高考物理二輪復(fù)習(xí)講練(新高考版) 第3部分 熱點排查練 9.磁場的性質(zhì)（含解析）

9.磁場的性質(zhì)1.(多選)如圖1所示，三條長直導(dǎo)線a、b、c都通以垂直紙面的電流，其中a、b兩根導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向外．O點與a、b、c三條導(dǎo)線距離相等，且Oc⊥ab.現(xiàn)在O點垂直紙面放置一小段通電直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，導(dǎo)線所受安培力方向如圖所示．則可以判斷()圖1A．O點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與F相同B．長導(dǎo)線c中的電流方向垂直紙面向外C．長導(dǎo)線a中電流I1小于b中電流I2D．長導(dǎo)線c中電流I3小于b中電流I2答案BC解析由左手定則可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與安培力方向垂直，故A錯誤；由左手定則可知，O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與F垂直斜向右下方，此磁場方向可分解為水平向右方向和豎直向下方向，導(dǎo)線a在O點產(chǎn)生的磁場方向豎直向上，導(dǎo)線b在O點產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，所以導(dǎo)線c在O點產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)水平向右，由安培定則可知，導(dǎo)線c中的電流為垂直紙面向外，長導(dǎo)線a中電流I1小于b中電流I2，由于不知道安培力的具體方向，所以無法確定長導(dǎo)線c中電流I3與b中電流I2的大小關(guān)系，故B、C正確，D錯誤．2．(2020·四川綿陽市高三四模)已知在無限長直通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中，某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流大小成正比，與到直導(dǎo)線的距離成反比．如圖2所示，無限長直導(dǎo)線MN在方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場中，MN與磁場方向垂直，a、b兩點位于紙面內(nèi)且連線與長直導(dǎo)線MN垂直，b點到導(dǎo)線MN距離是a點到導(dǎo)線MN距離的2倍．當(dāng)導(dǎo)線MN中通有方向M→N的電流I時，a點磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是eq\f(5,4)B0，則此時b點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是()圖2A.eq\f(17,8)B0B.eq\f(9,8)B0C.eq\f(7,8)B0D.eq\f(1,8)B0答案A解析由右手螺旋定則可知，導(dǎo)線MN產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線右側(cè)為垂直紙面向里，在導(dǎo)線左側(cè)為垂直紙面向外，且導(dǎo)線在a點和b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)系為Ba＝2Bb，由題意可知，eq\f(5B0,4)＝Ba－B0解得Ba＝eq\f(9,4)B0則Bb＝eq\f(9,8)B0所以b點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝B0＋Bb＝B0＋eq\f(9,8)B0＝eq\f(17B0,8)，故A正確，B、C、D錯誤．3.(2020·山東青島市高三三模)如圖3，兩根長直平行導(dǎo)線m、n，PQ連線與兩導(dǎo)線垂直，O為PQ的中點，連線上a、b兩點關(guān)于O點對稱，兩導(dǎo)線中通有大小、方向均相同的電流I，下列說法正確的是()圖3A．O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向外B．沿P、Q連線從a點到b點磁感應(yīng)強(qiáng)度先增大后減小C．a(chǎn)、b兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等D．導(dǎo)線n所受安培力方向沿PQ連線向右答案C解析根據(jù)右手螺旋定則，O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩根通電導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加，所以此處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，故A錯誤；根據(jù)右手螺旋定則，從a到O過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小，方向垂直于紙面向里；從O到b的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大，方向垂直于紙面向外，所以沿P、Q連線從a點到b點磁感應(yīng)強(qiáng)度先減小后增大，故B錯誤；由于連線上a、b兩點關(guān)于O點對稱，所以由右手螺旋定則可知，a、b兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，故C正確；導(dǎo)線n處在導(dǎo)線m產(chǎn)生的磁場中，導(dǎo)線n處的磁場方向垂直于紙面向里，由左手定則可知，導(dǎo)線n所受安培力方向沿PQ連線向左，故D錯誤．4.