2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)三十一 磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用（含解析）新人教版

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1、磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 [A級(jí)－基礎(chǔ)練] 1．磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則(　　 ) A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小 解析：A　[磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb，所以A正確，B錯(cuò)誤；安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、I、L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯(cuò)誤．] 2．中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁

2、石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布示意如圖．結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合 B．地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近 C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行 D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 解析：C　[根據(jù)題意可得，地理南北極與地磁場(chǎng)存在一個(gè)夾角，為磁偏角，故兩者不重合，A正確；地磁南極在地理的北極附近，地磁北極在地理南極附近，B正確；由于地磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向沿磁感線切線方向，故只有赤道處才與地面平行，C錯(cuò)誤；在赤道處磁場(chǎng)方向水平，而射線是帶電的粒子

3、，運(yùn)動(dòng)方向垂直磁場(chǎng)方向，根據(jù)左手定則可得射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子與地磁場(chǎng)的磁感線不平行，會(huì)受到洛倫茲力作用，D正確．] 3．(2019·棗莊模擬)如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤(pán)，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤(pán)正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖．當(dāng)圓盤(pán)高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向是(　　) A．豎直向上　　　　　　 B．豎直向下 C．水平向里 D．水平向外 解析：C　[從上向下看，由于帶負(fù)電的圓盤(pán)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，形成的等效電流為逆時(shí)針?lè)较?，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上．由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里，選項(xiàng)C正確．] 4．將長(zhǎng)為

4、L的導(dǎo)線彎成六分之一圓弧，固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩端點(diǎn)A、C連線豎直，如圖所示．若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是(　　) A．ILB，水平向左 B．ILB，水平向左 C.，水平向右 D.，水平向左 解析：D　[弧長(zhǎng)為L(zhǎng)，圓心角為60°，則弦長(zhǎng)：AC＝，導(dǎo)線受到的安培力：F＝BI·AC＝，由左手定則可知，導(dǎo)線受到的安培力方向水平向左，故D正確．] 5．(多選)如圖，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l.關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，

5、下列判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D．b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 解析：AD　[由安培定則可以判斷，a、c兩處的磁場(chǎng)是兩電流在a、c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的疊加，但a距離兩導(dǎo)線比c近，故a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度比c處的大，A正確；b、c與右側(cè)電流距離相同，故右側(cè)電流對(duì)此兩處的磁場(chǎng)等大反向，但因?yàn)樽髠?cè)電流對(duì)此兩處有大小不同、方向相同的磁場(chǎng)，故b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不相等，B錯(cuò)誤；由安培定則可知，a處磁場(chǎng)垂直于紙面向里，c處磁場(chǎng)垂直于紙面向外，C錯(cuò)誤；b與兩導(dǎo)線距離相等，故兩磁場(chǎng)疊加為零，D正確．] 6

6、．如圖，一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Ω.已知開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5 cm；閉合開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)相比均改變了0.3 cm，重力加速度大小g取10 m/s2.判斷開(kāi)關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量． 解析：依題意，開(kāi)關(guān)閉合后，電流方向從b到a，由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向豎直向下． 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，兩彈簧各自相對(duì)于其原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)量為Δl

7、1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡條件得：2kΔl1＝mg?、?，式中m為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大?。? 開(kāi)關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力的大小為F＝IBL?、?，式中I是回路電流，L是金屬棒的長(zhǎng)度，兩彈簧各自再伸長(zhǎng)了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得 2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F?、? 由歐姆定律有E＝IR?、? 式中E是電池的電動(dòng)勢(shì)，R是電路總電阻．聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得：m＝0.01 kg. 答案：豎直向下　0.01 kg [B級(jí)－能力練] 7．(2019·遼寧沈陽(yáng)四校協(xié)作體聯(lián)考)已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝k，即磁

8、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．如圖所示，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距為R，通以大小、方向均相同的電流．規(guī)定磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里為正，在0～R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨r變化的圖線可能是(　　) 解析：C　[根據(jù)安培定則和磁場(chǎng)的疊加可知，在0～R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向先垂直于紙面向里后垂直于紙面向外，大小先減小后增大．滿足該特點(diǎn)的只有選項(xiàng)C.] 8．(2019·河南八市重點(diǎn)高中聯(lián)考)(多選)如圖所示，無(wú)限長(zhǎng)水平直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I，導(dǎo)線正下方固定一正方形線框，線框中也通有沿順時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鱅，線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線框上邊與直導(dǎo)線平行，且到直導(dǎo)線的距離也為L(zhǎng)

