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2019-2020年高考物理一輪復習 第八章 磁場的描述 磁場對電流的作用課時作業(yè)22（含解析）
1．(xx沈陽市協(xié)作校期中聯(lián)考)地球是一個大磁體：①在地面上放置一個小磁鐵，小磁鐵的南極指向地磁場的南極；②地磁場的北極在地理南極附近；③赤道附近地磁場的方向和地面平行；④北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的．以上關于地磁場的描述正確的是( )
A．①②④ B．②③④
C．①⑤ D．②③
答案：D 解析：地球本身是一個巨大的磁體，地磁北極在地理南極附近，地磁南極在地理北極附近；北半球的磁場斜向下，南半球磁場斜向上，赤道處的磁場與地面平行．
2．(xx上海七校聯(lián)考)如圖所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況(只標出了部分磁感線的方向)，以O點(圖中白點)為坐標原點，沿z軸正方向磁感應強度B大小的變化最有可能為( )
答案：C 解析：由磁感線的疏密可判斷磁感應強度的大小，磁感線越密的地方，磁感應強度越大，C正確．
3．(xx天津模擬)如圖所示，一個邊長為L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應強度為B的勻強磁場中．若通以圖示方向的電流(從A點流入，從C點流出)，電流為I，則金屬框受到的磁場力為( )
A．0 B．ILB
C．ILB D．2ILB
答案：B 解析：可以把正三角形金屬框看做兩根導線并聯(lián)，且兩根導線中的總電流等于I，由安培力公式可知，金屬框受到的磁場力為ILB，B項正確．
4．(多選)如圖所示，在xOy平面內有兩根平行y軸水平放置的長直導線，通有沿y軸正方向大小相同的電流I，兩導線關于y軸對稱，P為x軸上一點，Q為z軸上一點，下列說法正確的是( )
A．O點處的磁感應強度為零
B．P、Q兩點處的磁感應強度方向垂直
C．P、Q兩點處的磁感應強度方向平行
D．正電荷從O點沿z軸向上運動不受洛倫茲力作用
答案：AB 解析：由安培定則及矢量合成法則知，兩導線在O點產(chǎn)生的磁感應強度等大反向，則合磁感應強度為零，選項A正確；在Q點產(chǎn)生的磁感應強度方向向左，在P點產(chǎn)生的磁感應強度豎直向上，選項B正確，選項C錯誤；由左手定則知，正電荷從O點沿z軸向上運動受沿y軸正向的洛倫茲力，選項D錯誤．
5．如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當導線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關于磁鐵對斜面壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是( )
A．FN1
FN2，彈簧的伸長量增大
D．FN1>FN2，彈簧的伸長量減小
答案：C 解析：在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)至S極，所以可畫出磁鐵在導線A處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，導線A中的電流垂直紙面向外時，由左手定則可判斷導線A必受斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知磁鐵所受導線A的作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，即FN1>FN2；同時，由于導線A比較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90，所以導線A對磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，C正確．
6．(xx北京四中高三模擬)如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個頂點，O是A、B連線的中點．以O為坐標原點，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標系．過A、B、C、O四個點各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等、方向向里的電流，則過O點的通電直導線所受安培力的方向為( )
A．沿y軸正方向 B．沿y軸負方向
C．沿x軸正方向 D．沿x軸負方向
答案：A 解析：導線A、B在O點產(chǎn)生的合磁感應強度為0，所以O點磁感應強度為導線C在O點產(chǎn)生的磁感應強度，方向沿x軸負方向，由左手定則可知O點導線受力沿y軸正方向．
7．如圖所示，兩根平行放置、長度均為L的直導線a和b，放置在與導線所在平面垂直的勻強磁場中，當a導線通有電流強度為I，b導線通有電流強度為2I，且電流方向相反時，a導線受到磁場力大小為F1，b導線受到的磁場力大小為F2，則a通電導線的電流在b導線處產(chǎn)生的磁感應強度大小為( )
A． B．
C． D．
答案：C 解析：a、b電流方向相反，兩導線之間的磁場力為斥力，設大小為F，對a有F1＝F＋BIL，對b有F2＝F＋2BIL，解得F＝2F1－F2，對于導線b，F(xiàn)＝2F1－F2＝B′2IL，解得B′＝，選項C正確．
8．(xx汕頭模擬)如圖是磁電式電流表的結構，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中a、b兩條導線長均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導線所在處的磁感應強度大小均為B．則( )
A．該磁場是勻強磁場
B．線圈平面總與磁場方向垂直
C．線圈將逆時針轉動
D．a(chǎn)、b導線受到的安培力大小總為BIl
答案：D 解析：勻強磁場的磁感應強度應大小處處相等，方向處處相同，由圖可知，選項A錯誤；在圖示的位置，a受向上的安培力，b受向下的安培力，線圈順時針轉動，選項C錯誤；易知選項B錯誤；由于磁感應強度大小不變，電流大小不變，則安培力大小始終為BIl，選項D正確．
