2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)24 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（含解析）新人教版

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)(二十四) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 (建議用時(shí)：40分鐘) [基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練] 題組一：安培定則、磁場(chǎng)的疊加 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，BaBb，所以A正確，

2、B錯(cuò)誤。] 2.(2019·鄭州模擬)如圖所示，兩根無限長導(dǎo)線均通以恒定電流I，兩根導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸非常接近，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的、半徑相同的一段圓弧，規(guī)定垂直于紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場(chǎng)，此時(shí)兩根導(dǎo)線在坐標(biāo)原點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下列四個(gè)選項(xiàng)中均有四根同樣的、通以恒定電流I的無限長導(dǎo)線，O處磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D A　[由磁場(chǎng)的疊加可知A圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；B圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B；C圖中O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為－2B；D圖中，O處的合

3、磁感應(yīng)強(qiáng)度為－B。] 3．(2019·邵陽模擬)如圖甲所示，a、b兩平行直導(dǎo)線中通有相同的電流，當(dāng)兩通電導(dǎo)線垂直圓平面放置于圓周上，且兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為60°時(shí)，圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。如圖乙所示，c導(dǎo)線中通有與a、b導(dǎo)線完全相同的電流，a、b、c垂直圓平面放置在圓周上，且a、b兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為120°，b、c兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為30°，則此時(shí)圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．B　 B．B　　　C．0　　　D．B A　[當(dāng)a、b兩導(dǎo)線與圓心連線的夾角為60°時(shí)，它們?cè)趫A心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖甲所示，設(shè)Ba＝Bb＝B1，則有B＝2B

4、1cos 30°＝B1。當(dāng)a、b兩導(dǎo)線與圓心連線夾角為120°時(shí)，如圖乙所示，它們?cè)趫A心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和為B′＝B1，再與c導(dǎo)線在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加后磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和為B1，因此圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，A選項(xiàng)正確。] 甲　　　　　　　　　　　　　乙 題組二：導(dǎo)體(磁體)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題 4．(2019·泰州模擬)通有電流的導(dǎo)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(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)(O為L2的中心)，各自的電流方向如圖所示。下列哪種情況將會(huì)發(fā)生(　　) A．因L2不受磁場(chǎng)力的作用，故L2不動(dòng) B．因L2上、下兩部分所受的磁場(chǎng)力平衡，故L2不動(dòng)

5、 C．L2繞軸O按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) D．L2繞軸O按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) D　[由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1上方的磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，且離導(dǎo)線L1越遠(yuǎn)的地方，磁場(chǎng)越弱，導(dǎo)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(diǎn)的下方磁場(chǎng)較強(qiáng)，則安培力較大，因此L2繞固定轉(zhuǎn)軸O按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故D正確。] 5．(多選)(2019·濟(jì)南模擬)如圖所示，在水平桌面上放置一個(gè)螺線管，螺線管正上方左側(cè)用絕緣細(xì)線吊著一根通電直導(dǎo)線，電流垂直于紙面向里，閉合開關(guān)后，細(xì)線偏離豎直方向一個(gè)角度，螺線管仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確的是(　　) A．細(xì)線向右偏 B．細(xì)線向左偏 C．桌面對(duì)螺線管的支持力

6、減小，摩擦力向右 D．桌面對(duì)螺線管的支持力增大，摩擦力向左 BD　[閉合開關(guān)后，螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線處的方向?yàn)樾毕蜃笙路?，由左手定則知導(dǎo)線受到斜向左上方的安培力，所以細(xì)線向左偏，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；由牛頓第三定律可知，導(dǎo)線對(duì)螺線管的作用力斜向右下方，桌面對(duì)螺線管的支持力增大，螺線管有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，桌面對(duì)螺線管的摩擦力向左，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。] 6．如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)(　　) A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 B．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升 C．逆時(shí)針

7、方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 D．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升 甲　　　　　　　乙 A　[如圖甲所示，把直線電流等效為無數(shù)小段，中間的點(diǎn)為O點(diǎn)，選擇在O點(diǎn)左側(cè)S極右上方的一小段為研究對(duì)象，該處的磁場(chǎng)方向指向左下方，由左手定則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點(diǎn)左側(cè)的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力，把各段電流元受到的力合成，則O點(diǎn)左側(cè)導(dǎo)線受到垂直紙面向里的安培力；同理判斷出O點(diǎn)右側(cè)的導(dǎo)線受到垂直紙面向外的安培力。因此，由上向下看，導(dǎo)線沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。分析導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時(shí)的情形。如圖乙所示，導(dǎo)線中的電流向外，由左手定則可知，導(dǎo)線受到向下的安培力。由以上分析可知，導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的