9、，已知在長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中距長(zhǎng)直導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝k，線框的質(zhì)量為m，則釋放線框的一瞬間，線框的加速度可能為(　　) A．0 B.－g C.－g D．g－ 解析：AC　[線框上邊受到的安培力大小為F1＝kIL＝kI2，方向向上，線框下邊受到的安培力大小為F2＝kIl＝kI2，方向向下，若F1＝F2＋mg，則加速度為零，A項(xiàng)正確；若F1大于F2＋mg，則加速度向上，大小為a1＝＝－g，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；若F1小于F2＋mg，則加速度向下，大小為a2＝g－，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 9．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示．矩形線圈由一根漆包線繞制而成

10、，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸．將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，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(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，該同學(xué)應(yīng)將(　　 ) A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉 B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉 C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 解析：AD　[如果將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，則線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，每轉(zhuǎn)一周安培力驅(qū)動(dòng)一次，可保證線圈不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，A項(xiàng)正確；如果左、右轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，不能保證線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去

11、，B項(xiàng)錯(cuò)誤；如果僅左轉(zhuǎn)軸的上側(cè)絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸的下側(cè)絕緣漆刮掉，則線圈中不可能有電流，因此線圈不可能轉(zhuǎn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；如果左轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，右轉(zhuǎn)軸僅下側(cè)的絕緣漆刮掉效果與A項(xiàng)相同，因此D項(xiàng)正確．] 10．(2019·河北衡水中學(xué)調(diào)研)(多選)在傾角θ＝30°的絕緣斜面上，固定一光滑金屬框，寬l＝0.5 m，接入電動(dòng)勢(shì)E＝6 V、內(nèi)阻r＝0.5 Ω的電池，垂直框面放置一根質(zhì)量m＝0.2 kg的金屬棒ab，金屬棒接入電路的電阻R0的阻值為0.2 Ω，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0 T、方向垂直于框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值使金屬棒靜止在框架上，如圖所示．則下列說(shuō)法正確

12、的是(框架的電阻與摩擦不計(jì)，框架與金屬棒接觸良好，g取10 m/s2)(　　) A．金屬棒受到的安培力的大小為1 N B．通過(guò)金屬棒的電流強(qiáng)度I的大小為2 A C．滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值為R＝3 Ω D．電源的輸出功率為P＝10 W. 解析：ABD　[對(duì)金屬棒受力分析如圖，F(xiàn)＝mgsin 30°＝1 N，A正確；F＝BIl，得電路中電流I＝＝2 A，B正確；由閉合電路歐姆定律得I＝，解得R＝2.3 Ω，C錯(cuò)誤；電源的輸出功率P輸出＝EI－I2r＝10 W，D正確．] 11．(2017·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)如圖，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流

13、I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶ D．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為∶∶1 解析：BC　[因三根導(dǎo)線中電流相等、兩兩等距，則由對(duì)稱性可知兩兩之間的作用力大小均相等．因平行電流間同向吸引、反向排斥，各導(dǎo)線受力如圖所示，由圖中幾何關(guān)系可知，L1所受磁場(chǎng)作用力F1的方向與L2、L3所在平面平行，L3所受磁場(chǎng)作用力F3的方向與L1、L2所在平面垂直，A錯(cuò)誤，

14、B正確．設(shè)單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線兩兩之間作用力的大小為F，則由幾何關(guān)系可得L1、L2單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小為2Fcos 60°＝F，L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小為2Fcos 30°＝F，故C正確，D錯(cuò)誤．] 12．如圖所示，U形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37°角，金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長(zhǎng)度為0.5 m，質(zhì)量為0.2 kg，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1.空間存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則ab中的電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 解析：先畫(huà)出

15、金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使導(dǎo)線所受的摩擦力方向發(fā)生變化． 由平衡條件可知，當(dāng)電流較小時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所示． 則mgsin θ＝μ(mgcos θ＋Fsin θ)＋Fcos θ， 又F＝BI1L，得I1＝＝1.21 A. 當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙所示．則 mgsin θ＋μ(mgcos θ＋Fsin θ)＝Fcos θ， 又F＝BI2L，I2＝＝1.84 A. 所以1.21 A≤I≤1.84 A. 答案：1.21 A≤I≤1.84 A 8