高考物理一轮总复习第10章磁场课时规范练29磁场的描述磁场对电流的作用.docx

课时规范练29磁场的描述磁场对电流的作用基础对点练1.(电流的相互作用)下图是一位同学制作的实验装置:柔软弹簧竖直悬挂,下端恰与铜片接触。当开关闭合后,弹簧时伸时缩,灯泡时明时暗。关于这个实验现象,下列说法正确的是()A.有电流通过弹簧时,各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩B.有电流通过弹簧时,各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长C.弹簧收缩与铜片分离时,通过灯泡的电流较小,灯泡暗淡D.弹簧伸长与铜片接触时,通过灯泡的电流较大,灯泡明亮2.(安培力)电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器,某同学利用饼型强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理,如图所示,相同的饼型强磁铁水平等间距放置,使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法不正确的是()A.放置强磁铁时,应保证磁铁的磁极同向B.强磁铁磁性越强,导轨平面越接近匀强磁场C.强磁铁间距越小,导轨平面越接近匀强磁场D.若全部磁铁N极向上,导体棒所受安培力水平向右3.(磁场的叠加、磁感应强度计算)(2023广东广州高三模拟)如图所示,三根长为L的平行通电直导线分别放在等腰直角三角形的三个顶点上,其中a、b处导线中的电流的方向垂直纸面向里,c处导线中的电流方向垂直纸面向外,b、c处导线中的电流大小为I,在a处产生的磁感应强度的大小均为B,a处导线中通过的电流大小为2I,则a处导线受到的安培力为()A.2BIL,方向竖直向上B.BIL,方向水平向右C.2BIL,方向竖直向上D.4BIL,方向水平向左4.(电流的相互作用)在城市建设施工中,经常需要确定地下金属管线的位置,如图所示,地下有一根金属管线平行于水平地面。有一种探测方法,首先给金属长直管线通上恒定电流I,再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作,用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点,记为A;在A点附近的地面上找到与A点磁感应强度相同的点B,连接AB并测得AB间的距离为a;在地面上过A点做垂直于AB的线段AC并测得AC间的距离为b;用测量仪测得C点的磁场方向与地面夹角为45°,由此可确定()A.地下的金属管线平行于AB,深度为bB.地下的金属管线平行于AB,深度为aC.地下的金属管线平行于AC,深度为bD.地下的金属管线平行于AC,深度为a5.(安培定则)(2022浙江名校联盟三模)一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。AB导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动,CD导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止,两棒中点O1O2连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示(A到B、D到C)方向的电流。下列说法正确的是()A.通电后AB棒仍将保持静止B.通电后AB棒将要顺时针转动(俯视)C.通电后AB棒将要逆时针转动(俯视)D.通电瞬间线段O1O2间存在磁感应强度为零的位置6.(磁感应强度的叠加)(2022湖北黄冈模拟)如图所示,四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过xOy平面,1、2、3、4直导线与xOy平面的交点成边长为2a的正方形且关于x轴和y轴对称,各导线中电流方向已标出,已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比。下列说法正确的是()A.直导线1、3之间的相互作用力为排斥力B.一垂直于纸面并从O点射入的粒子,将做匀速直线运动C.直导线1、2在O点的磁感应强度方向沿y轴正方向D.直导线2受到直导线1、3、4的作用力方向指向O点7.