8、同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)。選項(xiàng)A正確。] 題組三：安培力及安培力作用下的平衡運(yùn)動(dòng)問題 7．(2019·溫州模擬)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dǎo)線 B．安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向 C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無關(guān) D．將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话? B　[根據(jù)左手定則可知，安培力方向與磁場(chǎng)和電流組成的平面垂直，即與電流和磁場(chǎng)方向都垂直，故A錯(cuò)誤，B正確；磁場(chǎng)與電流不垂直時(shí)，安培力的大小為F＝BILsin θ，則安培力的大小與通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)，故C錯(cuò)誤；將直導(dǎo)線在垂直于磁

9、場(chǎng)方向的平面內(nèi)從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小變?yōu)樵瓉淼模蔇錯(cuò)誤。] 8．(2019·重慶模擬)均勻帶正電的薄圓盤的右側(cè)，用絕緣細(xì)線A、B掛一根水平通電直導(dǎo)線ab，電流方向由a到b，導(dǎo)線平行于圓盤平面?，F(xiàn)圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(電荷隨著圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，可視為形成了一圈一圈的環(huán)形電流)，細(xì)線仍然豎直，與圓盤靜止時(shí)相比，下列說法正確的是(　　) A．細(xì)線上的張力變大 B．細(xì)線上的張力變小 C．細(xì)線上的張力不變 D．若改變圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向，細(xì)線上的張力變大 A　[圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生環(huán)形電流，在導(dǎo)體棒ab處會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，根據(jù)右手螺旋定則可知，磁場(chǎng)

10、垂直于ab向右，根據(jù)左手定則可知，受到的安培力豎直向下，根據(jù)共點(diǎn)力平衡可知，細(xì)線所受到的張力變大，故A正確。] 9．如圖所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導(dǎo)電圓環(huán)上通有如圖所示的恒定電流I，則下列說法不正確的是 (　　) A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì) B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上 C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ C　[若導(dǎo)電圓環(huán)上通有如題圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)電圓環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)

11、電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ，選項(xiàng)A、B、D正確。] 10.(多選)如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根水平放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF，導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN?，F(xiàn)從t＝0時(shí)刻起，在棒中通以由M到N方向的電流且電流與時(shí)間成正比，即I＝kt，其中k為常量，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。下列關(guān)于棒的速度、加速度隨時(shí)間t變化的關(guān)系中，可能正確的是(　　) A　 　　B　　　　C　　　　D BD　[考慮到粗糙導(dǎo)軌上存在摩擦力，需要安培力達(dá)到一定數(shù)值，棒才開始加速，A錯(cuò)誤；從開始運(yùn)動(dòng)，滿足BIL－f＝ma，即BLkt

12、－f＝ma，由關(guān)系式可以看出，a-t圖象為向上傾斜的直線，B正確；由于加速度逐漸增大，v-t圖象中切線的斜率要逐漸增大，C錯(cuò)誤，D正確。] [考點(diǎn)綜合練] 11．(2019·濟(jì)南模擬)如圖所示，金屬梯形框架導(dǎo)軌放置在豎直平面內(nèi)，頂角為θ，底邊ab長為l，垂直于梯形平面有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在導(dǎo)軌上端再放置一根水平金屬棒cd，其質(zhì)量為m，導(dǎo)軌上接有電源，使abcd構(gòu)成回路，回路電流恒為I，cd棒恰好靜止。已知金屬棒和導(dǎo)軌之間接觸良好，不計(jì)摩擦阻力，重力加速度為g，求： (1)cd棒所受的安培力； (2)cd棒與ab邊之間高度差h。 解析：(1)由平衡條件知，F(xiàn)cd＝m

13、g，方向豎直向上。 (2)設(shè)金屬棒的長度為d，則BId＝mg，可得d＝ 設(shè)ab邊與O點(diǎn)的垂直距離為H 由幾何關(guān)系知，＝ 解得h＝H 在三角形Oab中，tan＝ 聯(lián)立解得h＝。 答案：(1)Fcd＝mg，方向豎直向上　(2) 12．(2019·渭南質(zhì)檢)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻不計(jì)，兩個(gè)不計(jì)電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長的細(xì)線上，金屬環(huán)面平行，相距1 m，兩環(huán)分別與電源正、負(fù)極相連?，F(xiàn)將一質(zhì)量0.06 kg、電阻1.5 Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸，兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動(dòng)，試求在此位置上棒對(duì)每一個(gè)環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5 m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？ 解析：棒受到的安培力F＝BIL，棒中電流為I＝，代入數(shù)據(jù)解得F＝＝0.8 N，對(duì)棒受力分析如圖所示(從右向左看)，兩環(huán)支持力的總和為2N＝，代入數(shù)據(jù)解得N＝0.5 N 由牛頓第三定律知，棒對(duì)每一個(gè)環(huán)的壓力為0.5 N 由圖中幾何關(guān)系有tan θ＝＝＝，得θ＝53°，棒距環(huán)底的高度為h＝r(1－cos θ)＝0.2 m。 答案：0.5 N　0.2 m - 7 -