高考物理一輪總復習專題訓練磁場及磁場對電流的作用(含解析)

高考物理一輪總復習專題訓練磁場及磁場對電流的作用（含解析）第1講磁場及磁場對電流的作用1.圖8－1－17如圖8－1－17所示，一弓形線圈通以逆時針電流，在其圓弧的圓心處，垂直于紙面放一直導線，當直導線通有指向紙內的電流時，線圈將()A．a(chǎn)端向紙內，b端向紙外轉動，且靠近導線B．a(chǎn)端向紙內，b端向紙外轉動，且遠離導線C．b端向紙內，a端向紙外轉動，且靠近導線D．b端向紙內，a端向紙外轉動，且遠離導線答案：A2.圖8－1－18(2009·全國Ⅰ，17)如圖8－1－18所示，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd箭頭所示．導線段abcd所受到的磁場的作用場中，且與磁場方向＝135°.流合力()經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中力的(2＋1)ILBB．方向(2－1)ILBA．方向沿紙面向上，大小為沿紙面向上，大小為C．方向沿紙面向下，大小為(2＋1)ILBD．方向根據(jù)左手定則分別判斷出安培力的大小，根據(jù)F＝BIL計算再求合力．導線所受合力F＝BIL＋2BILsin45°＝(2＋1)ILB.沿紙面向下，大小為(2－1)ILB解析：將導線分為三段直導線，出安培力的大小，答案：A-1-3.圖8－1－19光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連，一根質量為m、電阻為R的導體棒ab，用長為l的絕緣細線懸掛，懸線豎直時導體棒恰好與導軌良好接觸且細線處于張緊狀態(tài)，如圖8－1－19所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場．當閉合開關S時，導體棒向右擺出，擺到最大高度時，細線與豎直方向成θ角，則()A．磁場方向一定豎直向上B．導體棒離開導軌前受到向左的安培力C．導體棒擺到最大高度時重力勢能的增加量等于mgl(1－cosθ)D．導體棒離開導軌前電源提供的電能大于mgl(1－cosθ)解析：從題中知道導體棒ab向右擺動，說明導體棒ab受到向右的安培力作用，由左手安則可知磁場方向一定豎直向下，A、B兩項錯誤；電源提供的電能轉化成兩了部分，一部分是電路中所產(chǎn)生的熱，另一部分是導體棒的機械能，D項正確；最大高度時，導體棒重力勢能的增加量等于mgl(1－cosθ)，C項正確．答案：CD4.圖8－1－20(2010·上海模擬)如圖8－1－20所示，在豎直向下的勻強磁場中，有兩根豎直放置的平行導軌AB、CD，導軌上放有質量為m的金屬棒MN，棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)從t＝0時刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流強度與時間成正比，即I＝kt，其中k為恒量．若金屬棒與導軌始終垂直，則如圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時間變化的四幅圖中，正確的是()解析：當F＝μBIL＝μBLkt<mg時，棒沿導軌向下加速；當F＝μBLkt>mg時，棒沿導軌向ff下減速；在棒停止運動前，所受摩擦力為滑動摩擦力，大小為：F＝μBLkt；當棒停止運動f時，摩擦力立即變?yōu)殪o摩擦力，大小為：F＝mg，故選項C正確．f答案：C5.-2-圖8－1－21如圖8－1－21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，方向垂直紙面向外．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，ab＝0.20m，cb＝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)若將量程擴大2倍，磁感應強度應變?yōu)槎啻螅拷馕觯?1)設當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為Δx，則有mg＝kΔx，①mg由①式：得Δx＝.②k(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，因此M端應接正極．