(磁场的叠加、磁感应强度计算)已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁场磁感应强度大小与电流强度成正比,与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示,现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上,彼此绝缘,电流方向分别由d流向h、由h流向g,则顶点a和e两处的磁感应强度大小之比为()A.23B.32C.22D.238.(安培力作用下的平衡问题)如图所示,导体棒a水平放置在倾角为45°的光滑斜坡上的P处,导体棒b固定在右侧,与a在同一水平面内,且相互平行。当两棒中均通以电流强度为I的同向电流时,导体棒a恰能在斜面上保持静止。两导体棒粗细不计,则下列说法正确的是()A.a、b两导体棒受到的安培力相同B.b棒中的电流在P处产生的磁感应强度方向向下C.将导体棒b沿虚线竖直下移到某一位置,导体棒a不可能保持静止D.将导体棒b沿虚线竖直上移到某一位置,导体棒a对斜面的压力可能不变9.(安培力的计算)(2022广东高考模拟)如图所示,两平行金属导轨所在平面与水平面的夹角=37°,导轨的一端接有电动势E=3 V、内阻r=0.5 的直流电源,两导轨间的距离l=0.4 m,在导轨所在空间内分布着磁感应强度大小B=0.5 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.1 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒接入电路的电阻R=1.0 ,导体棒恰好要滑动。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,金属导轨电阻不计。g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则ab棒与导轨的动摩擦因数为()A.0.15B.0.2C.0.25D.0.4素养综合练10.如图所示,匀强磁场方向水平向右,一根长为L的直导线,折成互相垂直等长的两部分ab和bc后放在匀强磁场中,ab段竖直,bc段与磁场平行,给导线通以大小为I的电流,导线受到的安培力为F;保持导线固定,将磁场以导线ab为轴转过90°,则导线受到的安培力大小为F'。下列说法正确的是()A.匀强磁场的磁感应强度大小为F2ILB.匀强磁场的磁感应强度大小为FILC.F'=FD.F'=2F11.质量均匀分布的直导体棒放置于四分之一的光滑圆弧轨道上,其截面如图所示。导体棒中通有电流大小为I的电流,空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场的方向竖直向上。导体棒平衡时,导体棒与圆心的连线与竖直方向的夹角为(<45°),轨道与导体棒的弹力为FN。下列说法正确的是()A.若仅将电流I缓慢增大,则逐渐减小B.若仅将电流I缓慢增大,则FN逐渐增大C.若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°,则逐渐减小D.若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°,则FN逐渐增大12.(2022山东济宁三模)电磁炮的原理如图所示,两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,导轨平面内具有垂直于导轨平面的匀强磁场,带有炮弹的金属框架垂直放在导轨上,且始终与导轨保持良好接触。已知磁场的磁感应强度大小为B,电源的内阻为r,两导轨间距为l,金属框架和炮弹的总质量为m,金属框架的电阻为R。通电后,炮弹随金属框架滑行距离s后获得的发射速度为v。不计空气阻力、金属框架与导轨间的摩擦和导轨电阻,不考虑金属框架切割磁感线产生的感应电动势,下列说法正确的是()A.匀强磁场的方向竖直向下B.金属框架受到的安培力大小为mv2sC.通过金属框架的电流为mv2sBlD.电源的电动势为mv2(R+r)2sBl答案：课时规范练29磁场的描述磁场对电流的作用1.A解析:有电流通过弹簧时,各环形电流同向,相互吸引致使弹簧收缩,故A正确,B错误;弹簧伸长与铜片接触,弹簧电阻与灯泡并联,电路中总电阻较小,干路电流较大,灯泡两端电压较小,通过灯泡的电流较小,灯泡较暗淡;弹簧收缩与铜片分离时,电路中总电阻较大,干路电流较小,灯泡两端电压较大,通过灯泡的电流较大,灯泡较明亮,故C、D错误。