2022年【2021优化探究一轮复习习题】第8章-第1讲磁场的描述磁场对电流的作用

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1、优秀学习资料欢迎下载随堂反馈 1(多选)(2015 高考全国卷)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解析：任何磁体均具有两个磁极，故A 错指南针之所以能指向南北，是因为指南针的两个磁极受到磁场力的作用，这说明地球具有磁场，即B 正确放在指南针附近的铁块被磁化后，反过来会影响指南针的指向，即C 正确通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有磁场力的作用，会使指南针发生偏转，故D 错答案：BC 2(2016 温州十

2、校联合体)关于电场和磁场，以下说法正确的是()A电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感应强度一定为零B电场中某点的电场强度的方向与放在该点的试探电荷所受电场力方向相同C磁场中某点的磁感应强度的方向与放在该点通电导线受力方向相同D试探电荷在电场中某点不受电场力的作用，则该点的电场强度一定为零解析：电流在磁场中的受力与方向有关，故电流在磁场中某位置受到的磁场力为零不能说明该位置的磁感应强度为零，A 错误电场中某点的电场强度的方向，与放在该点的正试探电荷所受电场力方向相同，与负试探电荷所受电场力方向相反，而题目中试探电荷没有明确电性，B 错误根据左手定则，磁感应强度的方向与安培力的方向垂直，C

3、 错误由电场的基本性质可知，若放入电场中某位置的电荷受到的电场力为零，则该位置电场强度一定为零，D 正确答案：D 3.如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和 I2，且 I1I2；a、b、c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c 与两导线共面；b 点在两导线之间，b、d 的连线与导线所在平面垂直磁感应强度可能为零的点是名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 1 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载()Aa 点Bb 点Cc点Dd 点解析：画出 a、b、c、d 的磁感线的分布图，又I1I2，故该点距 I1距离应比 I2大，故 C 正确，A、

4、B、D 错误答案：C 4(2016 杭州模拟)在两个倾角均为的光滑斜面上，放有两个相同的金属棒，分别通有电流 I1和 I2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图所示，两金属棒均处于平衡状态两种情况下的电流之比I1I2为()Asin B1sin Ccos D1cos 解析：以题图甲中导体棒为研究对象，受力分析如图a 所示由平衡条件知 F甲mgtan ，又因 F甲BI1L，所以 I1mgtan BL.名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 2 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载以题图乙中导体为研究对象，受力分析如图b 所示，解得 F乙mgsin ，又因 F乙BI2L，故

5、 I2mgsin BL，所以 I1 I21cos，选项 D 正确答案：D 5.如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O 点为圆弧的圆心两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图，大小为 0.5 T 质量为 0.05 kg、长为 0.5 m 的金属细杆置于金属轨道上的M 点当在金属细杆内通以电流强度为 2 A 的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动已知N、P 为导轨上的两点，ON 竖直、OP 水平，且 MN OP 1 m，g 取 10 m/s2，则()A金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2B金属细杆运动到P 点时的速度大小为5 m/s C金属细杆运动到P 点时

6、的向心加速度大小为10 m/s2D金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N 解析：金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小 F安BIL0.520.5 N0.5 N，金属细杆开始运动时的加速度大小为aF安m10 m/s2，选项 A 错误；对金属细杆从 M 点到 P 点的运动过程进行分析，安培力做功 W安F安(MN OP)1 J，重力做功 WGmg ON 0.5 J，由动能定理得 W安WG12mv2，解得金属细杆运动到P 点时的速度大小为v20 m/s，选项 B 错误；金属细杆运动到 P 点时的向心加速度大小为av2r20 m/s2，选项 C 错误；在 P点金属细杆在水平方

7、向上受到轨道水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安，由牛顿第二定律得FF安mv2r，解得 F1.5 N，每一条轨道对金属细杆的作用力大小为 0.75 N，由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为 0.75 N，选项 D 正确名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 3 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载答案：D 课时作业 一、单项选择题1(2016 南京模拟)在磁场中的某一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样 下列几幅图表现的是导线受的力F 与通过的电流 I 的关系，a、b 分别代表

8、一组 F、I 的数据，其中正确的是()解析：磁感应强度是由磁场本身性质决定的，在磁场中的某一位置，磁感应强度应是定值，所以导线受的力F 与通过的电流 I 的关系图象中的图线应是过原点的一条直线，故只有选项C 正确答案：C 2(2014 高考新课标全国卷)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直，选项A错，B 正确；安培力的大小FBILsin 与直导线

9、和磁场方向的夹角有关，选项C 错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力的大小变为原来的一半，若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来的22，因此安培力大小不一定是原来的一半，选项D 错误答案：B 3.如图所示，M、N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，MOP60.在 M、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 4 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载的恒定电流，方向如图所示，这时 O 点的磁感应

10、强度大小为B1.若将 M 处长直导线移至 P 处，则 O 点的磁感应强度大小为B2，那么 B2与 B1之比为()A.31 B32 C11 D12 解析：如图所示，当通有电流的长直导线在M、N 两处时，根据安培定则可知，二者在圆心 O 处产生的磁感应强度的大小都为B12；当将 M 处长直导线移到 P 处时，两直导线在圆心O 处产生的磁感应强度的大小也为B12，作平行四边形，由图中的几何关系，可得cos 30 B22B12B2B132，故选项 B 正确，选项 A、C、D错误答案：B 4.(2016 唐山模拟)将长为 L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直于纸面向外、大小为 B 的匀强磁场中，两端点

