高中物理一輪復(fù)習(xí)選擇題專項(xiàng)練習(xí)：磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用練習(xí)一、選擇題1.(多選)關(guān)于B＝eq\f(F,Il)的說(shuō)法中正確的是()A．磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的磁場(chǎng)力F成正比B．磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與Il的乘積成反比C．磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不一定等于eq\f(F,Il)D．通電直導(dǎo)線在某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力為零，則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不一定為零2.兩足夠長(zhǎng)直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線上，PO′與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線通過電流I時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為()A．B、0 B．0、2BC．2B、2B D．B、B3.(多選)如圖所示，六根直導(dǎo)線均勻分布在圓心為O的圓周上，導(dǎo)線中均通有方向垂直紙面向里、大小相同的電流。若將其中一根導(dǎo)線中的電流反向，圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0；若將其中兩根導(dǎo)線中的電流反向，圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為()A．eq\f(1,2)B0 B．B0C．eq\r(3)B0 D．eq\f(\r(3),2)B04.如圖所示，兩根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b相互垂直，a平行于紙面，電流方向向右，b垂直于紙面，電流方向向里，則導(dǎo)線a所受安培力方向()A．平行于紙面向上B．平行于紙面向下C．左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里D．左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外5.截面為正方形的絕緣彈性長(zhǎng)管中心有一固定長(zhǎng)直導(dǎo)線，長(zhǎng)管外表面固定著對(duì)稱分布的四根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，若中心直導(dǎo)線通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長(zhǎng)管發(fā)生形變的是()6.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。L形導(dǎo)線通以恒定電流I，放置在磁場(chǎng)中。已知ab邊長(zhǎng)為2l，與磁場(chǎng)方向垂直，bc邊長(zhǎng)為l，與磁場(chǎng)方向平行。該導(dǎo)線受到的安培力為()A．0 B．BIlC．2BIl D．eq\r(5)Bil7.如圖所示，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()A．2F B．1.5FC．0.5F D．08.一個(gè)可以沿過圓心的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈L1和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心重合，如圖所示。當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線圈L1將()A．不動(dòng) B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D．在紙面內(nèi)平動(dòng)9.如圖所示，兩個(gè)完全相同、互相垂直的導(dǎo)體圓環(huán)Q、P(Q平行于紙面，P垂直于紙面)中間用絕緣細(xì)線連接，通過另一絕緣細(xì)線懸掛在天花板下，當(dāng)Q有垂直紙面往里看逆時(shí)針方向的電流、同時(shí)P有從右往左看逆時(shí)針方向的電流時(shí)，關(guān)于兩圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)(從上向下看)以及細(xì)線中拉力的變化，下列說(shuō)法中正確的是()A．Q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變小B．Q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變大C．Q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變小D．Q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變大10.如圖(a)，直導(dǎo)線MN被兩等長(zhǎng)且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO′的磁場(chǎng)，與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，其截面圖如圖(b)所示。導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖(a)右側(cè)位置時(shí)，導(dǎo)線中電流方向由N指向MB．電流I增大，靜止后，導(dǎo)線對(duì)懸線的拉力不變C．tanθ與電流I成正比D．sinθ與電流I成正比11.如圖所示，一通電導(dǎo)體棒ab靜止在傾角為θ的粗糙斜面上，如圖所示，導(dǎo)體棒所在空間加一方向與導(dǎo)體棒垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與圖中箭頭方向(與斜面垂直向上)的夾角為α?xí)r，無(wú)論所加磁場(chǎng)多強(qiáng)，均不能使導(dǎo)體棒發(fā)生移動(dòng)。已知導(dǎo)體棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列關(guān)系式中正確的是()A．tanα≥eq\f(1,μ) B．tanα≤eq\f(1,μ)C．