(新高考)高考物理一輪復習課時作業(yè)第9章第1講《磁場及其對電流的作用》(含解析)

第1講磁場及其對電流的作用時間：50分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題8分，共80分。其中1～7題為單選，8～10題為多選)1.(2021·八省聯考河北卷)如圖，兩根相互絕緣的通電長直導線分別沿x軸和y軸放置，沿x軸方向的電流為I0。已知通電長直導線在其周圍激發(fā)磁場的磁感應強度B＝keq\f(I,r)，其中k為常量，I為導線中的電流，r為場中某點到導線的垂直距離。圖中A點的坐標為(a，b)，若A點的磁感應強度為零，則沿y軸放置的導線中電流的大小和方向分別為()A.eq\f(a,b)I0，沿y軸正向 B.eq\f(a,b)I0，沿y軸負向C.eq\f(b,a)I0，沿y軸正向 D.eq\f(b,a)I0，沿y軸負向答案A解析沿x軸放置的導線中的電流在A點激發(fā)的磁感應強度大小為Bx＝keq\f(I0,b)，由安培定則可知，其方向垂直紙面向外，若A點的磁感應強度為零，則沿y軸放置的導線中的電流在A點激發(fā)的磁感應強度方向應垂直紙面向里，由安培定則可知，沿y軸放置的導線中電流方向沿y軸正向，其大小滿足By＝keq\f(I,a)＝Bx＝keq\f(I0,b)，解得I＝eq\f(a,b)I0，故A正確，B、C、D錯誤。2．如圖所示，用天平測量勻強磁場的磁感應強度。下列各選項所示的載流線圈匝數相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()答案A解析由F＝IlB知，線圈在磁場中的有效長度越大，受到的力變化就越大，A中有效長度最長，為MN，故A正確。3.(2021·八省聯考湖南卷)如圖，力傳感器固定在天花板上，邊長為L的正方形勻質導線框abcd用不可伸長的輕質絕緣細線懸掛于力傳感器的測力端，導線框與磁感應強度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強磁場中，b、d兩點位于勻強磁場的水平邊界線上。若在導線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導線框處于靜止狀態(tài)時，力傳感器的示數為F1。只改變電流方向，其他條件不變，力傳感器的示數為F2。該勻強磁場的磁感應強度大小為()A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)C.eq\f(\r(2)F2－F1,4IL) D.eq\f(\r(2)F1－F2,4IL)答案C解析線框在磁場中受到安培力的等效長度為bd＝eq\r(2)L，當電流方向為圖示方向時，由左手定則可知導線框受到的安培力豎直向上，大小為F＝eq\r(2)BIL，因此對導線框，根據平衡條件可得F1＋F＝mg；只改變電流方向，其他條件不變，則線框所受安培力豎直向下，此時有mg＋F＝F2，聯立可得B＝eq\f(\r(2)F2－F1,4IL)，故C正確。4．(2020·北京市朝陽區(qū)一模)在城市建設施工中，經常需要確定地下金屬管線的位置，如圖所示，一根金屬管線平行于水平地面。有一種探測方法，首先給金屬長直管線通上恒定電流，再用可以測量磁場強弱、方向的儀器進行以下操作：①用測量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應強度最強的某點，記為a；②在a點附近的地面上，找到與a點磁感應強度相同的若干點，將這些點連成直線EF；③在地面上過a點垂直于EF的直線上，找到磁場方向與地面夾角為45°的b、c兩點，測得b、c兩點距離為L。由此可確定()A．金屬管線在EF正下方，深度為eq\f(\r(2),2)LB．金屬管線在EF正下方，深度為eq\f(1,2)LC．金屬管線的走向垂直于EF，深度為eq\f(\r(2),2)LD．