2023高考物理一轮复习课时分层作业三十一磁场及磁吃通电导线的作用力.docx

课时分层作业(三十一)磁场及磁场对通电导线的作用力基础性题组1关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致C若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点B为零D长度为L、电流为I的导线在磁场中受力为F，则磁感应强度B大于或等于2如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A竖直向上B方向垂直于ad斜向上C方向垂直于bc斜向上D为零3磁场中某区域的磁感线如图所示，则()Aa、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbBa、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<BbC同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小4如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()A.a、b、c的N极都向纸里转Bb的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转Cb、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转Db的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转5一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为()A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B从上向下看顺时针转动并远离螺线管C从上向下看逆时针转动并远离螺线管D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管6如图所示，在水平绝缘杆上用两条等长的平行绝缘丝线悬挂一质量为m的通电导体棒将导体棒放置在U形磁铁的磁场中，由于安培力的作用，当两条丝线与竖直方向均成30°角时，导体棒处于平衡状态若重力加速度为g，则关于导体棒在平衡状态时的说法正确的是()A导体棒所在处的磁感应强度处处相等B导体棒受到的安培力大小一定是mgC每条丝线对导体棒的拉力大小一定是mgD导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定是mg7如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为I0，已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度Bk，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离图中A点的坐标为(a，b)，若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为()AI0，沿y轴正向 BI0，沿y轴负向CI0，沿y轴正向 DI0，沿y轴负向82021·新高考八省市1月联考湖南卷如图，力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框abcd用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁感应强度方向垂直，线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d两点位于匀强磁场的水平边界线上若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流，导线框处于静止状态时，力传感器的示数为F1.只改变电流方向，其他条件不变，导线框仍处于静止状态，力传感器的示数为F2，该匀强磁场的磁感应强度大小为()A BC D92022·湖南浏阳一中月考(多选)一根重为G的金属棒中通以恒定电流，平放在倾角为30°的光滑斜面上，如图所示为截面图当匀强磁场的方向与斜面成60°角斜向上时，金属棒处于静止状态，此时金属棒对斜面的压力大小为FN1，保持磁感应强度的大小不变，将磁场的方向顺时针旋转角时，金属棒再次处于平衡状态，此时金属棒对斜面的压力大小为FN2，则下列说法不正确的是()A金属棒中的电流方向垂直纸面向外B金属棒受到的安培力为GC60°D综合性题组102022·西安一模在绝缘水平面上方均匀分布着方向与水平向右成60°斜向上的匀强磁场，一通有如图所示的恒定电流I的金属方棒，在安培力作用下水平向右做匀速直线运动已知棒与水平面间的动摩擦因数.若磁场方向由图示方向开始沿逆时针缓慢转动至竖直向上的过程中，棒始终保持匀速直线运动，设此过程中磁场方向与水平向右的夹角为，则关于磁场的磁感应强度的大小B与的变化关系图像可能正确的是()11(多选)如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是()A在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动B在最初的一个周期内，导线一直向左运动C在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小12如图所示，两光滑平行金属导轨间的距离L0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面的夹角37°，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场现把一个质量m0.04 kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为I1.5 A时，导体棒恰好静止，g取10 m/s2.