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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十四）磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 一、單項(xiàng)選擇題 1. (xx深圳期末)指南針是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時(shí)，其N極指向如圖1虛線(南北向)所示，若某一條件下該指南針靜止時(shí)N極指向如圖實(shí)線(N極北偏東向)所示。則以下判斷正確的是(　　) 圖1 A．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通有東向西的電流 B．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通有西向東的電流 C．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流 D．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有南向北的電流 2. (xx宿遷模擬)如圖2所示，無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線，均通以恒定電流I。直線部分和坐標(biāo)軸接近重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場(chǎng)，則圖3中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖2中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是(　　) 圖2 圖3 3. (xx濟(jì)寧模擬)如圖4，M、N、P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，∠MOP＝60。在M、N處各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1。若將M處的長(zhǎng)直導(dǎo)線移至P處，則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽2，則B2與B1之比為(　　) 圖4 A．1∶2　　　　　　　　　 B．2∶1 C.∶1 D.∶2 4．(xx全國(guó)卷Ⅰ)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(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 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)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān) D．將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半 5．(xx上海二模)如圖5所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c，長(zhǎng)度關(guān)系為c最長(zhǎng)，b最短，將c彎成一直徑與b等長(zhǎng)的半圓，將裝置置于向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在接通電源后，三導(dǎo)體棒中有等大的電流通過(guò)，則三棒受到安培力的大小關(guān)系為(　　) 圖5 A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝Fc C．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc 6．(xx上海高考)如圖6，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，面積為S的矩形剛性導(dǎo)線框abcd可繞過(guò)ad邊的固定軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直。在線框中通以電流強(qiáng)度為I的穩(wěn)恒電流，并使線框與豎直平面成θ角，此時(shí)bc邊受到相對(duì)OO′軸的安培力力矩大小為(　　) 圖6 A．ISBsin θ B．ISBcos θ C． D． 二、多項(xiàng)選擇題 7．(xx海南高考)如圖7，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是(　　) 圖7 A．a(chǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D．b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 8. (xx江西省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖8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)法正確的是(　　) 圖8 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2BIR D．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ 9．(xx海南高考)圖9中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b和導(dǎo)軌兩端e、f分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖9 A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng) B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng) C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng) D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng) 10.如圖10所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I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的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖10 A．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大 B．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大 C．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為 D．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為 三、非選擇題 11.如圖11所示，MN是一根長(zhǎng)為l＝10 cm，質(zhì)量m＝50 g的金屬棒，用兩根長(zhǎng)度也為l的細(xì)軟導(dǎo)線將導(dǎo)體棒MN水平吊起，使導(dǎo)體棒處在B＝ T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，未通電流時(shí)，細(xì)導(dǎo)線在豎直方向，通入恒定電流后，金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的最大偏角θ＝37，求金屬棒中恒定電流的大小。 圖11 12.水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L＝0.2 m，接有電源電動(dòng)勢(shì)E＝3 V，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＝1 T。導(dǎo)體棒ab的電阻R＝6 Ω，質(zhì)量m＝10 g，垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好，求合上開(kāi)關(guān)的瞬間。 圖12 (1)金屬棒受到安培力的大小和方向； (2)金屬棒的加速度。 答 案 1．選C　若某一條件下該指南針靜止時(shí)N極指向題圖實(shí)線(N極北偏東向)所示，則有一指向東方的磁場(chǎng)，由安培定則，可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流，選項(xiàng)C正確。 2．選A　由題意可知，題圖2中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段在O點(diǎn)的磁場(chǎng)大小2倍，方向垂直紙面向里；對(duì)A項(xiàng)，根據(jù)右手螺旋定則可知，左上段與右下段的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加為零，則剩余的兩段通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小是其中一段的在O點(diǎn)磁場(chǎng)的2倍，且方向垂直紙面向里，故A正確；同理，對(duì)B項(xiàng)，四段通電導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁場(chǎng)是其中一段在O點(diǎn)的磁場(chǎng)的4倍，方向是垂直向里，故B錯(cuò)誤；由上分析可知，對(duì)C項(xiàng)，右上段與左下段產(chǎn)生磁場(chǎng)疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁場(chǎng)也為零，故C錯(cuò)誤；與C選項(xiàng)分析相同，對(duì)D項(xiàng)，四段在O點(diǎn)的磁場(chǎng)是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的2倍，方向垂直紙面向外，故D錯(cuò)誤。 3．選D　依題意，每根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向豎直向下，則當(dāng)M移至P點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為：B2＝2cos 30＝B1，則B2與B1之比為∶2。 4．選B　根據(jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流I和磁場(chǎng)B確定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)電流I的方向平行于磁場(chǎng)B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力為零，當(dāng)電流I的方向垂直于磁場(chǎng)B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力最大，可見(jiàn)，安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)，C錯(cuò)誤；如圖所示， 電流I和磁場(chǎng)B垂直，直導(dǎo)線受到的安培力F＝BIL，將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，分段研究導(dǎo)線受到的安培力，電流I和磁場(chǎng)B垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導(dǎo)線受到的安培力的合力為F′＝BIL，D錯(cuò)誤。 5．選D　設(shè)a、b兩棒的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)a和Lb，c的直徑為d。由于導(dǎo)體棒都與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，則：a、b三棒所受的安培力大小分別為：Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；c棒所受的安培力與長(zhǎng)度為直徑的直棒所受的安培力大小相等，則有：Fc＝BId；因?yàn)長(zhǎng)a＞d，則有：Fa＞Fb＝Fc。 6．選A　根據(jù)左手定則，可知通電導(dǎo)線受到的安培力沿豎直方向向上，大小為F＝BILbc，此力到轉(zhuǎn)軸的力臂為L(zhǎng)absin θ；力矩為：M＝FLabsin θ＝SBIsin θ，A項(xiàng)正確。 7．選AD　根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)，利用右手螺旋定則，可知b處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，兩導(dǎo)線分別在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于在c處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加都是同向疊加，選項(xiàng)A、D正確。 8．選ABD　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2πBIRsin θ，選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 9．選BD　若a接正極，b接負(fù)極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上，若e接正極，f接負(fù)極，由左手定則可判斷金屬桿所受安培力方向向左，故向左滑動(dòng)；若e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確。若a接負(fù)極，b接正極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，若e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確。 10．選AC　導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動(dòng)態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，A對(duì)、B錯(cuò)；剛開(kāi)始安培力F最小，有sin α＝，所以此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為，C對(duì)；最后安培力最大，有F＝mg，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為，D錯(cuò)。 11．解析：金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中，受重力mg、導(dǎo)線拉力FT、安培力F共三個(gè)力的作用，其中導(dǎo)線的拉力不做功，由動(dòng)能定理得：WF＋WG＝0 其中WF＝Flsin θ＝BIl2sin θ， WG＝－mgl(1－cos θ) 金屬棒中的電流為I＝ 解得：I＝5 A。 答案：5 A 12．解析：(1)閉合電鍵的瞬間，回路中的電流 I＝＝ A＝0.5 A ab棒所受安培力 F安＝BIL＝0.1 N 由左手定則知方向水平向右。 (2)由牛頓第二定律知 a＝＝10 m/s2 方向水平向右。 答案：(1)0.1 N　水平向右 (2)10 m/s2　方向水平向右