(3)設電流表滿偏時通過MN間電流強度為I，則有BIab＋mg＝k(d＋Δx)，③mm聯(lián)立②③并代入數(shù)據(jù)得I＝2.5A．④m(4)設量程擴大后，磁感應強度變?yōu)锽′，則有2B′Iab＋mg＝k(cb＋Δx)．⑤mkcb由①⑤式：得B′＝.⑥2Iabm代入數(shù)據(jù)得：B′＝0.10T.mg答案：(1)(2)M端(3)2.5A(4)0.10Tk1．(2010·廣東六校聯(lián)考)一段長0.2m，通過2.5A電流的直導線，關于在磁感應強度為B的勻強磁場中所受安培力F的情況，正確的是()A．如果B＝2T，F(xiàn)一定是1NB．如果F＝0，B也一定為零-3-C．如果B＝4T，F(xiàn)有可能是1ND．如果F有最大值時，通電導線一定與B平行解析：當導線與磁場方向垂直放置時，F(xiàn)＝BIL，力最大，當導線與磁場方向平行放置時，F(xiàn)＝0，當導線與磁場方向成任意其他角度放置時，0<F<BIL，A、D兩項不正確，C項正確；磁感應強度是磁場本身的性質，與受力F無關，B不正確．答案：C2.圖8－1－22(2009·汕頭模擬)首先對電磁作用力進行研究的是法國科學家安培．如圖8－1－22所示的裝置，可以探究影響安培力大小的因素，實驗中如果想增大導體棒AB擺動的幅度，可能的操作是()A．把磁鐵的N極和S極換過來B．減小通過導體棒的電C．把接入電從②、③兩條換成①、④兩條D．更換磁性較小的磁鐵流強度I路的導線解析：安培力的大小與磁場強弱成正比，與電流強度成正比，與導線的長度成正比，C正確．答案：C3.圖8－1－23(2010·黃岡模擬)如圖8－1－23所示，兩根無限長的平行導線a和b水平放置，兩導線中通以方向相反、大小不等的恒定電流，且I>I.當加一個垂直于a、b所在平面的勻強磁場Bab時；導線a恰好不再受安培力的作用．則與加磁場B以前相比較()A．b也恰好不再受安培力的作用B．b受的安培力小于原來安培力的2倍，方向豎直向上C．b受的安培力D．b受的安培力小于原來安培力的大解析：當a不受安培力時，I產(chǎn)生的磁場與所加磁場在a處疊加后等于原來安培力的2倍，方向豎直向下小，方向豎直向下的磁感應強度為零，此時的磁場垂直紙面向里，b受安培力b判斷所加磁場垂直紙面向外，因I>I，所以在b處疊加后ab向下，且比原來?。蔬x項D正確．答案：D-4-4.圖8－1－24如圖8－1－24所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導線a、b和c，各導線中的電流大小相同，其中a、c導線中的電流方向垂直紙面向外，b導線電流方向垂直紙面向內．每根導線都受到另外兩根導線對它的安培力作用，則關于每根導線所受安培力的合力，以下說法中正確的是()A．導線a所受合力方向水平向右B．導線c所受合力方向水平向右C．導線c所受合力方向水平向左D．導線b所受合力方向水平向左解析：首先用安培定則判定導線所在處的磁場方向，要注意是合磁場的方向，然后用左手定則判定導線的受力方向．可以確定B是正確的．答案：B5.圖8－1－25一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側吊掛一根與它垂直的導電棒，圖8－1－25中只畫出此棒的截面圖，并標出此棒中的電流是流向紙內的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是()A．磁鐵對桌面的壓力減小B．磁鐵對桌面的壓力增大C．磁鐵受到向右的摩擦力D．磁鐵受到向左的摩擦力解析：如右圖所示．對導體棒，通電后，由左手定則，導體棒受到斜向左下方的安培力，由牛頓第三定律可，得磁鐵受到導體棒的作用力應斜向右上方，所以在通電的一瞬時，磁鐵對桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此A、D正確．答案：AD6.圖8－1－26(2010·霸州模擬)如圖8－1－26所示，abcd四邊形閉合線框，a、b、c三點坐標分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整個空間處于沿y軸正方向的勻強磁場中，通入電流I，方向如圖所示，關于四邊形的四條邊所受到的安培力的大小，下列敘述中正確的是()-5-A．a(chǎn)b邊與bc邊受到的安培力大小相等B．cd邊受到的安培力最大C．cd邊與ad邊受到的安培力大小相等D．