【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測(cè)：9-1磁場(chǎng)的描述-磁場(chǎng)對(duì)電流的作用-

[隨堂演練]1．(2022年淮北測(cè)試)如圖是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力因素”的試驗(yàn)示意圖．三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導(dǎo)體棒用圖中輕而松軟的細(xì)導(dǎo)線1、2、3、4懸掛起來(lái)，它們之中的任意兩根與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路．認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置四周為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最初導(dǎo)線1、4接在直流電源上，電源沒(méi)有在圖中畫出．關(guān)于接通電源時(shí)可能毀滅的試驗(yàn)現(xiàn)象，下列敘述正確的是()A.轉(zhuǎn)變電流方向同時(shí)轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒搖擺方向?qū)?huì)轉(zhuǎn)變B．僅轉(zhuǎn)變電流方向或者僅轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒搖擺方向確定轉(zhuǎn)變C．增大電流同時(shí)轉(zhuǎn)變接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線，接通電源時(shí)，導(dǎo)體棒搖擺幅度確定增大D．僅拿掉中間的磁鐵，導(dǎo)體棒搖擺幅度不變解析：結(jié)合左手定則可知，僅轉(zhuǎn)變電流方向或者僅轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)方向，F(xiàn)的方向確定轉(zhuǎn)變，即導(dǎo)體棒搖擺方向確定轉(zhuǎn)變，而兩者同時(shí)轉(zhuǎn)變時(shí)，F(xiàn)方向不變，則導(dǎo)體棒搖擺方向不變，故B正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)I增大，但L減小時(shí)，F(xiàn)大小不愿定轉(zhuǎn)變，C錯(cuò)誤；僅拿掉中間的磁鐵，意味著導(dǎo)體棒受力長(zhǎng)度減小，則F應(yīng)減小，則導(dǎo)體棒搖擺幅度確定轉(zhuǎn)變，D錯(cuò)誤．答案：B2．如圖所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在以導(dǎo)線截面的中心為圓心、r為半徑的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)．已知a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，則下列敘述正確的是()A．直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面對(duì)外B．b點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為eq\r(2)T，方向斜向右上方，與B的夾角為45°C．c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0D．d點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度與b點(diǎn)相同解析：a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，是直線電流在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為0，所以直線電流在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，方向向左，由安培定則可得直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面對(duì)里，由于圓周上各點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離相同，所以直導(dǎo)線電流在圓周上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為1T，但方向不同，在b處向上，在c處向右，在d處向下，則b、c、d三處的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為eq\r(2)T，方向斜向右上方與B成45°夾角；2T，方向向右；eq\r(2)T，方向斜向右下方與B成45°夾角，所以選項(xiàng)B正確．答案：B3．(2022年安徽六校聯(lián)考)將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來(lái)，在其四周放一條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過(guò)圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，從上往下看()A．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵B．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵D．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵解析：將圓環(huán)大致分成左、右兩部分，右半部分受力指向紙里，左半部分受力指向紙外，故俯視圖中，圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；取特殊值，當(dāng)圓環(huán)轉(zhuǎn)90°時(shí)，圓環(huán)右邊相當(dāng)于條形磁鐵的S極，故圓環(huán)靠近磁鐵．綜上可知C正確．答案：C4．(2021年蚌埠模擬)如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌與電源連接后，與水平方向成θ角傾斜放置，導(dǎo)軌上另放一個(gè)質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒．當(dāng)S閉合后，在棒所在區(qū)域內(nèi)加一個(gè)合適的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，可以使導(dǎo)體棒靜止平衡，圖中分別加了不同方向的磁場(chǎng)，其中確定不能平衡的是()解析：四種狀況的受力分別如圖所示：A、C都有可能平衡，D中假如重力與安培力剛好大小相等，則導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間沒(méi)有壓力，可以平衡，B合力不行能為零．答案：B[限時(shí)檢測(cè)](時(shí)間：45分鐘，滿分：100分)[命題報(bào)告·老師用書(shū)獨(dú)具]學(xué)問(wèn)點(diǎn)題號(hào)電流磁場(chǎng)及磁通量1、7通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)2磁場(chǎng)的疊加4、8安培力及其大小、方向3、5安培力作用下的平衡問(wèn)題6、9、10、12安培力作用下的加速問(wèn)題11一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1．下列四圖為電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的分布圖，正確的分布圖是()A．①③ B．②③C．①④ D．②④解析：依據(jù)圖中電流方向利用安培定則可知，圖①、④所示的磁感線正確，故應(yīng)選C項(xiàng)．答案：C2．(2022年銅陵模擬)如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖．當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向是()A．豎直向上 B．豎直向下C．水平向里 D．水平向外解析：由于帶負(fù)電的圓盤順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，形成的等效電流為逆時(shí)針?lè)较?，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上．由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里．故C正確．答案：C3．(2022年馬鞍山模擬)如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，O是A、B連線的中點(diǎn)，以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標(biāo)系．過(guò)A、B、C、O四個(gè)點(diǎn)各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等、方向向里的電流．則過(guò)O點(diǎn)的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向?yàn)?)A．