(京津鲁琼版)2022版高考物理总复习第九章第1节磁场的描述磁场对电流的作用检测(含解析).pdf

京津鲁琼版京津鲁琼版 20222022 版高考物理版高考物理总复习第九章第总复习第九章第1 1节磁场的描述节磁场的描述磁场对电流的作用检测含解磁场对电流的作用检测含解析析磁场的描述磁场的描述 磁场对电流的作用磁场对电流的作用(建议用时：建议用时：4040 分钟分钟)【A A 级级根底题练熟快】根底题练熟快】1.1.如下图，为某种用来束缚原子的如下图，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，磁场的磁感线分布情况，以以O O点点(图中白图中白点点)为坐标原点，为坐标原点，沿沿z z轴正方向磁感应强度轴正方向磁感应强度B B大小大小的变化最有可能为的变化最有可能为()解析：选解析：选C.C.根据磁感线的疏密表示磁感应强根据磁感线的疏密表示磁感应强度的大小可知，以度的大小可知，以O O点点(图中白点图中白点)为坐标原点，为坐标原点，沿沿z z轴正方向磁感应强度轴正方向磁感应强度B B大小的变化最有可能大小的变化最有可能为图为图 C.C.2 2(2022唐山模拟(2022唐山模拟)将长为将长为L L的导线弯成六分之一圆弧，固定于的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直纸面向外、大小为垂直纸面向外、大小为B B的匀强磁场中，两端点的匀强磁场中，两端点A A、C C连线竖直，如下图假设给导线通以由连线竖直，如下图假设给导线通以由A A到到-2-2-C C、大小为大小为I I的恒定电流，的恒定电流，那么导线所受安培力的那么导线所受安培力的大小和方向是大小和方向是()A AILBILB，水平向左，水平向左B BILBILB，水，水平向右平向右3 3ILBILBC.C.，水平向右，水平向右3 3ILBILBD.D.，水平向左，水平向左解析：选解析：选 D.D.弧长为弧长为L L，圆心角为，圆心角为 6060，那么，那么3 3L L3 3ILBILB弦长弦长ACAC，导线受到的安培力，导线受到的安培力F FBIlBIl，由左手定那么可知，导线受到的安培力方向水平由左手定那么可知，导线受到的安培力方向水平向左向左3 3(多项选择)(2022高考海南卷多项选择)(2022高考海南卷)如图如图(a)(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音俯视图音俯视图(b)(b)表示处于辐射状磁场中的线圈表示处于辐射状磁场中的线圈(线线圈平面即纸面圈平面即纸面)磁场方向如图中箭头所示，磁场方向如图中箭头所示，在图在图(b)(b)中中()-3-3-A A当电流沿顺时针方向时，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里的方向垂直于纸面向里B B当电流沿顺时针方向时，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外的方向垂直于纸面向外C C当电流沿逆时针方向时，当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里的方向垂直于纸面向里D D当电流沿逆时针方向时，当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外的方向垂直于纸面向外解析：选解析：选BC.BC.将环形导线分割成无限个小段，将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，那么根据左手定那么，当每一小段看成直导线，那么根据左手定那么，当电流顺时针时，导线的安培力垂直纸面向外，应电流顺时针时，导线的安培力垂直纸面向外，应选项选项 A A 错误，选项错误，选项 B B 正确；当电流逆时针时，根正确；当电流逆时针时，根据左手定那么可以知道安培力垂直纸面向里，应据左手定那么可以知道安培力垂直纸面向里，应选项选项 C C 正确，选项正确，选项 D D 错误错误4 4(多项选择多项选择)(202)(2022山西重点中学联考2山西重点中学联考)在赤道附近水平放置一根长在赤道附近水平放置一根长L L的直导线，导线中的直导线，导线中-4-4-通有恒定电流通有恒定电流I I，地磁场在赤道的磁感应强度为，地磁场在赤道的磁感应强度为B B，假设不考虑磁偏角的影响，假设不考虑磁偏角的影响，那么地磁场对该导那么地磁场对该导线的作用力大小及方向可能是线的作用力大小及方向可能是()A A0 0C CBILBIL，向西，向西B.B.D.D.BILBIL2 2，竖直向下，竖直向下，向东，向东BILBIL3 3解析：选解析：选 AB.AB.