2019高考物理一輪優(yōu)級(jí)（備講練）全國(guó)經(jīng)典版限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)9-1磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用a

板塊三限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)時(shí)間：45分鐘滿(mǎn)分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分。其中1～6為單選，7～10為多選)1.[2017·陜西寶雞一模]如圖所示，垂直紙面放置的兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1>I2，紙面內(nèi)的一點(diǎn)H到兩根導(dǎo)線(xiàn)的距離相等，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的()A.B1B．B2C．B3D．B答案C解析根據(jù)右手螺旋定則得出兩電流在H點(diǎn)的磁場(chǎng)方向如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則可判定H點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為B3方向，C正確。2.[2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè)]目前世界上輸送功率最大的直流輸電工程——哈(密)鄭(州)特高壓直流輸電工程已正式投運(yùn)。高壓直流輸電具有無(wú)感抗、無(wú)容抗、無(wú)同步問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。已知某段直流輸電線(xiàn)長(zhǎng)度l＝200m，通有從西向東I＝4000A的恒定電流，該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5×10－5T，磁傾角(磁感線(xiàn)與水平面的夾角)為5°(sin5°≈0.1)。則該段導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小和方向?yàn)?)A.40N，向北與水平面成85°角斜向上方B.4N，向北與水平面成85°角斜向上方C.4N，向南與水平面成5°角斜向下方D.40N，向南與水平面成5°角斜向下方答案A解析地磁場(chǎng)方向與電流方向垂直，由安培力F＝BIl＝40N，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；由左手定則可知，電線(xiàn)所受安培力方向向北與水平面成85°角斜向上方，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.[2017·鄭州模擬]一條形磁鐵放在光滑的斜面上，并用一質(zhì)量不計(jì)的彈簧連接在頂端的擋板上，磁鐵靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x0，將通有方向垂直紙面向外的直導(dǎo)線(xiàn)分別放在a、b、c位置時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量分別為xa、xb、xc，已知a、b、c三點(diǎn)的連線(xiàn)與斜面平行，且b點(diǎn)在條形磁鐵的正中央。則下列正確的是()A.x0＝xa＝xb＝xc B．x0>xa>xb>xcC.xa>x0＝xb>xc D．xa>xb>xc>x0答案C解析由于在磁鐵外部，條形磁鐵的磁感線(xiàn)是從N極出發(fā)到S極，所以可畫(huà)出磁鐵在a處的一條磁感線(xiàn)，其方向是斜向左下方的，如圖所示，由左手定則可判斷導(dǎo)線(xiàn)在a點(diǎn)受斜向右下方的安培力Fa，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力Fa′的方向是斜向左上方，F(xiàn)a′有沿斜面向下的分力，該分力使得彈簧彈力增大，所以彈簧的伸長(zhǎng)量增大；同理可知，導(dǎo)線(xiàn)在b點(diǎn)時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量不變，導(dǎo)線(xiàn)在c點(diǎn)時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量減小，則xa>x0＝xb>xc，C正確。4.[2016·河北唐山調(diào)研]如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，一端與電源連接。一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),3)，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，可使流過(guò)導(dǎo)體棒的電流最小，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向的夾角為()A.37°B．30°C．45°D．60°答案B解析本題考查通電導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題。由題意對(duì)棒受力分析，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向成θ角，則有BILcosθ＝μ(mg－BILsinθ)，整理得BIL＝eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)，電流最小時(shí)，安培力最小，由數(shù)學(xué)知識(shí)解得：θ＝30°，B正確。5.[2014·全國(guó)卷Ⅰ]關(guān)于通電直導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是()A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)D.將直導(dǎo)線(xiàn)從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半答案B解析安培力的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向及電流的方向遵循左手定則，所以安培力的方向既垂直于直導(dǎo)線(xiàn)，也垂直于磁場(chǎng)的方向，B正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力最大F＝BIl，當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力最小為零，C錯(cuò)誤；由于通電直導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向夾角不確定，將直導(dǎo)線(xiàn)從中點(diǎn)折成直角，直導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度不一定變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，安培力的大小不一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半，D錯(cuò)誤。6.[2017·山東臨汾市二模]如圖所示，無(wú)限長(zhǎng)水平直導(dǎo)線(xiàn)中通有向右的恒定電流I，導(dǎo)線(xiàn)正上方沿豎直方向有一用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛著的正方形線(xiàn)框。線(xiàn)框中通有沿逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鱅，線(xiàn)框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線(xiàn)框下邊與直導(dǎo)線(xiàn)平行，且到直導(dǎo)線(xiàn)的距離也為L(zhǎng)。已知在長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)中距長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝keq\f(I,r)(k為常量)，線(xiàn)框的質(zhì)量為m，則剪斷細(xì)線(xiàn)的瞬間，線(xiàn)框的加速度為()A.0 B.eq\f(kI2,m)＋gC.eq\f(kI2,m)－g D.eq\f(kI2,2m)＋g答案D解析線(xiàn)框下邊受到的安培力的大小為F1＝keq\f(I,L)·IL＝kI2，方向向下。線(xiàn)框上邊受到的安培力大小F2＝eq\f(kI,2L)·IL＝eq\f(1,2)kI2，方向向上。根據(jù)牛頓第二定律可得，F(xiàn)1＋mg－F2＝ma，解得：a＝eq\f(kI2,2m)＋g，D正確。7.有兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線(xiàn)的截面圖。在如圖所示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線(xiàn)連線(xiàn)的中點(diǎn)，M、N為兩導(dǎo)線(xiàn)連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上兩點(diǎn)，與O點(diǎn)的距離相等，aM與MN的夾角為θ。若兩導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等、方向相反的恒定電流I，單根導(dǎo)線(xiàn)中的電流在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則關(guān)于線(xiàn)段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中正確的是()A.