(多選)如圖4所示，臺秤上放一光滑平板，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，此時臺秤讀數(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，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是()圖4A．彈簧長度將變長B．彈簧長度將變短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方向指向右下方，根據(jù)牛頓第三定律，對條形磁鐵受力分析，如圖乙所示，所以臺秤對條形磁鐵的支持力減小，即臺秤示數(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，所以彈簧長度變短．5．如圖5所示，邊長為l、質(zhì)量為m的等邊三角形導(dǎo)線框abc用絕緣細(xì)線懸掛于天花板，導(dǎo)線框中通一逆時針方向的電流，圖中虛線CD過ab邊中點和ac邊中點．只在CDFE區(qū)域加一垂直于導(dǎo)線框向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)時，細(xì)線中的拉力為F1；只在ABDC區(qū)域中加與上述相同的磁場，導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)時，細(xì)線中的拉力為F2.則導(dǎo)線框中的電流大小為()圖5A.eq\f(F2－F1,Bl) B.eq\f(F2－F1,2Bl)C.eq\f(2F2－F1,Bl) D.eq\f(2F2－F1,3Bl)答案A解析當(dāng)磁場在虛線CD下方時，通電導(dǎo)線的等效長度為eq\f(1,2)l，電流方向向右，導(dǎo)線框受到的安培力方向豎直向上，根據(jù)平衡條件可知：F1＋eq\f(1,2)BIl＝mg，當(dāng)磁場在虛線上方時，通電導(dǎo)線的等效長度為eq\f(1,2)l，電流方向向左，受到的安培力方向豎直向下，故F2＝mg＋eq\f(1,2)BIl，聯(lián)立可得I＝eq\f(F2－F1,Bl)，故A正確，B、C、D錯誤．6．(多選)電流天平可以用來測量勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小．如圖6甲所示，測量前天平已調(diào)至平衡，測量時，在左邊托盤中放入質(zhì)量為m的砝碼，右邊托盤中不放砝碼，將一個質(zhì)量為m0、匝數(shù)為n、下邊長為l的矩形線圈掛在右邊托盤的底部，再將此矩形線圈的下部分放在待測磁場中．線圈的兩頭連在如圖乙所示的電路中，不計連接導(dǎo)線對線圈的作用力，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r.開關(guān)S閉合后，調(diào)節(jié)可變電阻至R1時，天平正好平衡，此時電壓表讀數(shù)為U.已知m0>m，取重力加速度為g，則()圖6A．矩形線圈中電流的方向為逆時針方向B．矩形線圈的電阻R＝eq\f(E－U,U)r－R1C．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝eq\f(m0－mrg,nE－Ul)D．若僅將磁場反向，在左盤中再添加質(zhì)量為2m0－m的砝碼可使天平重新平衡答案AC解析m0>m，則根據(jù)題圖甲可知，要使天平平衡，安培力方向應(yīng)向上，矩形線圈中電流的方向應(yīng)為逆時針方向，故A正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律可得U＝E－eq\f(U,R＋R1)r，解得矩形線圈的電阻R＝eq\f(Ur,E－U)－R1，故B錯誤；根據(jù)平衡條件可得m0g－F＝mg，而F＝nBIl，I＝eq\f(E－U,r)，解得B＝eq\f(m0－mrg,nE－Ul)，故C正確；開始線圈所受安培力的方向向上，僅將磁場反向，則安培力方向反向，變?yōu)橄蛳拢喈?dāng)于右邊多了兩倍的安培力大小，所以需要在左邊添加質(zhì)量為Δm＝eq\f(2F,g)＝2(m0－m)的砝碼可使天平重新平衡，故D錯誤．7.(2020·四川峨眉第二中學(xué)校高三期末)如圖7所示，一帶電小球質(zhì)量為m，用細(xì)線懸掛于O點，在豎直面內(nèi)擺動，最大擺角為60°，水平磁場垂直于小球擺動的平面，當(dāng)小球自左方擺到最低點時，細(xì)線上的張力恰為零，則小球自右方擺到最低點時細(xì)線上的張力為()圖7A．0 B．4mgC．2mg D．6mg答案B解析設(shè)細(xì)線的長度為L，小球經(jīng)過最低點時速率為v.根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgL(1－cos60°)＝eq\f(1,2)mv2得到v＝eq\r(gL)當(dāng)小球自左方擺到最低點時，有qvB－mg＝meq\f(v2,L)①當(dāng)小球自右方擺到最低點時，有FT－mg－qvB＝meq\f(v2,L)②由①②得FT＝2mg＋2meq\f(v2,L)＝4mg.8．(2020·安徽定遠(yuǎn)縣育才學(xué)校高三期末)如圖8所示，光滑的水平面上有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，水平面上平放著一個試管，試管內(nèi)壁光滑，底部有一個帶電小球．現(xiàn)在對試管施加一個垂直于試管的水平拉力F，在拉力F作用下，試管向右做勻速運動，帶電小球?qū)墓芸陲w出．下列說法正確的是()圖8A．小球帶負(fù)電B．小球離開試管前，洛倫茲力對小球做正功C．小球離開試管前的運動軌跡是一條拋物線D．維持試管做勻速運動的拉力F應(yīng)為恒力答案C解析小球能從管口處飛出，說明小球受到指向管口的洛倫茲力，根據(jù)左手定則判斷，小球帶正電，故A錯誤．洛倫茲力是不做功的，故B錯誤．設(shè)試管運動速度