当水平通电直导线与磁场方向当水平通电直导线与磁场方向平行时，地磁场对通电导线的作用力为零，选项平行时，地磁场对通电导线的作用力为零，选项A A 正确；当水平通电直导线与磁场方向垂直时，正确；当水平通电直导线与磁场方向垂直时，地磁场对通电导线的作用力大小为地磁场对通电导线的作用力大小为BILBIL，且为最，且为最大值；大值；当水平通电直导线与磁场方向成一夹角时，当水平通电直导线与磁场方向成一夹角时，地磁场对通电导线的作用力大小应介于地磁场对通电导线的作用力大小应介于 0 0 和和BILBIL之间，方向均沿竖直方向，选项之间，方向均沿竖直方向，选项 B B 正确，正确，C C、D D 错错误误5 5(2022成都石室中学模拟(2022成都石室中学模拟)如下图，如下图，一个一个边长为边长为L L的正方形金属框竖直放置，各边电阻相的正方形金属框竖直放置，各边电阻相同，金属框放置在磁感应强度大小为同，金属框放置在磁感应强度大小为B B、方向垂、方向垂-5-5-直于金属框向里的匀强磁场中，直于金属框向里的匀强磁场中，假设假设A A、B B两端与两端与导线相连，由导线相连，由A A到到B B通以方向如下图的电流通以方向如下图的电流(由由A A点流入，从点流入，从B B点流出点流出)，流过，流过ABAB边的电流为边的电流为I I，那那么么金属金属 框受框受 到到的安的安 培力培力 大大小和小和 方向方向 分分别为别为()4 4A A2 2BILBIL，竖直向下，竖直向下B.B.BILBIL，竖直向上，竖直向上3 3C CBILBIL，竖直向上，竖直向上3 3D.D.BILBIL，竖直向下，竖直向下4 4解析：解析：选选 B.B.设流过设流过DCDC边的电流为边的电流为I I，根据根据并联电路知识有并联电路知识有I I33R RIRIR，得，得I I，ADAD、3 3I IBCBC边所受的安培力的合力为零，边所受的安培力的合力为零，DCDC边中的电流方边中的电流方向向右，根据左手定那么可知，向向右，根据左手定那么可知，DCDC边所受安培力边所受安培力1 1方向向上，大小为方向向上，大小为F FDCDCB B L LBILBIL，ABAB边所边所3 33 3受的安培力方向向上，大小为受的安培力方向向上，大小为F FABABBILBIL，所以金，所以金-6-6-I I4 4属框受到的安培力为属框受到的安培力为F F安安F FDCDCF FABABBILBIL，方向竖方向竖3 3直向上，应选项直向上，应选项 B B 正确正确6 6(多项选择)(2022陕西咸阳模拟多项选择)(2022陕西咸阳模拟)如下如下图，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形图，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来处于静止状态，此时磁铁对水平面磁铁连接起来处于静止状态，此时磁铁对水平面的压力为的压力为F FN1N1.现在磁铁左上方位置固定一导体棒，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，在导体棒中通以垂直纸面向里的电流瞬间，磁铁在导体棒中通以垂直纸面向里的电流瞬间，磁铁对水平面的压力变为对水平面的压力变为F FN2N2，同时出现其他变化，那，同时出现其他变化，那么以下说法正确的选项是么以下说法正确的选项是()A A弹簧长度将变长弹簧长度将变长B B弹簧长度将变短弹簧长度将变短C CF FN1N1 F FN2N2D DF FN1N1 F FN2N2，选项，选项 B B、C C 正确，正确，A A、D D 错误错误7 7(多项选择多项选择)图中装置可演示磁场对通电导图中装置可演示磁场对通电导线的作用电磁铁上、下两磁极之间某一水平面线的作用电磁铁上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，内固定两条平行金属导轨，L L是置于导轨上并与是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆当电磁铁线圈两端导轨垂直的金属杆当电磁铁线圈两端a a、b b，导，导轨两端轨两端e e、f f，分别接到两个不同的直流电源上时，分别接到两个不同的直流电源上时，L L便在导轨上滑动便在导轨上滑动 以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是()A A假设假设a a接正极，接正极，b b接负极，接负极，e e接正极，接正极，f f接负极，那么接负极，那么L L向右滑动向右滑动B B假设假设a a接正极，接正极，b b接负极，接负极，e e接负极，接负极，f f接正极，那么接正极，那么L L向右滑动向右滑动C C假设假设a a接负极，接负极，b b接正极，接正极，e e接正极，接正极，f f接负极，那么接负极，那么L L向左滑动向左滑动D D假设假设a a接负极，接负极，b b接正极，接正极，e e接负极，接负极，f f接正极，那么接正极，那么L L向左滑动向左滑动-8-8-解析：选解析：选BD.BD.