2.B解析:放置强磁铁时,应保证磁铁的磁极同向,并且强磁铁间距越小,导轨平面越接近匀强磁场,磁性的强弱与是否为匀强磁场无关,故A、C正确,B错误;若全部磁铁N极向上,根据左手定则,导体棒所受安培力水平向右,故D正确。本题选不正确的,故选B。3.A解析:b、c处导线中的电流在a处产生的磁感应强度的大小均为B,根据矢量的叠加规则,结合几何关系可得,a处的磁感应强度为Ba=2B,方向水平向左,再由左手定则可知,a处导线受到的安培力方向竖直向上,大小为F=2B·2IL=2BIL,故A正确。4.A解析:根据通电直导线产生的磁场特点,距离电流越近,产生的磁场磁感应强度越大,则A点距离管线最近,AB上的点均是距离管线最近的点,管线在AB的正下方,与AB平行;由几何关系可以确定A点到管线的距离为b。故A正确。5.B6.B解析:当导线电流方向相同时,电流之间表现为吸引力,直导线1、3之间的相互作用力为吸引力,故A错误;由安培定则并结合矢量叠加可知O点的磁感应强度为零,所以过O点垂直纸面的直线上各处的磁感应强度均为零,从O射入的粒子,将做匀速直线运动,故B正确;根据安培定则可知,直导线1、2在O点的磁感应强度方向沿y轴负方向,故C错误;若直导线1在直导线2处产生的安培力为F,根据力的合成可知,1、3对2处导线的安培力的合力为2F,方向背离O点,而4对2处导线产生的安培力为22F,方向指向O点,所以直导线2受到直导线1、3、4的作用力方向背离O点,故D错误。7.B解析:设正方体边长为L,由题意可知B=kIr,设其中一根长直导线的电流在e点产生的磁感应强度为B0,则e点的磁感应强度大小为Be=2B0,处于hg边的长直导线到a点的距离为2L,在a点产生的磁感应强度大小为22B0;处于dh边的长直导线到a点的距离为L,在a点产生的磁感应强度大小为B0,所以a点的磁感应强度大小为Ba=22B02+B02=62B0,因此BaBe=32,故B正确。8.C解析:a、b两导体棒受到的安培力方向相反,所以不相同,故A错误;根据右手螺旋定则,可判定b棒中的电流在P处产生的磁感应强度方向向上,故B错误;对导体棒a受力分析如图所示,它受三个力而平衡,这三个力分别是重力、支持力和导体棒b对它的吸引力,若将导体棒b沿虚线竖直下移到某一位置,导体棒b对导体棒a的吸引力将变小,吸引力沿斜面向上的分力必不能与重力沿斜面向下的分力平衡,所以导体棒a不可能保持静止,故C正确;将导体棒b沿虚线竖直上移到某一位置,同理可得吸引力在垂直于斜面方向的分力必变小,所以支持力一定变小,故D错误。9.C解析:根据闭合电路欧姆定律,可得I=ER+r,由安培力公式可得F=BIl,联立解得F=0.4N。因为mgsin=0.6N>F,所以ab棒有沿导轨下滑的运动趋势,ab棒受到的静摩擦力方向沿导轨向上,ab棒受力情况如图所示,导体棒恰好要滑动,静摩擦力等于滑动摩擦力,有Ff=FN,根据受力平衡可得mgsin=Ff+F,FN=mgcos,联立可得=0.25,故A、B、D错误,C正确。10.D解析:由题意知F=BI×12L,解得B=2FIL,故A、B错误;将磁场在水平面内转过90°,ab、bc两段受到的安培力大小均为F,互相垂直,则导线受到的安培力大小F'=2F,故C错误、D正确。11.B解析:如图甲所示,对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,若仅将电流强度I缓慢增大,安培力逐渐增大,则逐渐增大,FN逐渐增大,故A错误,B正确;如图乙所示,对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,沿垂直半径方向根据平衡条件可知Fcos=mgsin,由图乙可知,若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°,则安培力在沿垂直半径方向的分力先增大后减小,在沿半径向下的分力逐渐减小到零,后来沿半径方向向上的分力增大,所以先增大再减小,FN逐渐减小,故C、D错误。甲乙12.D解析:炮弹受到的安培力向右,通过金属框架的电流方向由外向里,根据左手定则可知匀强磁场方向为竖直向上,故A错误;炮弹滑行s后获得的发射速度为v,根据动能定理得Fs=12mv2-0,解得电磁炮受到的安培力大小为F=mv22s,故B错误;根据安培力公式F=BIl,结合F=mv22s,得通过金属框架的电流I=mv22Bls,根据闭合电路欧姆定律得电源的电动势为E=I(R+r)=mv2(R+r)2Bls,故D正确,C错误。