tanα≥μ D．tanα≤μ12.(多選)如圖所示，兩平行導(dǎo)軌在同一水平面內(nèi)。一導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定。整個(gè)裝置置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒定，方向與金屬棒垂直、與水平向右方向的夾角θ可調(diào)。導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)給導(dǎo)體棒通以圖示方向的恒定電流，適當(dāng)調(diào)整磁場(chǎng)方向，可以使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)或勻減速運(yùn)動(dòng)。已知導(dǎo)體棒加速時(shí)，加速度的最大值為eq\f(\r(3),3)g；減速時(shí)，加速度的最大值為eq\r(3)g，其中g(shù)為重力加速度大小。下列說(shuō)法正確的是()A．棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),6)B．棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)C．加速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向下，θ＝60°D．減速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向上，θ＝150°13.(多選)如圖所示，兩長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q鎖定在傾角為θ的光滑斜面上，質(zhì)量分別為m、2m，兩導(dǎo)線中通入的電流大小相等，均為I，重力加速度大小為g，現(xiàn)在導(dǎo)線Q的中點(diǎn)施加一沿斜面向上的拉力F與此同時(shí)對(duì)兩導(dǎo)線解除鎖定，兩導(dǎo)線間距離不變并沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A．兩導(dǎo)線中電流的方向可能相反B．兩導(dǎo)線間的安培力大小為eq\f(1,3)FC．若F＝6mgsinθ，撤去F瞬間，導(dǎo)線P、Q的加速度大小之比為2∶1D．去掉Q，導(dǎo)線P僅在外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)作用下靜止在斜面上，所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小滿足B≥eq\f(mgsinθ,IL)答案：1.CD磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(F,Il)是用比值定義法定義的，但磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)的固有性質(zhì)，與通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F及Il的乘積等外界因素?zé)o關(guān)，A、B錯(cuò)誤；B＝eq\f(F,Il)是在電流與磁場(chǎng)垂直的情況下得出的，如果不垂直，設(shè)電流方向與磁場(chǎng)方向夾角為θ，則根據(jù)F＝IlBsinθ得B＝eq\f(F,Ilsinθ)，即B不一定等于eq\f(F,Il)，如果B∥I，雖然B≠0，但F＝0，故C、D正確。2.B兩直角導(dǎo)線可以等效為如圖所示的兩直導(dǎo)線，由安培定則可知，兩直導(dǎo)線在M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向分別為垂直紙面向里、垂直紙面向外，故M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0；兩直導(dǎo)線在N處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直紙面向里，故N處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B，故B正確。3.BC若將其中一根導(dǎo)線中的電流反向，圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，由右手螺旋定則及磁場(chǎng)的疊加原理可知，對(duì)稱的兩個(gè)同向電流在圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0，反向?qū)ΨQ的兩個(gè)電流在圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，如果有兩個(gè)反向電流時(shí)，它們?cè)贠處的磁場(chǎng)方向間的夾角可能有60°、120°與180°三種情況，當(dāng)夾角為60°時(shí)，圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2B0coseq\f(60°,2)＝eq\r(3)B0，當(dāng)夾角為120°時(shí)，圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2B0coseq\f(120°,2)＝B0，當(dāng)夾角為180°時(shí)，圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0，所以A、D錯(cuò)誤，B、C正確。4.C根據(jù)安培定則，可判斷出導(dǎo)線a左側(cè)部分的空間磁場(chǎng)方向斜向右上，右側(cè)部分的磁場(chǎng)方向斜向下方，根據(jù)左手定則可判斷出安培力左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。故選C。5.C因I1?I2，則可不考慮四個(gè)邊上的直導(dǎo)線之間的相互作用，根據(jù)兩通電直導(dǎo)線間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，則正方形左、右兩側(cè)的直導(dǎo)線I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上、下兩邊的直導(dǎo)線I2要受到I1排斥的安培力，形成凸形，故C正確。6.C因bc段與磁場(chǎng)方向平行，故不受安培力；ab段與磁場(chǎng)方向垂直，故受安培力為Fab＝BI·2l＝2BIl，則該導(dǎo)線受到的安培力為2BIl。故選C。7.B設(shè)每根導(dǎo)體棒的電阻為R，長(zhǎng)度為l，則電路中，上、下兩路電阻之比為R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，上、下兩路電流之比I1∶I2＝1∶2。