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一定相同B.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0cosθC.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0sinθD.在線(xiàn)段MN上有磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)答案AC解析作出兩根導(dǎo)線(xiàn)在M、N兩處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的圖示，并根據(jù)平行四邊形定則求出合磁感應(yīng)強(qiáng)度，M、N兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，大小為B＝2B0sinθ，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；線(xiàn)段MN上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均水平向右且不為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.質(zhì)量為m的金屬細(xì)桿置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度為d，桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，有電流通過(guò)桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上，在如圖所示的A、B、C、D四個(gè)圖中，桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是()答案CD解析選項(xiàng)A中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力、導(dǎo)軌的彈力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖甲所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。當(dāng)安培力變大或變小時(shí)，細(xì)桿有上滑或下滑的趨勢(shì)，于是有靜摩擦力產(chǎn)生。選項(xiàng)B中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖乙所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。當(dāng)安培力減小時(shí)，細(xì)桿還受到導(dǎo)軌的彈力和沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力，也可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。選項(xiàng)C和D中，通電細(xì)桿受重力、安培力、導(dǎo)軌彈力作用具有下滑趨勢(shì)，故一定受到沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力，如圖丙、丁所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零。故正確答案為C、D。9．如圖甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線(xiàn)MN，垂直平放在兩條相互平行且足夠長(zhǎng)的水平光滑導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩導(dǎo)軌間存在著豎直磁場(chǎng)，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0時(shí)導(dǎo)線(xiàn)恰好靜止，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化，則下列說(shuō)法正確的是()A．在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B.在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)一直向左運(yùn)動(dòng)C.導(dǎo)線(xiàn)一直做加速度不變的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D.在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)的速度先增大后減小答案AD解析由安培力的表達(dá)式F＝BIL結(jié)合題圖乙可知，安培力F在一個(gè)周期內(nèi)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化而變化，在前eq\f(1,4)周期內(nèi)，安培力F大小方向均不變，加速度大小方向均不變，由于初速度為零，所以導(dǎo)線(xiàn)在水平方向上向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；在eq\f(1,4)周期到eq\f(1,2)周期內(nèi)，磁場(chǎng)方向改變，安培力方向改變，加速度方向改變，速度減小，至eq\f(1,2)周期時(shí)速度減小到零，所以D項(xiàng)正確；而后在eq\f(1,2)周期到eq\f(3,4)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)MN反向加速，在一個(gè)周期結(jié)束時(shí)又回到原來(lái)的位置，即做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以A項(xiàng)正確，B、C錯(cuò)誤。10.光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng)＝20cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60g、電阻R＝1Ω、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線(xiàn)與豎直方向成θ＝53°角，擺動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線(xiàn)處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，sin53°＝0.8，g＝10m/s2，則()A．磁場(chǎng)方向一定豎直向下B.電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0VC.導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中所受安培力F＝3ND.導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中電源提供的電能為0.048J答案AB解析導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng)，說(shuō)明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場(chǎng)方向一定豎直向下，A對(duì)；導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理知BIL·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I＝3A，由E＝IR得電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0V，B對(duì)；由F＝BIL得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中所受安培力F＝0.3N，C錯(cuò)；由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048J，D錯(cuò)。二、非選擇題(本題共2小題，共40分)11．(20分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與水平面成θ＝37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個(gè)可自由移動(dòng)的金屬桿ab。已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻不計(jì)。ab桿長(zhǎng)L＝0.5m，質(zhì)量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì)。求：要使ab桿在滑軌上保持靜止，滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案3Ω≤R≤5Ω解析分別畫(huà)出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析圖，如圖所示。當(dāng)ab桿恰好不下滑時(shí)，如圖甲所示。由平衡條件得沿斜面方向mgsinθ＝μFN1＋F安1cosθ垂直斜面方向FN1＝mgcosθ＋F安1sinθ而F安1＝Beq\f(E,R1)L，解得R1＝5Ω。當(dāng)ab桿恰好不上滑時(shí)，如圖乙所示。由平衡條件得沿斜面方向mgsinθ＋μFN2＝F安2cosθ垂直斜面方向FN2＝mgcosθ＋F安2sinθ而F安2＝Beq\f(E,R2)L，解得R2＝3Ω。所以，要使ab桿保持靜止，R的取值范圍是3Ω≤R≤5Ω。12.(20分)如圖所示，MN是一根長(zhǎng)為l＝10cm，質(zhì)量m＝50g的金屬棒，用兩根長(zhǎng)度也為l的細(xì)軟導(dǎo)線(xiàn)將導(dǎo)體棒MN水平吊起，使金屬棒處在B＝eq\f(1,3)T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，未通電流時(shí)，細(xì)導(dǎo)線(xiàn)在