假设假设a a接正极，接正极，b b接负极，电磁接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，铁磁极间磁场方向向上，e e接正极，接正极，f f接负极，由接负极，由左手定那么判定金属杆所受安培力向左，那么左手定那么判定金属杆所受安培力向左，那么L L向左滑动，向左滑动，A A 选项错误，选项错误，同理判定同理判定 B B、D D 选项正确，选项正确，C C 选项错误选项错误8 8(多项选择多项选择)通有电流的导通有电流的导线线L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4处在同一平面处在同一平面(纸纸面面)内，放置方式及电流方向如图甲、乙所示，其内，放置方式及电流方向如图甲、乙所示，其中中L L1 1、L L3 3是固定的，是固定的，L L2 2、L L4 4可绕垂直纸面的中心轴可绕垂直纸面的中心轴O O转动，那么以下判定正确的选项是转动，那么以下判定正确的选项是()A AL L2 2绕轴绕轴O O按顺时针转动按顺时针转动B BL L2 2绕轴绕轴O O按逆时针转动按逆时针转动C CL L4 4绕轴绕轴O O按顺时针转动按顺时针转动D DL L4 4绕轴绕轴O O按逆时针转动按逆时针转动解析：选解析：选 BC.BC.题图甲中由右手螺旋定那么可题图甲中由右手螺旋定那么可知导线知导线L L1 1上方磁场垂直纸面向外，且离导线上方磁场垂直纸面向外，且离导线L L1 1的的距离越近，磁场越强，导线距离越近，磁场越强，导线L L2 2上每一小局部受到上每一小局部受到的安培力方向均水平向右，但的安培力方向均水平向右，但O O点下方局部安培点下方局部安培-9-9-力较大，所以力较大，所以L L2 2绕轴绕轴O O按逆时针转动，按逆时针转动，A A 错误，错误，B B正确；正确；图乙中图乙中O O点上方导线点上方导线L L4 4所受安培力向右，所受安培力向右，O O点下方导线点下方导线L L4 4所受安培力向左，即所受安培力向左，即L L4 4绕轴绕轴O O按顺按顺时针转动，时针转动，C C 正确，正确，D D 错误错误【B B 级级能力题练稳准】能力题练稳准】9 9(2022河南开封模拟(2022河南开封模拟)如下如下图，在倾角为图，在倾角为的光滑斜面上，垂的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为直纸面放置一根长为L L、质量为质量为m m的直导体棒的直导体棒 当当导体棒中的恒定电流导体棒中的恒定电流I I垂直于纸面向里时，欲使垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度中，当外加匀强磁场的磁感应强度B B的方向在纸的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于关于B B的大小变化的大小变化，以下说法正确的选项是，以下说法正确的选项是()A A逐渐增大逐渐增大B B逐渐减逐渐减小小C C先增大后减小先增大后减小D D先减小后增大先减小后增大-10-10-解析：选解析：选 D.D.对导体棒受力分析，对导体棒受力分析，受重力受重力G G、支持力、支持力F FN N和安培力和安培力F FA A，三，三力平衡，合力为零，将支持力力平衡，合力为零，将支持力F FN N和安和安培力培力F FA A合成，合力与重力相平衡，如图合成，合力与重力相平衡，如图从图中可以看出，安培力从图中可以看出，安培力F FA A先变小后变大，先变小后变大，由于由于F FA ABILBIL，其中电流其中电流I I和导体棒的长度和导体棒的长度L L均不均不变，故磁感应强度先减小后增大；应选变，故磁感应强度先减小后增大；应选 D.D.1010(多项选择多项选择)光滑平行导轨水平光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关放置，导轨左端通过开关 S S 与内阻不与内阻不计、电动势为计、电动势为E E的电源相连，右端与半径为的电源相连，右端与半径为L L2020 cmcm 的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m m6060g g、电阻、电阻R R1 1、长为、长为L L的导体棒的导体棒abab，用长也为，用长也为L L的绝缘细线悬挂，如下图，系统空间有竖直方的绝缘细线悬挂，如下图，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度向的匀强磁场，磁感应强度B B0.5 T0.5 T，当闭合开，当闭合开关关 S S 后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成细线与竖直方向成5353，摆动过程中导体棒，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态(不考不考-11-11-虑导体棒切割的影响虑导体棒切割的影响)，导轨电阻不计，导轨电阻不计，sinsin 53530.80.8，g g10 m/s10 m/s 那么那么()A A磁场方向一定竖直向下磁场方向一定竖直向下B B电源电动势电源电动势E E3.0 V3.0 VC C导体棒在摆动过程中所受安培力导体棒在摆动过程中所受安培力F F3 N3 ND D导体棒在摆动过程中电源提供的电能为导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J0.048 J解析：选解析：选 AB.AB.