金屬管線在EF正下方，深度為L答案B解析用測量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應強度最強的某點，記為a，說明a點離電流最近；找到與a點磁感應強度相同的若干點，將這些點連成直線EF，說明這些點均離電流最近，即金屬管線應在EF正下方，畫出左側視圖，如圖所示；b、c間距為L，且磁場方向與地面夾角為45°，故金屬管線的深度為eq\f(L,2)。故B正確，A、C、D錯誤。5.(2020·山東省聊城市高三上期末)如圖所示，導體棒Ⅰ固定在光滑的水平面內，導體棒Ⅱ垂直于導體棒Ⅰ放置，且可以在水平面內自由移動(圖為俯視圖)。給導體棒Ⅰ、Ⅱ通以如圖所示的恒定電流，僅在兩導體棒之間的相互作用下，較短時間后導體棒Ⅱ出現在虛線位置。下列關于導體棒Ⅱ位置的描述可能正確的是()答案B解析由右手螺旋定則可知，導體棒Ⅰ在導體棒Ⅱ處產生的磁場方向垂直紙面向外，且離導體棒Ⅰ越遠，磁場越弱，由左手定則可知，導體棒Ⅱ所受的安培力沿導體棒Ⅰ中電流的方向，且導體棒Ⅱ左端受到的安培力大于右端受到的安培力，所以導體棒Ⅱ沿導體棒Ⅰ中電流的方向運動，且左端較右端運動顯著，故B正確。6.(2020·山東省實驗中學模擬)如圖所示，在豎直面內，固定一足夠長通電導線a，電流水平向右，空間還存在磁感應強度大小為B0、方向垂直紙面向里的勻強磁場。在通電導線a的正下方，用絕緣細線懸掛一質量為m的導線b，其長度為L，重力加速度為g，下列說法正確的是()A．若使懸掛導線b的細線不受力，需要在導線b中通入水平向左的電流B．若導線b中通入方向向右、大小為I的電流，細線恰好不受力，則導線a在導線b處產生的磁場的磁感應強度大小為eq\f(mg,IL)C．若導線b中通入方向向右、大小為I的電流，細線恰好不受力，則導線a在導線b處產生的磁場的磁感應強度大小為eq\f(mg,IL)－B0D．若導線b中通入方向向右、大小為I的電流，細線恰好不受力，此時若使b中電流反向，大小不變，則每一根細線受到導線b的拉力大小將變成eq\f(mg,2)答案C解析根據右手螺旋定則，通電導線a在b處產生的磁場方向垂直紙面向里，設磁感應強度大小為B，則導線b所在處磁場的磁感應強度大小為B0＋B，方向垂直于紙面向里。若使懸掛導線b的細線不受力，根據左手定則，需要在導線b中通入水平向右的電流I，且滿足mg＝(B＋B0)IL，解得B＝eq\f(mg,IL)－B0，故A、B錯誤，C正確；此時若使b中電流反向，大小不變，則導線b受安培力方向向下，設此時每一根細線對導線b的拉力為FT，則有2FT＝(B＋B0)IL＋mg，聯立解得FT＝mg，則每一根細線受到導線b的拉力大小將變成mg，故D錯誤。7．(2020·遼寧省遼陽市高三(下)二模)如圖所示，粗糙固定斜面的傾角為θ，整個斜面處于垂直斜面向下的勻強磁場(強弱未知)中，在斜面上有一根有效長度為L、質量為m、水平放置的導體棒，當導體棒中電流為I1和I2時，導體棒均能沿斜面勻速運動。已知電流I1、I2的方向相同且I1<I2，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．電流方向垂直紙面向里B．勻強磁場的磁感應強度大小為eq\f(2mgsinθ,I1＋I2L)C．導體棒與斜面間的動摩擦因數為eq\f(I1＋I2tanθ,I2－I1)D．可能存在一個與I1、I2大小不同的電流，使導體棒沿斜面做勻速直線運動答案B解析由題意可知通入電流I1和I2時，導體棒均能沿斜面勻速運動，I1、I2的方向相同且I1<I2，故通入電流I1時導體棒沿斜面向下運動，通入電流I2時導體棒沿斜面向上運動，導體棒受到的安培力均沿斜面向上，由左手定則知電流方向垂直紙面向外，根據平衡條件有mgsinθ＝BI1L＋μmgcosθ，mgsinθ＋μmgcosθ＝BI2L，聯立解得B＝eq\f(2mgsinθ,I1＋I2L)，μ＝eq\f(I2－I1tanθ,I1＋I2)，故B正確，A、C錯誤；因I1和I2可分別使導體棒沿斜面向下和向上勻速運動，根據磁場方向知安培力沿斜面方向，摩擦力大小不變，重力沿斜面的分力不變，故不存在其他電流能讓導體棒沿斜面勻速運動，故D錯誤。8．(2017·全國卷Ⅱ)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉軸。將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉動起來，該同學應將()A．左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉B．左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉C．左轉軸上側的絕緣漆刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉D．左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉答案AD解析裝置平面示意圖如圖所示。如圖所示的狀態(tài)，磁感線方向向上，若形成通路，線圈下邊導線中電流方向向左，受垂直紙面向里的安培力，同理，上邊導線中電流受安培力垂直紙面向外，使線圈轉動。當線圈上邊導線轉到下邊時，若仍通路，線圈上、下邊中電流方向與圖示方向相比均反向，受安培力反向，阻礙線圈轉動。若要線圈連續(xù)轉動，要求左、右轉軸只能上一側或下一側形成通路，另一側斷路。故選A、D。9．質量為m的金屬細桿置于傾角為θ的導軌上，導軌的寬度為d，桿與導軌間的動摩擦因數為μ，有電流通過桿，桿恰好靜止于導軌上，在如圖所示的A、B、C、D四個圖中，桿與導軌間的摩擦力一定不為零的是()答案CD解析A中，通電細桿可能受重力、安培力、導軌的彈力作用處于靜止狀態(tài)，如圖甲所示，所以桿與導軌間的摩擦力可能為零。B中，通電細桿可能受重力、安培力作用處于靜止狀態(tài)，如圖乙所示，所以桿與導軌間的摩擦力可能為零。C和D中，通電細桿受重力、安培力、導軌彈力作用具有下滑趨勢，故一定受到沿導軌向上的靜摩擦力，如圖丙、丁所示，所以桿與導軌間的摩擦力一定不為零。故選C、D。10．(2020·河北衡水中學三月份教學質量監(jiān)測)已知通電長直導線產生的磁場中某點的磁感應強度滿足B＝keq\f(I,r)(其中k為比例系數，I為電流強度，r為該點到直導線的距離)。現有四根平行的通電長直導線，其橫截面恰好在一個邊長為L的正方形的四個頂點上，電流方向如圖，其中A、C處導線中的電流大小為I1，B、D處導線中的電流大小為I2。已知A處導線所受的磁場力恰好為零，則下列說法正確的是()A．電流的大小關系為I1＝2I2B．四根導線所受的磁場力都為零C．正方形中心O處的磁感應強度為零D．若移走A處導線，則中心O處的磁場將沿OB方向答案ACD解析B、C、D處導線在A處的磁場方向如圖1所示，根據題意A處導線所受的磁場力恰好為零，則A處的合磁感應強度為零，即eq\r(2)keq\f(I2,L)＝keq\f(I1,\r(2)L)，則I1＝2I2，故A正確；同理可以判斷B、D處的合磁感應強度不為零，B、D處導線所受的磁場力不為零，故B錯誤；將各導線在O點的磁場方向畫出，如圖2所示，由于A、C處導線中電流相等而且到O點距離相等，則BA′＝BC′，同理BB′＝BD′，則正方形中心O處的磁感應強度為零，故C正確；若移走A處導線，則磁場BA′不存在，由于BB′＝BD′，則此時O點的磁場就是磁場BC′，即中心O處的磁場將沿OB方向，故D正確。二、非選擇題(本題共1小題，共20分)11．(2020·山西省呂梁市高三上學期一模)(20分)如圖所示，在磁感應強度B＝1.0T、方向豎直向下的勻強磁場中，有一個與水平面成θ＝37°角的導電滑軌，滑軌上放置一個可自由移動的金屬桿。已知接在滑軌中的電源電動勢E＝16V，內阻r＝1Ω。ab桿長L＝0.5m，質量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動摩擦因數μ＝0.5，滑軌與ab桿的電阻忽略不計。求：要使桿在滑軌上保持靜止，滑動變阻器R的阻值在什么范圍內變化？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)答案1Ω≤R≤21Ω解析分別畫出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析圖，如圖所示。當a