a(chǎn)d邊不受安培力作用解析：根據(jù)左手定則，ab邊受到的安培力大小為F＝BIab，bc邊平行于磁場方向受力為零，abB、D錯；ad邊受到安培力大小為F＝BIOd，故cd邊受到的安培力大小為F＝BIcd，adad故A錯；故B正確．答案：B7.圖8－1－27如圖8－1－27所示，有兩根長為L、質量為m的細導體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當兩細棒中均通以電流強度為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度的說法錯誤的是()A．方向向上2mgB．大小為2LIC．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應強度，可使b上移D．若使b下移，a將不能保持靜止mgsinα由安培定則可知A正確；由mgsinα＝BLIcosα知B＝，B錯誤；若要使BLIcosα解析：最小，應在垂直斜面向上的方向上，所以C、D正確．答案：B8.圖8－1－28(2010·杭州質檢)如圖8－1－28所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導軌間接有電源E，導軌平面與水平裝置處于磁面間的夾角θ＝30°.金屬桿ab垂直導軌放置，導軌與金屬桿接觸良好．整個感應強度為B的勻強磁場中．當磁場方向軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止狀態(tài)．要使金屬桿能沿導軌向上運動，可以采取的措施是()垂直導A．增大磁感應強度BB．調節(jié)滑動變阻器使電流減小C．增大導軌平面與水平面間的夾角θ-6-D．將電源正負極對調使金屬桿中的電流方向改變BEdRBEd若想讓金屬桿向上運動，則R解析：對金屬桿受力分析，沿導軌方向：－mgsinθ＝0，增大，A項正確，B項錯誤；若增大θ，則mgsinθ增大，C項錯誤；若電流反向，則金屬桿受到的安培力反向，D項錯誤．答案：A圖8－1－29恒定的通電直導線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑9．如圖8－1－29甲所示，電流長導軌上，電流方向由M指向N，在兩軌里的方向為磁感應強度的正方向，當t＝0時導線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是()間存在著豎直磁場，取垂直紙面向A．在最初的B．在最初的C．在最初的半個周期內，導線的加速度先增大后減小一個周期內，導線在導軌上做往復運動一個周期內，導線一直向左運動D．在最初的半個周期內，導線的速度先增大后減小解析：由安培力的表達式F＝BIL結合圖乙可知，安培力F在一個周期內隨磁感應強度B的1變化而變化，在前周期內，安培力F方向不變，大變小小，加速度方向不變，大變小小，411由于初速度為零，所以在水平方向上做變加速直線運動；在4周期到2周期內，磁場方向改變，加速度方向改變，速度減，小至周期時速度減到小零，所以D項正確；1安培力方向改變，213而后在2周期到4周期內，MN反向加速，在一個周期結束時又回到原來的位置，即做往復運動，所以A項正確．答案：AD10.圖8－1－30電磁炮是利用磁場對電流的作用力，把電能轉變成機械能，使炮彈發(fā)射出去的．如圖8－1－30所示，把兩根長為s，互相平行的銅制軌道放在磁場中，軌道之間放有質量為m的炮彈，炮彈架在長為l，質量為M的金屬桿上，當有大的電流I通過軌道和炮彈時，炮彈與金屬架1作用下，獲得速度v時刻的加速度為a，當有大的電流I通過軌道和炮彈時，炮12在磁場力的彈最終以最大速度v脫離金屬架并離開軌道，設炮彈運動過程中受到的阻力與速度的平方成2正比，求垂直于軌道平面的磁感應強度多大？-7-解析：設運動中受總阻力F＝kv2，炮彈與金屬架在安培力和阻力合力作用下加速，根據(jù)牛頓f第二定律，獲得v速度時，BIl－kv＝(M＋m)a①2111當炮彈速度最大時，有BIl＝kv②222(M＋m)av22解①②得垂直軌道的磁感應強度為：B＝.l(Iv－Iv)222211(M＋m)av22答案：l(Iv－Iv2)2122111.圖8－1－31如圖8－1－31所示，在傾角為37°的電流強度I＝1A，方向垂直于紙面向外，導線用平行于斜面的輕繩拴住不動，每秒增加0.4T，要多長時間，斜面對導線的支持力為零？(g取10m/s2)光滑斜面上有一根長為0.4m，質量為6×10－2kg的通電直導線，整個裝置放在磁感應強度方向豎直向上的磁場中．設t＝0時，B＝0，則需解