（江蘇專用版）2020版高考物理總復習 第八章 第1講 磁場及磁場對通電導線的作用力練習（含解析）

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1、第1講　磁場及磁場對通電導線的作用力 一、單項選擇題 1.中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也?！边M一步研究表明,地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結合上述材料,下列說法不正確的是(　　) A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B.地球內(nèi)部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近 C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 答案　C　地球為一巨大的磁體,地磁場的南、北極在地理上的北極和南極附近,兩極并不重合,故A、B項正確;且地球內(nèi)部也存在磁場,只有赤道附近

2、上空磁場的方向才與地面平行,故C項錯誤;射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場方向不會平行,一定受到地磁場力的作用,故D項正確。 2.(2017江蘇單科)如圖所示,兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合,則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1 答案　A　兩個線圈的半徑雖然不同,但是線圈內(nèi)的勻強磁場的半徑一樣,則穿過兩線圈的磁通量相同,故選項A正確。 3.(2018連云港模擬)如圖所示,圓環(huán)上帶有大量的負電荷,當圓環(huán)沿順時針方向轉動時,a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉動,以下說法正確的是(

3、　　) A.a、b、c的N極都向紙里轉 B.b的N極向紙外轉,而a、c的N極向紙里轉 C.b、c的N極都向紙里轉,而a的N極向紙外轉 D.b的N極向紙里轉,而a、c的N極向紙外轉 答案　B　由于圓環(huán)帶負電荷,故當圓環(huán)沿順時針方向轉動時,等效電流的方向為逆時針,由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場方向垂直紙面向外,環(huán)外磁場方向垂直紙面向內(nèi),磁場中某點的磁場方向即是放在該點的小磁針靜止時N極的指向,所以b的N極向紙外轉,a、c的N極向紙里轉。 4.(2018鎮(zhèn)江學業(yè)水平測試)如圖所示,水平直導線M、N中通以相反方向的電流,則導線M對N的作用力的方向為(　　) A.垂直紙面向里 B.垂直紙

4、面向外 C.平行紙面向上 D.平行紙面向下 答案　D　平行反向電流互相排斥,所以導線M對N的作用力的方向為平行紙面向下。 5.(2018張家港模擬)如圖所示,一根通電直導線放在磁感應強度B=1T的勻強磁場中,在以導線為圓心,半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個點,若a點的實際磁感應強度為0,則下列說法中正確的是(　　) A.直導線中電流方向是垂直紙面向里 B.c點的實際磁感應強度也為0 C.d點實際磁感應強度為2T,方向斜向下,與B夾角為45° D.以上均不正確 答案　A　由題意可知,a點的磁感應強度為0,說明通電導線在a點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度與勻強磁場的磁感應強度大小相

5、等、方向相反,即得到通電導線在a點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度方向水平向左,根據(jù)安培定則判斷可知,直導線中的電流方向垂直紙面向里,故A正確。通電導線在c點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B=1T,方向水平向右,與勻強磁場方向相同,則c點磁感應強度為2T,方向與B的方向相同,故B錯誤。通電導線在d處的磁感應強度方向豎直向下,根據(jù)磁場的疊加原理可得d點磁感應強度為Bd=2B=2T,方向與B的方向成45°斜向下,故C錯誤。由上分析可知D錯誤。 6.(2018江陰模擬)如圖中甲、乙所示,在勻強磁場中,有兩個通電線圈處于如圖所示的位置,則(　　) A.從上往下看,甲中的線圈順時針轉動 B.從上往下看,甲中的線圈

6、逆時針轉動 C.從上往下看,乙中的線圈順時針轉動 D.從上往下看,乙中的線圈逆時針轉動 答案　D　根據(jù)題圖甲所示,由左手定則可知,線圈各邊所受安培力都在線圈所在平面內(nèi),線圈不會繞OO'軸轉動,故A、B錯誤;根據(jù)題圖乙所示,由左手定則可知,線圈左、右兩邊所受安培力分別垂直于紙面向外和向里,線圈會繞OO'軸轉動,從上往下看,乙中的線圈逆時針轉動,故C錯誤,D正確。 7.教師在課堂上做了兩個小實驗,讓小明同學印象深刻。第一個實驗叫做“旋轉的液體”,在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極,沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極,把它們分別與電池的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導電液體,例如鹽水,如果把玻璃皿放在磁場中

7、,液體就會旋轉起來,如圖甲所示。第二個實驗叫做“振動的彈簧”,把一根柔軟的彈簧懸掛起來,使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸,通電后,發(fā)現(xiàn)彈簧不斷上下振動,如圖乙所示。下列關于這兩個趣味實驗的說法正確的是(　　) A.圖甲中,如果改變磁場的方向,液體的旋轉方向不變 B.圖甲中,如果改變電源的正負極,液體的旋轉方向不變 C.圖乙中,如果改變電源的正負極,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動 D.圖乙中,如果將水銀換成酒精,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動 答案　C　圖甲中,僅僅調(diào)換N、S極位置或僅僅調(diào)換電源的正負極位置,安培力方向改變,液體的旋轉方向改變,故A、B均錯誤。圖乙中,當有電流通過彈簧

