導軌與金屬棒的電阻不計)。金屬導軌是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金屬棒在導軌上靜止，求：(1)金屬棒所受到的安培力的大小。(2)通過金屬棒的電流的大小。(3)滑動變阻器R接入電路中的阻值。[答案](1)0.1N(2)0.5A(3)23Ω[解析](1)金屬棒靜止在金屬導軌上受力平衡，如圖所示F安＝mgsin30°，代入數(shù)據(jù)得F安＝0.1N。(2)由F安＝BIL得I＝eq\f(F安,BL)＝0.5A。(3)設滑動變阻器接入電路的阻值為R0，依據(jù)閉合電路歐姆定律得：E＝I(R0＋r)解得R0＝eq\f(E,I)－r＝23Ω。12.(2022·蘇州一中模擬)如圖所示為一電流表的原理示意圖。質量為m的均質細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的絕緣彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k，在矩形區(qū)域abcd內有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面對外，與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的讀數(shù)，MN的長度大于eq\x\to(ab)。當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度。(1)當電流表示數(shù)為零時，彈簧伸長為多少？(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應與電源正極相接？(3)若k＝2.0N/m，eq\x\to(ab)＝0.20m，eq\x\to(bc)＝0.050m，B＝0.20T，此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4)若要將量程擴大2倍，磁感應強度變?yōu)槎啻?？[答案](1)eq\f(mg,k)(2)M端(3)2.5A(4)0.10T[解析](1)設彈簧的伸長量為Δx，則有mg＝kΔx，①由①式得Δx＝eq\f(mg,k)。(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必需向下，因此M端應接正極。(3)設滿量程時通過