浙江專版2024年高考物理一輪復習課時提升作業(yè)二十三磁場及其對電流的作用含解析

PAGE8-磁場及其對電流的作用(建議用時40分鐘)1.如圖所示為松軟絕緣線圈,通電后線圈向橫桿中心集中,如圖所示,則出現這一狀況的緣由是 ()A.安培力的作用 B.庫侖力的作用C.電磁感應作用 D.電場力的作用【解析】選A。由題意可知,松軟絕緣線圈通電后線圈向橫桿中心集中,是線圈中的電流方向相同而出現的同向電流相吸、異向電流相斥的現象,是安培力的作用所導致,故A正確,B、C、D錯誤。2.如圖所示的四幅圖都是通電直導線放入勻強磁場中的狀況,其中直導線所受安培力為零的是 ()【解析】選D。導線與磁感線方向平行時,導線所受安培力為零,故A、B、C安培力都不為零,D安培力為零。故D正確。3.(2024·杭州模擬)某愛好小組制作了一個可以測量電流的儀器,其主要原理如圖所示。有一金屬棒PQ放在兩金屬導軌上,導軌間距L=0.5m,處在同一水平面上。軌道置于豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度B=2T。棒兩側的中點分別固定勁度系數k=100N/m的相同彈簧。閉合開關S前,兩彈簧為原長,P端的指針對準刻度尺的“0”處;閉合開關S后,金屬棒PQ向右移動,靜止時指針對準刻度尺1.5cm處。下列推斷正確的是 ()A.電源N端為正極B.閉合開關S后,電路中電流為1.5AC.閉合開關S后,電路中電流為3AD.閉合開關S后,將滑動變阻器滑片向右移動,金屬棒PQ將接著向右移動【解析】選C。閉合開關S后,金屬棒PQ向右移動,依據左手定則可知,電流為從P到Q,電源的M端為正極,選項A錯誤;靜止時,則2kΔx=BIL,解得I=2k2×100×1.5×10-22×0.5A=3A,選項B錯誤,C正確;閉合開關S后4.(2024·全國卷Ⅲ)如圖,在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中,兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l。在兩導線中均通有方向垂直于紙面對里的電流I時,紙面內與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零。假如讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點處磁感應強度的大小為 ()A.0B.33B0C.233B0【解析】選C。如圖所示,P、Q中的電流在a點產生的磁感應強度大小相等,設為B1,由幾何關系可知B1=33B假如讓P中的電流反向、其他條件不變時,如圖所示,由幾何關系可知:a點處磁感應強度的大小為B=B02+B12=233B0,故5.如圖所示,用絕緣細線懸掛一個導線框,導線框是由兩同心半圓弧導線和在同一條水平直線上的直導線EF、GH連接而成的閉合回路,導線框中通有圖示方向的電流,處于靜止狀態(tài)。在半圓弧導線的圓心處沿垂直于導線框平面的方向放置一根長直導線O。當O中通以垂直紙面對里的電流時 ()A.長直導線O產生的磁場方向沿著O中電流方向看為逆時針方向B.半圓弧導線ECH受安培力大于半圓弧導線FDG受安培力C.EF所受的安培力方向垂直紙面對外D.從上往下看,導線框將順時針轉動【解析】選D。當直導線O中通以垂直紙面對里的電流時,由安培定則可推斷出長直導線O產生的磁場方向為順時針方向,選項A錯誤;磁感線是以O為圓心的同心圓,半圓弧導線與磁感線平行不受安培力,選項B錯誤;由左手定則可推斷出直導線EF所受的安培力方向垂直紙面對里,選項C錯誤;GH所受的安培力方向垂直紙面對外,從上往下看,導線框將順時針轉動,選項D正確。6.如圖所示用電流天平測量勻強磁場的磁感應強度。掛在天平右臂下方的單匝線圈中通入逆時針方向的電流,此時天平處于平衡狀態(tài)?，F若磁場發(fā)生微小改變,天平最簡單失去平衡的是 ()【解析】選A。天平原本處于平衡狀態(tài),所以線框所受安培力越大,天平越簡單失去平衡,由于線框平面與磁場強度垂直,且線框不全在磁場區(qū)域內,所以線框與磁場區(qū)域的交點的長度等于線框在磁場中的有效長度,由圖可知,A圖的有效長度最長,磁場強度B和電流大小I相等,所以A所受的安培力最大,則A圖最簡單使天平失去平衡。故選A?！炯庸逃柧殹咳鐖D所示為電流天平,可用來測定磁感應強度。天平的右臂上掛有一匝數為N的矩形線圈,線圈下端在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面對里。當線圈中通有電流I(方向如圖)時,發(fā)覺天平的右端低左端高,下列哪些調整方案可以使天平水平平衡 ()A.