8、時,構成彈簧的每一圈導線周圍都產(chǎn)生了磁場,根據(jù)安培定則知,各圈導線之間都產(chǎn)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,彈簧又恢復原長,使得彈簧下端又與水銀接觸,彈簧中又有了電流,開始重復上述過程,可以觀察到彈簧不斷上下振動;如果改變電源的正負極,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動;但是如果將水銀換成酒精,酒精不導電,則彈簧將不再上下振動,故選項C正確,D錯誤。 8.(2018泰州模擬)通有電流的導線L1、L2處在同一平面(紙面)內(nèi),L1是固定的,L2可繞垂直紙面的固定轉軸O轉動(O為L2的中心),各自的電流方向如圖所示。下列

9、哪種情況將會發(fā)生(　　) A.因L2不受磁場力的作用,故L2不動 B.因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡,故L2不動 C.L2繞軸O按順時針方向轉動 D.L2繞軸O按逆時針方向轉動 答案　D　由右手螺旋定則可知導線L1上方的磁場的方向為垂直紙面向外,且離導線L1越遠的地方,磁場越弱,導線L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O點的下方磁場較強,則安培力較大,因此L2繞固定轉軸O按逆時針方向轉動。故D正確。 9.如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應強度。下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀

10、態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是(　　) 答案　A　由題意知,處于磁場中的載流線圈受安培力作用的有效長度越長,根據(jù)F=BIL知受安培力越大,磁場發(fā)生微小變化,安培力變化最大,天平越容易失去平衡,由圖知選項A中載流線圈的有效長度最大,所以A正確。 10.(2018南通調(diào)研)在勻強磁場中有粗細均勻的同種導線制成的等邊三角形線框abc,磁場方向垂直于線框平面,a、c兩點間接一直流電源,電流方向如圖所示,則(　　) A.導線ab受到的安培力大于導線ac所受的安培力 B.導線abc受到的安培力大于導線ac受到的安培力 C.線框受到的安培力的合力為零 D.線框受到的安

11、培力的合力方向垂直于ac向下 答案　D　由并聯(lián)電路知識可得,通過導線ac的電流為23I,通過導線ab、bc的電流為13I,則導線ab受到的安培力大小F1=13BIL,導線ac所受的安培力大小F2=23BIL,故A項錯誤;導線abc的有效長度為L,故受到的安培力大小F=13BIL,導線ac受到的安培力F3=BIL,故A、B項錯誤;根據(jù)左手定則,導線abc受安培力垂直于ac向下,導線ac受到的安培力也垂直于ac向下,故線框受到的安培力的合力F合=F+F2=BIL,合力方向垂直于ac向下,故C項錯誤,D項正確。 二、多項選擇題 11.(2018常熟模擬)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示,下列說法中

12、正確的是(　　) A.a、b兩處的磁感應強度大小BaBb C.一通電直導線分別放在a、b兩處,所受的安培力大小一定有FaFb 答案　AD　磁感線越密,磁場越強,故A項正確,B項錯誤;通電導線放在a、b兩處,但沒有說明導線的方向與磁場的方向的關系,其所受安培力的大小關系不確定,故C項錯誤,D項正確。 12.(2019無錫中學月考)如圖所示,一束帶電粒子沿水平方向沿虛線飛過磁針上方,并與磁針方向平行,能使磁針N極轉向讀者,那么這束帶電粒子可能是(　　) A.向右

13、飛的正離子 B.向左飛的負離子 C.向右飛的負離子 D.向左飛的正離子 答案　CD　帶電粒子沿水平方向沿虛線飛過磁針上方,并與磁針方向平行,能使磁針N極轉向讀者,則知電流的磁場在小磁針所在處是垂直于紙面向外的。依據(jù)安培定則可得,電流的方向水平向左。因此,如果這束帶電粒子是正離子,則向左飛行;如果是負離子,則向右飛行。 13.如圖,兩根平行長直導線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流;a、b、c是導線所在平面內(nèi)的三點,左側導線與它們的距離分別為l2、l和3l。關于這三點處的磁感應強度,下列判斷正確的是(　　) A.a處的磁感應強度大小比c處的大 B.b、c兩處的磁感應強度大小

14、相等 C.a、c兩處的磁感應強度方向相同 D.b處的磁感應強度為零 答案　AD　對于通電直導線產(chǎn)生的磁場,根據(jù)其產(chǎn)生磁場的特點及安培定則,可知兩導線在b處產(chǎn)生的磁場等大反向,合磁場為零,B項錯誤,D項正確;兩導線在a、c處產(chǎn)生的磁場都是同向疊加的,但方向相反,C項錯誤;由于a處離導線近,a處的磁感應強度比c處的大,A項正確。 14.(2017泰州二中月考)如圖所示,在勻強磁場區(qū)域中有一光滑斜面體,在斜面體上放了一根長為L、質量為m的導線,當通以如圖方向的電流后,導線恰好能保持靜止,則磁感應強度B滿足(　　) A.B=mgIL,方向水平向左 B.B=mgsinθIL,方向垂直紙面向外 C.B=mgcosθIL,方向沿斜面向上 D.B=mgtanθIL,方向豎直向下 答案　AD　磁場方向水平向左時,安培力豎直向上,與重力平衡,有mg=BIL,解得B=mgIL,故A項正確;磁場垂直紙面向外時,由于電流與磁場方向平行,故安培力為零,不可能平衡,故B項錯誤;磁場沿斜面向上時,安培力垂直于斜面向上,不可能平衡,故C項錯誤;磁場豎直向下時,安培力水平向左,導線還受到重力和支持力,根據(jù)平衡條件和安培力公式,有mgtanθ=BIL,解得B=mgtanθIL,故D項正確。 8