9．(xx河北石家莊質檢)(多選)如圖所示，水平長直導線MN中通以M到N方向的恒定電流，用兩根輕質絕緣細線將矩形線圈abcd懸掛在其正下方．開始時線圈內不通電流，兩細線內的張力均為T，當線圈中通過的電流為I時，兩細線內的張力均減小為T′.下列說法正確的是( )
A．線圈中通過的電流方向為a→d→c→b→a
B．線圈中通過的電流方向為a→b→c→d→a
C．當線圈中電流變?yōu)镮時，兩細線內的張力均為零
D．當線圈中電流變?yōu)镮時，兩細線內的張力均為零
答案：BC 解析：線圈不通電流時，由力的平衡有2T＝mg，當通過的電流為I時，張力減小為T′，由安培定則知通電導線MN在ab處產(chǎn)生的磁場比dc處強，則可判知ab上必受向上的安培力，且大于cd上所受向下的安培力，再結合左手定則判斷電流順時針流動，所以A項錯，B項正確．當兩細線內張力均為T′時，BabIL－BcdIL＋2T′＝mg，當兩細線內的張力均為零時，BabI′L－BcdI′L＝mg，且又知2T＝mg，聯(lián)立以上方程得I′＝I，故C項正確，D項錯．
10．(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，水平放置一根長為L、質量為m的直導體棒，當通以圖示方向電流I時，欲使導體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強磁場，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉至水平向左的過程中，下列說法中正確的是( )
A．此過程中磁感應強度B逐漸增大
B．此過程中磁感應強度B先減小后增大
C．此過程中磁感應強度B的最小值為
D．此過程中磁感應強度B的最大值為
答案：AC 解析：導體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉至水平向左的過程中，安培力由沿斜面向上轉至豎直向上，導體棒受力的動態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過程中磁感應強度B逐漸增大，A正確，B錯誤；剛開始安培力F最小，有sin α＝，所以此過程中磁感應強度B的最小值為，C正確；最后安培力最大，有F＝mg，即此過程中磁感應強度B的最大值為，D錯誤．
11．(xx山東名校質檢)如圖所示，一質量為m的導體棒MN兩端分別放在兩個固定的光滑圓形導軌上，兩導軌平行且間距為L，導軌處在豎直方向的勻強磁場中，當導體棒中通一自右向左的電流I時，導體棒靜止在與豎直方向成37角的導軌上，取sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，求：
(1)磁場的磁感應強度B；
(2)每個圓導軌對導體棒的支持力大小FN.
答案：(1) (2)mg
解析：(1)從左向右看，受力分析如圖所示．由平衡條件得：tan 37＝F安/mg，F(xiàn)安＝BIL，
解得：B＝.
(2)設兩導軌對導體棒支持力為2FN，別有2FNcos 37＝mg，解得FN＝mg.
即每個圓導軌對導體棒的支持力大小為mg.
12．如圖所示，水平導軌間距為L＝0.5 m，導軌電阻忽略不計；導體棒ab的質量m＝1 kg，電阻R0＝0.9 Ω，與導軌接觸良好；電源電動勢E＝10 V，內阻r＝0.1 Ω，電阻R＝4 Ω；外加勻強磁場的磁感應強度B＝5 T，方向垂直于ab，與導軌平面成α＝53角；ab與導軌間動摩擦因數(shù)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，取重力加速度g＝10 m/s2，ab處于靜止狀態(tài)．已知sin 53＝0.8，cos 53＝0.6.求：
(1)通過ab的電流大小和方向；
(2)ab受到的安培力大?。?
(3)重物重力G的取值范圍．
答案：(1)2 A 方向為a到b (2)5 N
(3)0.5 N≤G≤7.5 N
解析：(1)I＝＝2 A，方向為a到b
(2)F＝BIL＝5 N
(3)受力分析如圖，則fm＝μ(mg－Fcos 53)＝3.5 N
當最大靜摩擦方向向右時，F(xiàn)T＝Fsin 53－fm＝0.5 N
當最大靜摩擦方向向左時，F(xiàn)T＝Fsin 53＋fm＝7.5 N
所以0.5 N≤G≤7.5 N.
13．(xx蘇州模擬)如圖所示為一電流表的原理示意圖．質量為m的均質細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的讀數(shù)，MN的長度大于.當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度．
(1)當電流表示數(shù)為零時，彈簧伸長多少？(重力加速度為g)
(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應與電源正極相接？
(3)若k＝2.0 N/m，＝0.20 m，＝0.050 m，B＝0.20 T，此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)
(4)若將量程擴大2倍，磁感應強度應變?yōu)槎啻螅?
答案：(1) (2)M端 (3)2.5 A (4)0.10 T
解析：(1)設當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為Δx，則有mg＝kΔx，①
解得：Δx＝.②
(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，因此M端應接正極．
(3)設電流表滿偏時通過MN的電流強度為Im，則有
BIm＋mg＝k(＋Δx)，③
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得Im＝2.5 A．④
(4)設量程擴大后，磁感應強度變?yōu)锽′，則有
2B′Im＋mg＝k(＋Δx)，⑤
解得：B′＝.⑥
代入數(shù)據(jù)得：B′＝0.10 T.
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