高考物理總復(fù)習(xí)專題九磁場第1講磁場、磁場對(duì)電流的作用練習(xí)含答案

第1講磁場、磁場對(duì)電流的作用知識(shí)鞏固練1.(2023年佛山模擬)如圖(俯視圖)，在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T的勻強(qiáng)磁場中，有一根長0.4m的金屬棒ABC從中點(diǎn)B處折成60°角靜置于光滑水平面上，當(dāng)給棒通以由A到C、大小為5A的電流時(shí)，該棒所受安培力為()A.方向水平向右，大小為4.0NB.方向水平向左，大小為4.0NC.方向水平向右，大小為2.0ND.方向水平向左，大小為2.0N【答案】D【解析】金屬棒的有效長度為AC，根據(jù)幾何知識(shí)得L=0.2m，根據(jù)安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2N，根據(jù)左手定則可判定安培力水平向左，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確.2.(2023年北京昌平二模)如圖所示為電流天平，可以用來測(cè)量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.它的右臂掛有一個(gè)矩形線圈，匝數(shù)為N，底邊長為L，下部懸在勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場垂直.當(dāng)線圈中通有電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡；然后使電流反向、大小不變，這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂達(dá)到新的平衡.所測(cè)磁場的磁感強(qiáng)度B的大小為()A.mg2NILB.2mgNILC.NIL2【答案】A【解析】根據(jù)平衡條件有mg=2NBIL，解得B=mg2NIL，A3.(2022年華師附中測(cè)試)(多選)在勻強(qiáng)磁場中放入一條通電短導(dǎo)線，并將它固定.然后改變導(dǎo)線中通入的電流，畫出該導(dǎo)線所受安培力的大小F與通過導(dǎo)線電流I的關(guān)系圖像，其中圖A為曲線.M、N各代表一組F、I的數(shù)據(jù).則在下列四幅圖中，你認(rèn)為可能正確的是()ABCD【答案】BD【解析】在勻強(qiáng)磁場中，通電導(dǎo)線受到的安培力為F=BILsinθ，當(dāng)電流方向與磁場方向平行時(shí)，安培力為0.當(dāng)電流方向與磁場方向不平行時(shí)，在勻強(qiáng)磁場中，安培力與電流大小成正比，F(xiàn)-I圖像為過原點(diǎn)的直線.故B、D正確.4.如圖所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根用同種材料制作的導(dǎo)體棒a、b、c，其中b最短，c為直徑與b等長的半圓，導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，導(dǎo)軌電阻不計(jì).現(xiàn)將裝置置于向下的勻強(qiáng)磁場中，接通電源后，三根導(dǎo)體棒中均有電流通過，則它們受到安培力的大小關(guān)系為()A.Fa＞Fb=FcB.Fa=Fb＞FcC.Fa=Fb=FcD.Fa＞Fb＞Fc【答案】B【解析】導(dǎo)體棒a、b、c的有效長度相等，但c的電阻大于a、b，所以通過c的電流小于a、b.由F=BIL，可知B正確，A、C、D錯(cuò)誤.5.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)正六邊形線框.現(xiàn)給線框通電，正六邊形線框中依次相鄰的四條邊受到的安培力的合力大小是F，則正六邊形線框的每條邊受到的安培力的大小為()A.33FB.FC.3FD.2【答案】A【解析】根據(jù)左手定則，依次相鄰的四條邊中相對(duì)的兩條邊受的安培力等大反向合力為零，中間相鄰的兩條邊受安培力方向夾角為60°，每邊受安培力設(shè)為F1，則2F1cos30°=F，可得F1=33F，A正確綜合提升練6.(2023年朝陽模擬)如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒用兩根等長絕緣細(xì)線懸掛于同一水平線上的O、O'兩點(diǎn)，兩細(xì)線均與導(dǎo)體棒垂直.圖乙中直角坐標(biāo)系的x軸與導(dǎo)體棒及OO'平行，z軸豎直向上.若導(dǎo)體棒中通以沿x軸正方向、大小為I的電流，導(dǎo)體棒靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ.則磁感應(yīng)強(qiáng)度可能()A.沿x軸正方向，大小為mgB.沿y軸正方向，大小為mgcosC.沿z軸正方向，大小為mgtanD.沿細(xì)線向下，大小為mgsin【答案】D【解析】若磁感應(yīng)強(qiáng)度沿x軸正方向，與電流方向同向，導(dǎo)體棒不受安培力.導(dǎo)體棒不可能在圖示位置保持靜止，A錯(cuò)誤；若磁感應(yīng)強(qiáng)度沿y軸正方向，由左手定則，導(dǎo)體棒受安培力豎直向上，導(dǎo)體棒不可能在圖示位置保持靜止，B錯(cuò)誤；沿z軸正方向，由左手定則，導(dǎo)體棒受安培力水平向左，導(dǎo)體棒不可能在圖示位置保持靜止，C錯(cuò)誤；沿細(xì)線向下，大小為mgsinθIL，安培力大小F安=mgsinθ，方向與細(xì)線垂直斜向右上方.安培力與細(xì)線的拉力的合力恰好與重力平衡.且導(dǎo)體棒靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ，D7.(多選)如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab，cd豎直放置在勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I，同時(shí)釋放金屬棒PQ使其運(yùn)動(dòng).已知電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為I=kt(k為常數(shù)，k＞0)，金屬棒與導(dǎo)軌間存在摩擦.則下面關(guān)于棒的速度v、加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像中，可能正確的有()ABCD【答案】AD【解析】根據(jù)牛頓第二定律，得金屬棒的加速度a=mg-Ffm，F(xiàn)f=μFN=μF安=μBIL=μBLkt，聯(lián)立解得加速度a=g-μBLktm，與時(shí)間呈線性關(guān)系，且t=0時(shí)，a=g，故A正確，B8.(2023年大同模擬)(多選)如圖所示，正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條垂直于紙面的長直導(dǎo)線.a、c處導(dǎo)線的電流大小相等，方向垂直紙面向外，b處導(dǎo)線電流是a、c處導(dǎo)線電流的2倍，方向垂直紙面向里.已知長直導(dǎo)線在其周圍某點(diǎn)產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流成正比、與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比.關(guān)于b、c處導(dǎo)線所受的安培力，下列表述正確的是()A.方向相反B.方向夾角為60°C.大小的比值為2D.大小的比值為2【答案】AD【解析】如圖所示，結(jié)合幾何關(guān)系知b、c處導(dǎo)線所受安培力方向均在平行紙面方向，方向相反，A正確，B錯(cuò)誤；設(shè)導(dǎo)線長度為L，導(dǎo)線a在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，結(jié)合幾何關(guān)系知b處磁感應(yīng)強(qiáng)度為B合=3B，b導(dǎo)線受安培力為F安=B合(2I)L=23BIL，c處磁感應(yīng)強(qiáng)度為B'合=3B，c導(dǎo)線受安培力為F'安=B'合IL=3BIL，聯(lián)立解得F安F'安=2，C9.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，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).要使ab桿在滑軌上保持靜止，求滑動(dòng)變阻器R的阻值的變化范圍(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1位有效數(shù)字).解：分別畫出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.甲乙當(dāng)ab桿恰好不下滑時(shí)，如圖甲所示.由平衡條件，得沿滑軌方向mgsinθ=μFN1+F安1cosθ，垂直滑軌方向FN1=mgcosθ+F安