如題圖所示，由于上路通電的導(dǎo)體受安培力的有效長(zhǎng)度也為l，根據(jù)安培力計(jì)算公式F＝IlB，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得F′＝eq\f(1,2)F，根據(jù)左手定則可知，兩力方向相同，故線框LMN所受的合力大小為F＋F′＝1.5F，故B正確。8.B法一(電流元法)：把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上、下兩部分，每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力方向均指向紙外，下半部分電流元所受安培力方向均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。法二(等效法)：把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場(chǎng)方向，由安培定則可知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動(dòng)前，N極指向紙內(nèi)，因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。法三(結(jié)論法)：環(huán)形電流I1、I2不平行，則一定有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩環(huán)形電流同向平行為止。據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。9.C根據(jù)安培定則，Q產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外，P產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平向右，將Q等效于S極在里、N極在外的小磁針，P等效于左側(cè)S極、右側(cè)N極的小磁針，根據(jù)同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引的特點(diǎn)，P將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)后P、Q兩環(huán)相互靠近處的電流的方向相同，所以兩個(gè)線圈相互吸引，細(xì)線張力減小，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。10.D當(dāng)導(dǎo)線靜止在題圖(a)右側(cè)位置時(shí)，對(duì)導(dǎo)線做受力分析如圖所示，由左手定則可知要讓安培力為圖示方向，則導(dǎo)線中電流方向應(yīng)由M指向N，故A錯(cuò)誤；由于與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，有sinθ＝eq\f(ILB,mg)，F(xiàn)T＝mgcosθ，則可看出sinθ與電流I成正比，當(dāng)I增大時(shí)θ增大，則cosθ減小，靜止后，導(dǎo)線對(duì)懸線的拉力FT減小，故B、C錯(cuò)誤，D正確。故選D。11.A通電導(dǎo)體棒受安培力與斜面夾角為α，受重力、支持力、摩擦力和安培力，根據(jù)平衡條件F安cosα＝Ff＋mgsinθ，F(xiàn)N＝mgcosθ＋F安sinα，其中Ff＝μFN，解得cosα－μsinα＝eq\f(μmgcosθ＋mgsinθ,F安)，當(dāng)F安→∞時(shí)，cosα＝μsinα，即當(dāng)tanα≥eq\f(1,μ)時(shí)無(wú)論所加磁場(chǎng)多強(qiáng)，均不能使導(dǎo)體棒發(fā)生移動(dòng)，故選A。12.BC設(shè)磁場(chǎng)方向與水平方向夾角為θ1，θ1＜90°，當(dāng)導(dǎo)體棒加速且加速度最大時(shí)，合力向右最大，根據(jù)左手定則和受力分析可知安培力應(yīng)該斜向右上方，磁場(chǎng)方向斜向右下方，此時(shí)有Fsinθ1－μeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mg－Fcosθ1))＝ma1，令cosα＝eq\f(1,\r(1＋μ2))，sinα＝eq\f(μ,\r(1＋μ2))，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可得Feq\r(1＋μ2)sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ1＋α))＝μmg＋ma1，則有sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ1＋α))＝eq\f(μmg＋ma1,F\r(1＋μ2))≤1；同理磁場(chǎng)方向與水平方向夾角為θ2，θ2＜90°，當(dāng)導(dǎo)體棒減速，且加速度最大時(shí)，合力向左最大，根據(jù)左手定則和受力分析可知安培力應(yīng)該斜向左下方，磁場(chǎng)方向斜向左上方，此時(shí)有Fsinθ2＋μeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mg＋Fcosθ2))＝ma2，有Feq\r(1＋μ2)sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ2＋α))＝ma2－μmg，所以有sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ2＋α))＝eq\f(ma2－μmg,F\r(1＋μ2))≤1，當(dāng)加速或減速加速度分別最大時(shí)，不等式均取等于，聯(lián)立可得μ＝eq\f(\r(3),3)，代入cosα＝eq\f(1,\r(1＋μ2))可得α＝30°，此時(shí)θ1＝θ2＝60°，加速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向右下方，有θ＝θ1＝60°，減速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向左上方，有θ＝π－θ2＝120°，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤。故選BC。13.BD分析可知P、Q一定相互吸引，則P、Q中電流一定同向，A錯(cuò)誤；對(duì)P、Q整體，有F－3mgsinθ＝3ma，對(duì)P進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有FA－mgsinθ＝ma，解得FA＝eq\f(1,3)F，B正