8.1磁场的描述及磁场对电流的作用—2021届高考物理一轮复习检测.pdf
8.1磁场的描述及磁场对电流的作用A组题组一磁感应强度及磁场的叠加1.（多选）物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是（）.A.将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F,导线长度L,通电电流I,应用公式B=,即可测得磁感应强度BB.检验电流不宜太大C.利用检验电流和运用公式B=|L只能应用于匀强磁场D,只要满足长度L很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式B=对任何磁场都适用解析 用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度L应很短，电流应很小，当垂直放置时，定义式B=适用于所有磁场，选项B、D正确.答案BD2.（单选）如图81 13所示，O处有一通电直导线，其中的电流方向垂直于纸面向里，图形abcd为以。点为同心圆的两段圆弧a和c与两个半径b和d构成的扇形，则以下说法中正确的是（.）图8-1-13A.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的B.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的C.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离。点越远，磁场越强b或d所示，且离。点越远，磁场越弱a或c所示，且离。点越远，磁场越强a或c所示，且离。点越远，磁场越弱D.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的解析 由安培定则可知，通电直导线周围的磁场磁感线是以通电导线为圆心的一些同心圆，题给通电直导线产生的磁场方向如图中a或c箭头所示，且离通电直导线越远，磁场越弱，故选项D正确.答案D3.（单选）如图8114所示，平行长直导线1、2通过相反方向的电流，电流大小相等.a、b两点 关于导线1对称，b、c两点关于导线2对称，且ab=bc,则关于a、b、c三点的磁感应强度B的说法中正确的是（）.1 12 2I i-o-o-oa!b Ic图81 14A.三点的磁感应强度相同C.a、c两点的磁感应强度大小相同，方向相反B.b点的磁感应强度最大D.a点的磁感应强度最大解析 直接画出导线1、2在a、b、c三点所产生的磁场方向，同向相加，反向相减，易知B正确.a、c两点的磁感应强度B的大小和方向均相同，但要小于b点，故A、C、D均错.答案B题组二 安培力的大小及方向判断4.（多选）彭老师在课堂上做了一个演示实验：装置如图81 15所示，在容器的中心放一个圆柱形电极，沿容器内壁边缘放一个圆环形电极，把A和B分别与电源的两极相连，然后在容器内放入 液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋转起来.王同学回去后重复彭老师的实验步骤，但液体 的旋转方向相反.造成这种现象的原因可能是，该同学在实验过程中（）.图81 A.将磁铁的磁极接反了C.电源电压变大，通过液体的电流变大15B.将直流电源的正负极接反了D.电源电压变大，通过液体的电流变小解析 由左手定则可知，若液体的旋转方向相反，则一定是将磁铁的磁极接反了或将直流电源的 正负极接反了，通过液体电流的大小会影响其转动的快慢，不会改变旋转方向，故选项正确，C、D均错误.答案ABA、B均5.（单选）一段长0.2 m、通有2.5 A电流的直导线，在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是（）.A.如果B=2 T,F一定是1 NC.如果B=4 T,F有可能是1 NB.如果F=0,B也一定为零D.如果F有最大值，通电导线一定与B平行解析 如果B=2当导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，大小为F=BIL=2X2.5X0.2 N=1N;当导线与磁场方向平行放置时，安培力F=0;当导线与磁场方向成任意夹角放置时，0F1 N,故选项A、B和D均错误；将L=9,解得仁30,故选项C正确.答案C0.2 m、I=2.5 A、B=4 T、F=1 N代入F=BILsin6.（单选）如图8-1-16,把扁平状强磁铁的N极吸附在螺丝钉的后端，让其位于磁铁中心位置.取 一节大容量干电池，让它正极朝下，把带上磁铁的螺丝钉的尖端吸附在电池正极的铁壳帽上.将 导线的一端接到电池负极，另一端轻触磁铁的侧面.此时磁铁、螺丝钉和电源就构成了一个回路，螺丝钉就会转动，这就成了一个简单的“电动机”.设电源电动势为列判断正确的是（）.E,电路总电阻为R,则下强船特巳*仆图8-1-16A.螺丝钉俯视逆时针快速转动，回路中电流I=ERB.螺丝钉俯视顺时针快速转动，回路中电流IE RC.螺丝钉俯视逆时针快速转动，回路中电流IERD.螺丝钉俯视顺时针快速转动，回路中电流I=ER解析 由左手定则判断得知，螺丝钉后端受到顺时针方向（俯视）的安培力作用，因此螺丝钉俯视顺时针快速转动；由于螺丝钉转动切割磁感线产生感应电动势，所以回路中的电流正确.答案BIMgcos 9,则通电直导线不可能静止在 斜面上，故D选项描述的磁场不符合题意.答案BC10.（单选）如图8120所示，一水平导轨处于与水平方向成45角左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动.现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间的动摩擦因数为内贝鹿）.A.金属棒所受摩擦力一直在减小B.导轨对金属棒的支持力先变小后变大C.磁感应强度先变小后变大D.