沿y軸正方向 B．沿y軸負(fù)方向C．沿x軸正方向 D．沿x軸負(fù)方向解析：依據(jù)同向電流相吸可推斷O點(diǎn)的通電導(dǎo)線受到的合安培力沿y軸正方向，故A正確．答案：A4．如圖，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直．磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是()A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn)C．c點(diǎn) D．d點(diǎn)解析：由安培定則畫出a、b、c、d的磁感線的分布圖，又I1>I2，故該點(diǎn)距I1距離應(yīng)比I2大，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案：C5．(2022年合肥模擬)如圖所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)．若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說(shuō)法不正確的是()A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ解析：若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ，選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤．答案：C6．如圖所示，質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ，則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為()①z正向，eq\f(mg,IL)tanθ②y正向，eq\f(mg,IL)③z負(fù)向，eq\f(mg,IL)tanθ④沿懸線向上，eq\f(mg,IL)sinθA．①② B．②③C．①④ D．②④解析：若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檠貀正向，所受安培力沿z正向，大小等于mg，即BIL＝mg，解得磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(mg,IL)，②正確；若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檠貁負(fù)向，所受安培力沿y正向，大小BIL＝mgtanθ，解得磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(mg,IL)tanθ，③正確．同理，可推斷①、④錯(cuò)誤．答案：B7．彼此絕緣、相互垂直的兩根通電直導(dǎo)線與閉合線圈共面，下圖中穿過(guò)線圈的磁通量可能為零的是()A．①③ B．②④C．①② D．②③解析：由安培定則可以推斷，①中I1在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外，穿過(guò)線圈的磁通量可能為零，同理可以推斷②中，I1在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外，I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，穿過(guò)線圈的磁通量可能為零，①、②正確；③中I1、I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向都垂直紙面對(duì)里；④中I1、I2在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向都垂直紙面對(duì)外，③、④中穿過(guò)線圈的磁通量不行能為零．答案：C8．已知地磁場(chǎng)的水平重量為B，利用這一值可以測(cè)定某一弱磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖所示為測(cè)定通電線圈中心一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．試驗(yàn)方法：①先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內(nèi)，中心放一枚小磁針，N極指向北方；②給線圈通電，此時(shí)小磁針N極指北偏東θ角后靜止，由此可以確定線圈中電流方向(由東向西看)與線圈中心的合磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為()A．順時(shí)針eq\f(B,cosθ) B．順時(shí)針eq\f(B,sinθ)C．逆時(shí)針eq\f(B,cosθ) D．逆時(shí)針eq\f(B,sinθ)解析：通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)方向向東，由安培定則可知電流沿逆時(shí)針?lè)较?；磁感?yīng)強(qiáng)度為矢量，依據(jù)其疊加原理可得B＝B′cosθ(B′為合磁感應(yīng)強(qiáng)度).所以B′＝eq\f(B,cosθ)答案：C9．(2022年池州模擬)在兩個(gè)傾角均為α的光滑斜面上，放有兩個(gè)相同的金屬棒，分別通有電流I1和I2，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向如圖所示，兩金屬棒均處于平衡狀態(tài)．則兩種狀況下的電流之比I1∶I2為()A．sinα B.eq\f(1,sinα)C．cosα D.eq\f(1,cosα)解析：以題干甲圖中導(dǎo)體棒為爭(zhēng)辯對(duì)象受力分析如圖(a)所示．由平衡條件知F甲＝mgtanα又因F甲＝BI1L，所以I1＝eq\f(mgtanα,BL)以題干乙圖中導(dǎo)體為爭(zhēng)辯對(duì)象受力如圖(b)，解得F乙＝mgsinα，又因F乙＝BI2L故I2＝eq\f(mgsinα,BL)，所以I1∶I2＝eq\f(1,cosα)選項(xiàng)D正確．答案：D10．如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒．當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面對(duì)里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面對(duì)上沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，下列關(guān)于B的大小變化的說(shuō)法中，正確的是()A．漸漸增大 B．漸漸減小C．先減小后增大 D．先增大后減小解析：對(duì)通電導(dǎo)線受力分析，通電導(dǎo)線受重力、支持力和安培力作用，三力平衡，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面對(duì)上沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，所受的安培力由沿斜面對(duì)上轉(zhuǎn)到豎直向上，作出通電導(dǎo)線受力的動(dòng)態(tài)變化圖如圖所示，由圖可知，安培力漸漸增大，則B漸漸增大，A項(xiàng)正確．答案：A二、非選擇題(本大題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(15分)水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L＝0.2m接有電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計(jì)．勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T．導(dǎo)體棒ab的電阻R＝6Ω，質(zhì)量m＝10g，垂直放在導(dǎo)軌上并良好接觸，求合上開(kāi)關(guān)的瞬間，(1)金屬棒受到安培力的大小和方向；(2)金屬棒的加速度．解析：(1)閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，回路中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(3,6)A＝0.5Aab棒所受安培力F安＝BIL＝0.1N由左手定則知方向水平向右．(2)由牛頓其次定律知a＝eq\f(F安,m)＝10m/s2，方向水平向右．答案：(1)0.1N水平向右(2)10m/s2，方向水平向右12．(15分)(2022年皖南八校聯(lián)考)如圖所示，PQ和EF為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l＝1.0m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m＝20g，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M＝30g．在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2.若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動(dòng)，應(yīng)當(dāng)在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？解析：因?qū)к壌植?/p>