11、A、C 连线竖直，如图所示若给导线通以由A到 C、大小为 I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是()AILB，水平向左BILB，水平向右C.3ILB，水平向右D3ILB，水平向左解析：弧长为 L，圆心角为 60，则弦长 AC3L.导线受到的安培力FBI AC3BIL.由左手定则可知，导线受到的安培力方向水平向左答案：D 名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 5 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载5.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示 当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往

12、下看()A圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁解析：根据环形电流周围的磁场分布并结合左手定则可知，圆环右侧部分受到的安培力向里，左侧部分受到的安培力向外，所以从上往下看圆环逆时针转动再将转动 90 后的通电圆环等效成一个小磁针，则N 极在左，S极在右，根据同极相互排斥异极相互吸引可知，圆环靠近磁体，C 正确答案：C 6.(2016 石家庄质检)如图所示，质量为 m 的导体棒 ab 垂直圆弧形金属导轨MN、PQ 放置，导轨下端接有电源，导体棒与导轨接触良好，不计一切摩擦现欲使导体棒静止在导轨上则下列方法可行的是()A施加一个沿 a

13、b 方向的匀强磁场B施加一个沿 ba 方向的匀强磁场C施加一个竖直向下的匀强磁场D施加一个竖直向上的匀强磁场解析：施加一个沿 ab 方向的匀强磁场或ba 方向的匀强磁场，导体棒都不受安培力，不可能静止在导轨上，则A、B 错；由 b 看向 a 时，施加一个竖直向下的匀强磁场，由左手定则可知导体棒所受安培力方向水平向右，可能静止在导轨上，则 C 对；由 b 看向 a 时，施加一个竖直向上的匀强磁场，由左手定则可知，导名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 6 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载体棒所受安培力方向水平向左，不可能静止在导轨上，则D 错答案：C 7.(20

14、16 唐山调研)如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为 B，导轨宽度为 L，一端与电源连接一质量为m 的金属棒 ab 垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数 33，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为()A37B30C45D60解析：本题考查通电导体棒在磁场中的平衡问题由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成 角，则有 BILcos (mgBILsin )整理得 BILmgcos sin 电流有最小值，就相当于安培力有最小值，由数学知识解

15、得 30，则 A、C、D 错，B 对答案：B 8.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m 的金属棒 MN，棒与导轨间的动摩擦因数为，现从 t0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即Ikt，其中 k为正恒量若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中正确的是()名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 7 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载解析：当 FfBIL BLkt mg 时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，棒所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为FfBLkt；当棒停止运

16、动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为Ffmg，C 正确答案：C 9.(2016 昆明调研)如图所示，两平行光滑金属导轨MN、PQ 间距为 l，与电动势为 E、内阻不计的电源相连质量为m、电阻为 R 的金属棒 ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为，回路其余电阻不计为使ab 棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为()A.mgREl，水平向右B.mgRcos El，垂直于回路平面向上C.mgRtan El，竖直向下D.mgRsin El，垂直于回路平面向下解析：以导体棒为研究对象，受力分析如图所示，由金属棒ab 受力分析可知，为使 ab 棒静止，ab

17、受到沿斜面向上的安培力作用时，安培力最小，此时对应的磁感应强度也就最小，由左手定则可知此时磁场方向垂直于回路平面向下，再由平衡关系可知 IlBmgsin ，其中 IER，可得磁感应强度 BmgRsin El，对比各选项可知，选 D.名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 8 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载答案：D 二、多项选择题10.(2016 苏州联考)如图所示，质量为m、长为 L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中当导线中通以沿x 正方向的电流 I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，则磁感应强度的方向和大小可能为()Az正向，mgIL

18、tan By 正向，mgILCz负向，mgILtan D沿悬线向上，mgILsin 解析：若磁感应强度方向为沿y 正向，所受安培力沿z 正向，大小等于mg，即BILmg，解得磁感应强度大小为mgIL，选项B 正确若磁感应强度方向为沿z负向，所受安培力沿 y 正向，大小 BILmgtan ，解得磁感应强度大小为mgILtan ，选项 C 正确同理，可判断A、D 错误答案：BC 三、非选择题11.(2016 广州模拟)电动势 E3 V，电源内阻及导轨电阻不计匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度 B1 T，导轨宽度 L0.2 m 导体棒 ab 的电阻 R6 ，质量 m10 g，垂直放在导轨上并接触良

19、好，求合上开关的瞬间：(1)金属棒受到安培力的大小和方向(2)金属棒的加速度解析：(1)闭合开关的瞬间，回路中的电流IER36A0.5 A 名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 9 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载ab 棒所受安培力F安BIL0.1 N 由左手定则知方向水平向右(2)由牛顿第二定律知F安ma解得 aF安m10 m/s2方向水平向右答案：(1)0.1 N水平向右(2)10 m/s2，方向水平向右12.(2015 高考全国卷)如图所示，一长为 10 cm 的金属棒 ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，

20、方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘 金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为 2.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b 到 a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为 l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2k l1mg式中，m为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g 是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了 l20.3 cm，由名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 10 页，共 11 页 -优秀学习资料欢迎下载胡克定律和力的平衡条件得2k(l1 l2)mgF由欧姆定律有 EIR式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻联立式，并代入题给数据得m0.01 kg答案：竖直向下0.01 kg 名师归纳总结 精品学习资料 -精心整理归纳 精选学习资料 -第 11 页，共 11 页 -