金属棒所受安培力恒定不变解析 金属棒匀速运动，受力如图甲，则有N+F安sin 8=mg,F安cos 8=f=F安=81,联立a mg解得B=22ILA/1+长sin其中tan a=,即90o45,因8是从45减小到0,所以B先变a仙小后变大，金属棒所受安培力也先变小后变大,平方向的夹角是一定值，金属棒受力满足图乙,C对、D错；将N与f合成一个力F,则F与水F安顺时针变化，力F一直在增大，所以金属棒所受摩擦力及导轨对金属棒的支持力一直在增大，A、B错.甲 乙答案C11.（单选）如图8121所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L=1 m.PM间接有一 个电动势E=6 V,内阻r=1 Q的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M=0.3 kg棒与导轨的动摩擦因数2为 尸0.5（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10 m/s）,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能是().图8-1-21A.2QC.5QB.4QD.6Q解析 若电阻最大，电路电流最小，安培力就最小，由平衡条件有：IminBL+pmgMg,再由闭合 电路欧姆定律，Imin=E-,可得滑动变阻器连入电路的阻值最大值Rmax=5Q,所以滑动变阻r Rmax器连入电路的阻值不可能的是6 Q选项D不可能.若电阻最小，电路电流最大，安培力就最大，由平衡条件有：I BL=Mg+ji mg再由闭合电路欧姆定律,Imax二 一E-,可得滑动变阻器连入rmaxRmin电路的阻值最小值Rmin=2 Q所以A、B、C是可能的.答案D12.（多选）光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L=20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m=60 g、电阻R=1 Q、长为L的导体 棒ab,用长也为L的绝缘细线悬挂，如图8-1-22所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁 感应强度B=0.5 T,当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成仁53。角，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，导轨电阻不计，sin 53=0.8,g=10 m/sU().A.磁场方向一定竖直向下B.电源电动势E=3.0 VC.导体棒在摆动过程中所受安培力F=3 ND.导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J解析 导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A对；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知BIL Lsin 9-mgL(1cos。=0,代人数值得导体棒中的电流为I=3 A,由E=IR得电源电动势E=3.0 V,B对；由F=BIL得导 体棒在摆动过程中所受安培力F=0.3 N,C错；由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中 产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量 正的和，即亚=Q+AE,而AE=mgL(1 cos 0)=0.048 J,D错.答案AB13.小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为8123所示.在该实GI,磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计.直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力 计的读数为G2,铜条在磁场中的长度为L.桐条B图8-1-23(1)判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大.(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小.解析(1)铜条未接入电路时：磁铁平衡，GI=M磁铁g铜条匀速运动时：磁铁与铜条整体处于平衡状态,G2=(M磁铁+M铜条)g对铜条AB:匀速下落平衡F安=乂铜条g由、可知G2Gl由式可知安培力方向与重力方向相反，竖直向上.(2)对铜条组成的回路：E=BLv=IR铜条受到的安培力F安=81由可得F安=62 61由得：磁感应强度大小B=Lj-VGGLR答案(1)安培力万向竖直向上1G2-G1RG2G1(2)F安=仃2 G1,B=1J-v-14.如图8124所示，在倾角为430的斜面上，固定一宽L=0.25 m的平行金属导轨，在导轨 上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E=12 V,内阻r=1 Q,一质量m=20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感应强度B=0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的，取g=10 m/s2,要保持金属棒在导轨上静止，求:图8-1-24(1)金属棒所受到的安培力的大小.通过金属棒的电流的大小.(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值.解析(1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示则F安=mgsin 30；代入数据得F安=0.1 N.(2)由F安=81,得I=W=0.5 A.BL设滑动变阻器接入电路的阻值为R0,根据闭合电路欧姆定律得：E=I(R0+r)解得R0=E r=23Q.答案(1)0.1 N(2)0.5 A(3)23 Q