已知sin 37°0.6，cos 37°0.8，求：(1)磁场的磁感应强度；(2)若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多少？课时分层作业(三十一)磁场及磁场对通电导线的作用力1解析：磁感应强度B是由磁场本身决定的，与试探电流元的情况无关，A错误；B的方向与电流元受力方向垂直，B错误；电流元受力还与电流和磁场方向的夹角有关，当两者平行时，电流元不受力，C错误；当电流方向与磁场方向垂直时，BFIL，当成一定夹角时，BFILsin，故B大于或等于FIL，D正确答案：D2解析：导线abcd的有效长度L0，故它受到的磁场力的合力为零，即任何闭合通电线圈在匀强磁场中受到的磁场力的合力一定为零选项D正确答案：D3解析：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小，I、L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误；由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出Ba>Bb，所以A正确，B错误答案：A4解析：由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以小磁针b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转，故B正确答案：B5解析：先由安培定则判断出通电螺线管的N、S极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示可以判断导线受磁场力后从上向下看逆时针方向转动再分析此时导线特殊位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图乙所示，导线还要靠近螺线管，所以D正确，A、B、C错误答案：D6解析：U形磁铁产生的不是匀强磁场，故导体棒所在处的磁感应强度不会处处相等，A错误；以导体棒为研究对象进行受力分析，两条丝线与竖直方向均成30°角，故导体棒所受安培力的方向与丝线垂直时，安培力最小，根据几何关系可得最小的安培力Fmg sin 30°12mg，即导体棒受到的安培力大小不一定是12mg，B错误；导体棒所受安培力等于12mg时，两条丝线的拉力的和等于32mg，每条丝线对导体棒的拉力大小都是34mg，C错误；导体棒受到重力、安培力与拉力作用，由共点力平衡的特点可知，导体棒受到的安培力与拉力的合力一定与导体棒的重力大小相等，方向相反，D正确答案：D7解析：根据右手螺旋定则可知，沿x轴的电流在A点处的磁感应强度为：B1kI0b，方向垂直于纸面向外，因为A点磁感应强度为零，所以沿y轴的电流产生的磁场垂直纸面向里，大小等于B1，有kIakI0b，解得IabI0，根据右手螺旋定则可知电流方向沿y轴正方向，故A正确答案：A8解析：线框在磁场中受到安培力的等效长度为bd2L，当电流方向为图示方向时，由左手定则可知导线框受到的安培力竖直向上，大小为F2BIL，因导线框受力平衡，可得F1Fmg，当导线框中的电流反向时，则安培力方向竖直向下，大小仍为F2BIL，此时有mgFF2，联立可得B2F2F14IL，选项C正确答案：C9.解析：本题考查左手定则、受力分析、物体的平衡等金属棒受力平衡，可知安培力垂直磁场方向斜向上，根据左手定则可知金属棒中的电流方向垂直纸面向里，选项A错误；分析金属棒受力，如图所示，沿斜面方向根据平衡条件可得FAsin 60°G sin 30°，解得金属棒受到的安培力为FA33G，选项B错误；由于安培力沿斜面方向的分力与重力沿斜面向下的分力相等，则磁场旋转后安培力方向关于斜面对称，根据几何关系可得磁场的方向顺时针旋转60°，选项C正确；根据平衡条件可得FN1G cos 30°FAsin 30°33G，FN2G cos 30°FAsin 30°233G，所以FN1FN212，选项D正确答案：AB10解析：棒受力如图所示则BIL sin (mgBIL cos )得1BILmg(sin cos )2IL3mgsin (30°)所以C正确，A、B、D错误答案：C11解析：当t0时，由左手定则可知，MN受到向右的作用力，根据F安BLI，由于B最大，故此时的安培力最大，则MN的加速度最大，随着时间的延长，磁感应强度B减小，故加速度减小，而MN的速度在增大，当B0时，加速度为0，速度最大，当B反向时，安培力也会反向，则加速度也反向，MN做减速运动，到半个周期时，MN减速到0，此时的加速度反向最大，然后MN再反向运动，到一个周期时MN又回到原出发的位置，故在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动，A正确，B错误；在最初的半个周期内，导线的加速度先减小后增大，而其速度则是先增大后减小，故C错误，D正确答案：AD12解析：(1)导体棒受力分析，建立直角坐标系如图1所示根据平衡条件得：F安mg sin 37°0，而F安BIL，解得B0.4 T(2)导体棒受力如图，建立直角坐标系如图2所示根据牛顿第二定律得：mg sin 37°F安cos 37°ma，F安BIL，解得：a1.2 m/s2即导体棒的加速度大小为1.2 m/s2，方向沿斜面向下答案：(1)0.4 T(2)1.2 m/s2，方向沿斜面向下