高中物理人教新版課時(shí)練選擇性必修第一冊(cè)第1章磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用word版含解析

1．(2022·北京理綜·17)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：“以磁石磨針鋒，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)的磁感線分布如圖1.結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是()圖1A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的北、南極不重合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答案C解析地球?yàn)橐痪薮蟮拇朋w，地磁場(chǎng)的南、北極在地理上的北極和南極附近，并不重合，故A、B正確；地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，只有赤道附近上空磁場(chǎng)的方向才與地面平行，故C錯(cuò)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(chǎng)方向不平行，一定受到地磁場(chǎng)力的作用，故D正確．2.磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖2所示，則()圖2A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜BbC．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處受力小答案A解析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B、電流大小I、導(dǎo)線長(zhǎng)度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．3.(2022·安徽蚌埠市第三次質(zhì)量檢測(cè))一段導(dǎo)線abcde位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc、cd和de的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠cde＝120°，流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖3中箭頭所示．導(dǎo)線段abcde所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力大小為()圖3A．2BIL B．3BILC．(eq\r(3)＋2)BIL D．4BIL答案B解析因?yàn)椤蟖bc＝∠cde＝120°，根據(jù)幾何關(guān)系可知∠bcd＝60°，故b與d之間的直線距離也為L(zhǎng)，則導(dǎo)線abcde有效長(zhǎng)度為3L，故所受安培力的大小為：F＝3BIL，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．4．(2022·四川成都市第二次診斷)L2是豎直固定的長(zhǎng)直導(dǎo)線，L1、L3是水平固定且關(guān)于L2對(duì)稱的長(zhǎng)直導(dǎo)線，三根導(dǎo)線均通以大小相同、方向如圖4所示的恒定電流，則導(dǎo)線L2所受的磁場(chǎng)力情況是()圖4A．大小為零B．大小不為零，方向水平向左C．大小不為零，方向水平向右D．大小不為零，方向豎直向下答案A解析由右手螺旋定則可知，L1與L3在L2所在直線上產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向豎直向下，即L2處的磁場(chǎng)方向與電流方向平行，所以L2所受磁場(chǎng)力為零．5.(2022·福建泉州市5月第二次質(zhì)檢)如圖5，光滑斜面上放置一根通有恒定電流的導(dǎo)體棒，空間有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向沿圖示方向緩慢旋轉(zhuǎn)到水平方向，為了使導(dǎo)體棒始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)同步()圖5A．增大 B．減小C．先增大，后減小 D．先減小，后增大答案A解析對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖：磁場(chǎng)方向緩慢旋轉(zhuǎn)到水平方向，則安培力方向緩慢從圖示位置轉(zhuǎn)到豎直向上，因?yàn)槌跏紩r(shí)刻安培力沿斜面向上，與支持力方向垂直，最小，所以安培力一直變大，而安培力：F安＝BIL，所以磁場(chǎng)一直增大，B、C、D錯(cuò)誤，A正確．6．(多選)(2022·全國(guó)卷Ⅰ·19)如圖6，三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I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說法正確的是()圖6A．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∶eq\r(3)D．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為eq\r(3)∶eq\r(3)∶1答案BC解析同向電流相互吸引，反向電流相互排斥．對(duì)L1受力分析，如圖甲所示，可知L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在的平面平行，故A錯(cuò)誤；對(duì)L3受力分析，如圖乙所示，可知L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在的平面垂直，故B正確；設(shè)三根導(dǎo)線間兩兩之間的相互作用力的大小為F，則L1、L2受到的磁場(chǎng)作用力的合力大小均等于F，L3受到的磁場(chǎng)作用力的合力大小為eq\r(3)F，即L1、L2、L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶eq\r(3)，故C正確，D錯(cuò)誤．7.(多選)(2022·全國(guó)卷Ⅱ·20)如圖7，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點(diǎn)，它們相對(duì)于L2對(duì)稱．整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向垂直于紙面向外．已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為eq\f(1,3)B0和eq\f(1,2)B0，方向也垂直于紙面向外．則()圖7A．流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(7,12)B0B．流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(1,12)B0C．流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(1,12)B0D．流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(7,12)B0答案AC解析原磁場(chǎng)、電流的磁場(chǎng)方向如圖所示，由題意知在b點(diǎn)：eq\f(1,2)B0＝B0－B1＋B2在a點(diǎn)：eq\f(1,3)B0＝B0－B1－B2由上述兩式解得B1＝eq\f(7,12)B0，B2＝eq\f(1,12)B0，A、C項(xiàng)正確．