《高考物理一轮复习 考点规范练28 磁场的描述 磁场对电流的作用（含解析）新人教版-新人教版高三物理试题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 考点规范练28 磁场的描述 磁场对电流的作用（含解析）新人教版-新人教版高三物理试题（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考点规范练28磁场的描述磁场对电流的作用一、单项选择题1.在地球赤道上进行实验时,用磁传感器测得赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0。将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上,让N极指向正北方向,如图所示,此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1;现将条形磁铁以P点为轴心在水平面内旋转90,使其N极指向正东方向,此时用磁传感器测得P点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)()A.B1-B0B.B1+B0C.B02+B12D.2B02+B12-2B0B1答案:D解析:根据题意,赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0,条形磁铁N极指向正北方向时,条形磁铁在P点产生的磁感应强度
2、为B=B1-B0;条形磁铁N极指向正东方向时,条形磁铁产生的磁场的磁感应强度指向正东方向,与地磁场磁感应强度垂直,故P点的合磁感应强度为B=B2+B02=2B02+B12-2B0B1,选项D正确。2.如图所示,质量m=0.5 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度l=1 m的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中,电源的电动势E=8 V、内阻r=1 ,额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机M正常工作。取sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度大小g取10 m/s2,则磁场的磁感应强度大小为()A.2 TB.1.73 TC
3、.1.5 TD.1 T答案:C解析:电动机M正常工作时的电流I1=P1U=2A,电源内阻上的电压U=E-U=8V-4V=4V,根据欧姆定律得干路中的电流I=Ur=4A,通过导体棒的电流I2=I-I1=2A,导体棒受力平衡,有BI2l=mgsin37,得B=1.5T,只有选项C正确。3.如图所示,两个圆形线圈P和Q悬挂在光滑绝缘杆上,通以方向相同的电流,若I1I2,P、Q受到安培力大小分别为F1和F2,则P和Q()A.相互吸引,F1F2B.相互排斥,F1F2C.相互排斥,F1=F2D.相互吸引,F1=F2答案:D解析:由于P、Q通以同向电流,据“同向电流相吸,异向电流相斥”可知,P、Q是相互吸引
4、的,P、Q之间的相互吸引力遵循牛顿第三定律,总是等大、反向。4.(2019云南曲靖高三期末)在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,则过c点的导线所受安培力的方向()A.与ab边平行,竖直向上B.与ab边平行,竖直向下C.与ab边垂直,指向左边D.与ab边垂直,指向右边答案:C解析:导线a在c处的磁场方向垂直ac斜向下,b在c处的磁场方向垂直bc斜向下,两者的合磁场方向为竖直向下,根据左手定则可得过c点导线所受安培力方向为与ab边垂直,指向左边,C正确。5.如图所示,现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线,横截面分别位于
5、一正方形abcd的四个顶点上,直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为Ia=I、Ib=2I、Ic=3I、Id=4I的恒定电流。已知通电长直导线周围距离为r处磁场的磁感应强度大小为B=kIr,式中常量k0,I为电流大小。忽略电流间的相互作用,若电流Ia在正方形的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B,则O点处实际的磁感应强度的大小及方向为()A.22B,方向由O点指向ad中点B.22B,方向由O点指向ab中点C.10B,方向垂直于纸面向里D.10B,方向垂直于纸面向外答案:A解析:由题意,直导线周围某点的磁感应强度的大小与电流的大小成正比,与距直导线的距离成反比。应用安培定则并结合平行四边形
6、定则,可知A选项正确。6.一通电直导线与x轴平行放置,匀强磁场的方向与xOy坐标平面平行,导线受到的安培力为F。若将该导线做成34圆环,放置在xOy坐标平面内,如图所示,并保持通电的电流不变,两端点a、b连线也与x轴平行,则圆环受到的安培力大小为()A.FB.23FC.223FD.323F答案:C解析:根据安培力公式,安培力F与导线长度l成正比,若将该导线做成34圆环,由l=342R,解得圆环的半径R=2l3,34圆环a、b两点之间的距离l=2R=22l3。由Fl=Fl,解得F=223F,选项C正确。7.(2019广东广州模拟)如图所示,两平行光滑金属导轨CD、EF间距为l,与电动势为E0的电
7、源相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成角,回路其余电阻不计。为使ab棒静止,需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为()A.mgRE0l,水平向右B.mgRcosE0l,垂直于回路平面向上C.mgRtanE0l,竖直向下D.mgRsinE0l,垂直于回路平面向下答案:D解析:对金属棒受力分析,受重力、支持力和安培力,如图所示;从图可以看出,当安培力沿斜面向上时,安培力最小,故安培力的最小值为FA=mgsin,故磁感应强度的最小值为B=FAIl=mgsinIl,根据欧姆定律,有E0=IR,故B=mgRsinE0l;根据左手定则可知,此时