导体棒向右沿圆弧摆动，说明导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定那么知该磁场方向受到向右的安培力，由左手定那么知该磁场方向一定竖直向下，一定竖直向下，A A 正确；导体棒摆动过程中只有正确；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知安培力和重力做功，由动能定理知BILBILL LsinsinmgLmgL(1(1coscos)0 0，代入数值得导体棒中的电，代入数值得导体棒中的电流为流为I I3 A3 A，由，由E EIRIR得电源电动势得电源电动势E E3.0 V3.0 V，B B 正确；由正确；由F FBILBIL得导体棒在摆动过程中所受安得导体棒在摆动过程中所受安培力培力F F0.3 N0.3 N，C C 错误；由能量守恒定律知电源错误；由能量守恒定律知电源提供的电能提供的电能W W等于电路中产生的焦耳热等于电路中产生的焦耳热Q Q和导体和导体棒重力势能的增加量棒重力势能的增加量E E的和，的和，即即W WQ QE E，而而E EmgLmgL(1(1coscos)0.048 J0.048 J，D D 错误错误-12-12-2 21111如下图，水平导轨间距为如下图，水平导轨间距为L L0.5 m0.5 m，导，导轨电阻忽略不计；导体棒轨电阻忽略不计；导体棒abab的质量的质量m m1 kg1 kg，电，电阻阻R R0 00.90.9，与导轨接触良好；电源电动势，与导轨接触良好；电源电动势E E1010 V V，内阻，内阻r r0.10.1，电阻，电阻R R4 4；外加匀；外加匀强磁场的磁感应强度强磁场的磁感应强度B B5 5 T T，方向垂直于，方向垂直于abab，与，与导轨平面成夹角导轨平面成夹角5353；abab与导轨间的动摩擦与导轨间的动摩擦因数为因数为0.5(0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦设最大静摩擦力等于滑动摩擦力力)，定滑轮摩擦不计，线对，定滑轮摩擦不计，线对abab的拉力为水平方的拉力为水平方向，向，重力加速度重力加速度g g1010 m/sm/s，abab处于静止状态处于静止状态 sinsin53530.80.8，cos 53cos 530.6.0.6.求：求：2 2(1)(1)通过通过abab的电流大小和方向；的电流大小和方向；(2)(2)abab受到的安培力大小；受到的安培力大小；(3)(3)重物重力重物重力G G的取值范围的取值范围E E解析：解析：(1)(1)I I2 A2 AR RR R0 0r r方向为方向为a a到到b b.-13-13-(2)(2)F FBILBIL5 N.5 N.(3)(3)导体棒导体棒abab受力如受力如有有f fm m(mgmgF Fcoscos3.5 N3.5 N当最大静摩擦力方向向右时当最大静摩擦力方向向右时下图下图5353 )F FT TF Fsin 53sin 53f fm m0.5 N0.5 N当最大静摩擦力方向向左时当最大静摩擦力方向向左时F FT TF Fsinsin 5353f fm m7.5 N7.5 N所以所以 0.5 N0.5 NG G7.5 N.7.5 N.答案：答案：(1)2 A(1)2 Aa a到到b b(2)5 N(2)5 N(3)0.5 N(3)0.5 NG G7.5 N7.5 N1212(2022济南模拟(2022济南模拟)如下图，金属梯形框如下图，金属梯形框架导轨放置在竖直平面内，顶角为架导轨放置在竖直平面内，顶角为，底边，底边abab长为长为l l，垂直于梯形平面有一个磁感应强度大小，垂直于梯形平面有一个磁感应强度大小为为B B的匀强磁场在导轨上端再放置一根水平金的匀强磁场在导轨上端再放置一根水平金属棒属棒cdcd，其质量为，其质量为m m，导轨上接有电源，使，导轨上接有电源，使abcdabcd构成回路，回路电流恒为构成回路，回路电流恒为I I，cdcd棒恰好静止金棒恰好静止金属棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力属棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力-14-14-加速度为加速度为g g，求：，求：(1)(1)cdcd棒所受的安培力；棒所受的安培力；(2)(2)cdcd棒与棒与abab边之间高度差边之间高度差h h.解析：解析：(1)(1)由平衡条件知，由平衡条件知，F Fcdcdmgmg，方向竖直，方向竖直向上向上(2)(2)设金属棒的长度为设金属棒的长度为d d，那么，那么BIdBIdmgmg，可，可mgmg得得d dBIBI设设abab边与边与O O点的垂直距离为点的垂直距离为H Hl lH H由几何关系知，由几何关系知，d dH Hh hlhlh解得：解得：H Hd dl l1 1l l2 2在三角形在三角形OabOab中，中，tantan2 2H H-15-15-mgmgl lBIBI联立解得联立解得h h.2tan2tan2 2答案：答案：(1)(1)F Fcdcdmgmg，方向竖直向上，方向竖直向上mgmgl lBIBI(2)(2)2tan2tan2 2-16-16-