8．(2022·遼寧大連市第二次模擬)如圖8所示，AC是四分之一圓弧，O為圓心，D為圓弧中點(diǎn)，A、D、C處各有一垂直紙面的通電直導(dǎo)線，電流大小相等，方向垂直紙面向里，整個(gè)空間還存在一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度恰好為零．如果將D處電流反向，其他條件都不變，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()圖8A．2(eq\r(2)－1)BB．2(eq\r(2)＋1)BC．2BD．0答案A解析A、D、C處的通電直導(dǎo)線在O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖所示，大小相等，設(shè)為B0，則A、D、C處的通電直導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝(eq\r(2)＋1)B0，即B0＝eq\f(B,\r(2)＋1).如果將D處電流反向，其他條件都不變，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B′＝B＋B0－eq\r(2)B0＝2(eq\r(2)－1)B，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確．9.(多選)如圖9所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是()圖9A．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng)B．彈簧長(zhǎng)度將變短C．F1>F2D．F1<F2答案BC解析如圖甲所示，導(dǎo)體棒處的磁場(chǎng)方向指向右上方，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒受到的安培力方向垂直于磁場(chǎng)方向指向右下方，根據(jù)牛頓第三定律，對(duì)條形磁鐵受力分析，如圖乙所示，所以臺(tái)秤對(duì)條形磁鐵的支持力減小，即臺(tái)秤示數(shù)F1>F2，在水平方向上，由于F′有水平向左的分力，條形磁鐵壓縮彈簧，所以彈簧長(zhǎng)度變短．10.(2022·福建福州市期末質(zhì)量檢測(cè))如圖10所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬細(xì)桿通有電流I時(shí)，水平靜止在傾角為θ的光滑絕緣固定斜面上．斜面處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．若電流和磁場(chǎng)的方向均不變，電流大小變?yōu)?，磁感?yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?B，重力加速度為g.則此時(shí)金屬細(xì)桿()圖10A．電流流向垂直紙面向外B．受到的安培力大小為2BILsinθC．對(duì)斜面壓力大小變?yōu)樵瓉淼?倍D．將沿斜面加速向上運(yùn)動(dòng)，加速度大小為gsinθ答案D11．如圖11所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab，置于傾角為θ的光滑斜面上．導(dǎo)體棒與斜面的水平底邊始終平行．已知導(dǎo)體棒通以從b向a的電流，電流為I，重力加速度為g.圖11(1)若勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，為使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；(2)若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大小、方向都可以改變，要使導(dǎo)體棒能靜止在斜面上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值和對(duì)應(yīng)的方向．答案(1)eq\f(mg,IL)tanθ(2)eq\f(mg,IL)sinθ方向垂直斜面向上解析(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上時(shí)，導(dǎo)體棒受力如圖甲所示，由平衡條件得：mgsinθ＝F安cosθ，F(xiàn)安＝BIL，解得B＝eq\f(mg,IL)tanθ.(2)如圖乙所示，當(dāng)安培力平行斜面向上，即安培力和重力沿斜面的分力平衡時(shí)，安培力最小，有mgsinθ＝F安′，F(xiàn)安′＝BminIL，解得Bmin＝eq\f(mg,IL)sinθ，由左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直斜面向上．12.如圖12所示，在傾角為θ＝37°的斜面上，固定一寬為L(zhǎng)＝m的平行金屬導(dǎo)軌．現(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m＝kg、電阻R0＝Ω、長(zhǎng)為m的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝.整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．導(dǎo)軌所接電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝12V，內(nèi)阻r＝Ω，若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)變阻器的阻值符合要求，其他電阻不計(jì)，取g＝10m/s2，sin37°＝，cos37°＝.現(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)，求：圖12(1)金屬棒所受安培力的取值范圍；(2)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍．答案(1)eq\f(8,11)N≤F≤8N(2)0≤R≤30Ω解析(1)當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向上運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向下，對(duì)金屬棒受力分析，如圖甲所示，此時(shí)金屬棒所受安培力最大，設(shè)為F1，則有垂直斜面方向：N＝F1sinθ＋mgcosθ沿斜面方向：F1cosθ＝mgsinθ＋fmax又fmax＝μN(yùn)以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F1＝8N當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向下運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向上，其受力分析如圖乙所示，此時(shí)金屬棒所受安培力最小，設(shè)為F2，則有N′＝F2sinθ＋mgcosθ，F(xiàn)2cosθ＋fmax′＝mgsinθ，fmax′＝μN(yùn)′以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F2＝eq\f(8,11)N所以金屬棒受到的安培力的取值范圍為eq\f(8,11)N≤F≤8N(2)因磁場(chǎng)與金屬棒垂直，所以金屬棒受到的安培力為F＝B