僅減小電流大小B.僅增大線框的寬度lC.僅減輕左盤砝碼的質量D.僅增加線圈的匝數【解析】選A。天平左端高右端低,說明左端輕右端重,要使天平平衡,可以增加左盤砝碼質量,也可以減小右盤砝碼質量,選項C錯;依據左手定則推斷可知線圈在磁場中受到豎直向下的安培力F=NBIl,故也可以減小安培力,等效于減小右盤砝碼質量,減小安培力可以實行減小電流大小,減小線框的寬度l或者削減線圈的匝數,選項A正確,B、D錯誤。7.(2024·浙江10月選考真題)如圖所示,把一根通電的硬直導線ab,用輕繩懸掛在通電螺線管正上方,直導線中的電流方向由a向b。閉合開關S瞬間,導線a端所受安培力的方向是 ()A.向上 B.向下C.垂直紙面對外 D.垂直紙面對里【解析】選D。依據右手定則可知,開關閉合后,螺線管產生的磁極N極在右側。依據左手定則可知,a端受力垂直紙面對里,選項D正確。8.如圖所示,兩根相互平行的長直導線分別通有大小相等、方向相反的恒定電流I,a、b分別為同一平面內兩根導線的橫截面中心,c、d為ab連線上的兩點,且ac=cb=bd。下列說法正確的是 ()A.d點的磁感應強度為零B.c點的磁感應強度為零C.c、d兩點的磁場方向相反D.c、d兩點的磁場方向相同【解題指導】解答該題的思路:(1)先分析a、b兩長直導線分別在c、d兩處的磁感應強度的大小、方向。(2)再求合磁感應強度。【解析】選C。由安培定則分析a、b兩長直導線在c處的磁感應強度如圖所示:,且Ba=Bb,故c處的Bc≠0,且向右,B錯。分析a、b兩長直導線在d處的磁感應強度,如圖所示:,且B′b>B′a,故d處的Bd≠0,且向左,A、D錯,C對。9.如圖,足夠長的直線ab靠近通電螺線管,與螺線管平行。用磁傳感器測量ab上各點的磁感應強度B,在計算機屏幕上顯示的大致圖象是 ()【解題指導】解答本題時應留意理解以下兩點:(1)離電流越遠,磁感應強度越弱。(2)通電螺線管兩端磁性最強,中間最弱?！窘馕觥窟xC。通電螺線管外部中間處的磁感應強度最小,兩端磁感應強度最大,沿兩端往外磁感應強度減小,所以用磁傳感器測量ab上各點的磁感應強度B,在計算機屏幕上顯示的大致圖象是C。10.長為L的直導體棒a放置在光滑絕緣水平面上,無限長直導線b與a平行放置,導體棒a與力傳感器相連,如圖所示(俯視圖),a、b中通有方向相同的恒定電流,其大小分別為Ia、Ib,此時傳感器顯示b對a的作用力為F?，F加一個垂直水平面的勻強磁場,磁感應強度大小為B0,力傳感器顯示的作用力大小為2F,則下列說法正確的是 ()A.電流Ia在導線b處產生的磁場的磁感應強度大小為FIbB.電流Ib在導體棒a處產生的磁場的磁感應強度大小為B0,方向豎直向下C.所加勻強磁場的磁感應強度方向豎直向下,大小為B0=2D.導線b所受合力為零【解析】選B。因電流Ia在導線b處產生的磁場的磁感應強度大小并不是到處相等的,故A錯誤;無限長直導線b的電流Ib在導體棒a處產生的磁場的磁感應強度大小到處相等,由右手螺旋定則可知方向垂直水平面對下,因加上勻強磁場后,導體棒a所受安培力由F變?yōu)?F,說明電流Ib在導體棒a處產生的磁場的磁感應強度與所加勻強磁場的磁感應強度完全一樣,大小為B0,B正確;由磁感應強度的定義可知B0=FIaL,C錯誤;由牛頓第三定律知導體棒a對導線b的作用力也為F,但外加磁場對導線b11.如圖所示,水平導軌間距為L=0.5m,導軌電阻忽視不計;導體棒ab的質量m=1kg,電阻R0=0.9Ω,與導軌接觸良好;電源電動勢E=10V,內阻r=0.1Ω,電阻R=4Ω;外加勻強磁場的磁感應強度B=5T,方向垂直于ab,與導軌平面成夾角α=53°;ab與導軌間的動摩擦因數為μ=0.5(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),定滑輪摩擦不計,線對ab的拉力為水平方向,重力加速度g取10m/s2,ab處于靜止狀態(tài)。已知sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:(1)通過ab的電流大小和方向。(2)ab受到的安培力大小。(3)重物重力G的取值范圍?！窘馕觥?1)I=ER+R0+r=2(2)F=BIL=5N。(3)受力如圖所示,fm=μ(mg-Fcos53°)=3.5N。當最大靜摩擦力方向向右時,FT=Fsin53°-fm=0.5N當最大靜摩擦力方向向左時,FT=Fsin53°+fm=7.5N。所以0.5N≤G≤7.5N。答案:(1)2A方向由a到b(2)5N(3)0.5N≤G≤7.5N【總結提升】安培力及相關平衡問題的分析技巧(1)求解安培力作用下的導體平衡問題一般是先進行受力分析,再依據共點力