8、磁场方向为垂直于回路平面向下,故D正确。二、多项选择题8.指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说法正确的是()A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转答案:BC解析:指南针有N、S两个磁极,受到地磁场的作用静止时S极指向南方,选项A错误,B正确;指南针有磁性,可以与铁块相互吸引,选项C正确;由奥斯特实验可知,小磁针在通电导线放置位置合适的情况下,会发生偏转,选项D错误。9.均匀带电的薄圆盘的右侧,用拉力传感器A、B水平悬挂一根通电导线ab,电流方向由a到
9、b,导线平行于圆盘平面。圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动,与圆盘静止时相比,拉力传感器的示数增大了,悬线仍然竖直,则下列说法正确的是()A.圆盘带正电荷B.圆盘带负电荷C.若增大圆盘转动角速度,则传感器示数减小D.若改变圆盘转动方向,则传感器示数减小答案:AD解析:与圆盘静止时相比,拉力传感器的示数增大,悬线竖直,说明导线所受安培力方向竖直向下,由左手定则可判断,导线所在位置的磁感应强度方向水平向右;由安培定则可以判断,圆盘转动形成的等效电流与其转动方向相同,故圆盘带正电荷,A正确,B错误。若增大圆盘转动角速度,则等效电流增大,方向不变,产生的磁感应强度增大,传感器示数增大,C错误。
10、若改变圆盘转动方向,则导线所在位置的磁场方向水平向左,导线所受安培力方向向上,传感器示数减小,D正确。10.如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为l,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒,从t=0时刻起,棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Imax,图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒()A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功答案:ABC解析:根据左手定则知金属棒在0T2内所受安培力向右,大小恒定,故金属棒向右做匀加速运动;在T2T内金属棒所受安培力与前半个周期
11、大小相等、方向相反,金属棒向右做匀减速运动,一个周期结束时金属棒速度恰好为零。以后始终向右重复上述运动,选项A、B、C正确。在0T2时间内,安培力方向与运动方向相同,安培力做正功;在T2T时间内,安培力方向与运动方向相反,安培力做负功。在一个周期内,安培力所做的总功为零,选项D错误。11.(2019陕西质检)如图所示,在平面直角坐标系的第一象限内分布着非匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,沿y轴方向磁场分布是均匀的,沿x轴方向磁感应强度与x满足关系式B=kx,其中k是一恒定的正数。由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框ADCF边长为a,A处有一极小开口AE,整个线框放在磁场中,且AD边与y轴平行
12、,AD边与y轴的距离为a,线框A、E两点与一电源相连,稳定时流入线框的电流为I,关于线框受到的安培力,下列说法正确的是()A.整个线框受到的合力方向与DF连线垂直B.整个线框沿y轴方向所受合力为0C.整个线框在x轴方向所受合力为ka2I,沿x轴正方向D.整个线框在x轴方向所受合力为34ka2I,沿x轴正方向答案:BC解析:由题意可知AD边所处位置的磁感应强度B1=ka,则AD边受到的安培力大小为FAD=B1Ia=ka2I,根据左手定则知,方向沿x轴负方向;FC边所处位置的磁感应强度B2=2ka,则FC边受到的安培力大小为FFC=B2Ia=2ka2I,根据左手定则知,方向沿x轴正方向;则整个线框
13、在x轴方向所受合力为FFC-FAD=ka2I,方向沿x轴正方向,C正确,D错误。沿y轴方向磁场分布是均匀的,可知DC边和EF边从左向右对应位置的磁感应强度都相同,又DC边和EF边的电流大小相同,方向相反,可知FDC=FEF,整个线框沿y轴方向所受合力为FDC-FEF=0,B正确。整个线框受到的合力大小为ka2I,方向沿x轴正方向,与AD、FC垂直,A错误。三、非选择题12.如图所示,两平行金属导轨间的距离l=0.40 m,金属导轨所在平面与水平面夹角=37,在导轨所在的平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0
14、.50 的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 ,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2,sin 37=0.60,cos 37=0.80。求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到的安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力。答案:(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N解析:(1)根据闭合电路欧姆定律I=ER0+r=1.5A。(2)导体棒受到的安培力大小F安=BIl=0.30N。(3)导体棒受力分析如图所示,将重力正交分解,F1=mgsin37=0.24N,F
15、1F安,根据平衡条件mgsin37+Ff=F安,解得Ff=0.06N。13.如图所示,位于同一个水平面上的两根平行金属导轨,放置在斜向左上、与水平面成角的匀强磁场中,一根质量为m的通有恒定电流I的金属条在导轨上向右运动。导轨间距离为l,金属条与导轨间的动摩擦因数为。(1)金属条以速度v做匀速运动,求磁场的磁感应强度的大小;(2)为了使金属条尽快运动距离x,可通过改变磁场的方向来实现,求改变磁场方向后,金属条运动距离x的过程中安培力对金属条所做的功。答案:(1)mgIl(sin+cos)(2)mgx1+2(sin+cos)解析:(1)对金属条受力分析,如图,F=BIl竖直方向平衡有FN+Fcos=mg,水平方向匀速运动有Fsin-Ff=0,又Ff=FN,联立解得B=mgIl(sin+cos)。(2)金属条尽快运动距离x,则加速度最大。对金属条水平方向应用牛顿第二定律有Fsin-Ff=ma,又Ff=FN=(mg-Fcos),解得a=F(sin+cos)m-g。改变磁场的方向,安培力的大小不变,方向改变。由数学知识可知,a最大时有s
