2024屆高三物理復(fù)習(xí)小練習(xí)(三十四)　磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用（解析版）

2024屆高三一輪復(fù)習(xí)小練(三十四)磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用1．(2021年8省聯(lián)考·湖北卷)一長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中的電流為I。下列說(shuō)法正確的是()A．通電直導(dǎo)線受到安培力的大小為ILBB．無(wú)論通電直導(dǎo)線如何放置，它都將受到安培力C．通電直導(dǎo)線所受安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面D．安培力是載流子受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以安培力對(duì)通電直導(dǎo)線不做功解析：選C只有當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電直導(dǎo)線受到安培力的大小才等于ILB，A錯(cuò)誤；當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受安培力，B錯(cuò)誤；通電直導(dǎo)線所受安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面，選項(xiàng)C正確；安培力是載流子受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，安培力對(duì)通電直導(dǎo)線能做功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．如圖所示是通有恒定電流的環(huán)形線圈和螺線管的磁感線分布圖。若通電螺線管是密繞的，下列說(shuō)法正確的是()A．電流越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．螺線管越長(zhǎng)，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)C．螺線管直徑越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．磁感線畫(huà)得越密，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)解析：選B通電螺線管匝數(shù)越多，管道越長(zhǎng)，其內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)，與電流大小無(wú)關(guān)，與如何畫(huà)磁感線無(wú)關(guān)，螺線管直徑越大，其中心磁場(chǎng)會(huì)比較弱，不能看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，因此A、C、D錯(cuò)誤，B正確。3.如圖所示，兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行直導(dǎo)線P、Q固定在水平面上，整個(gè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)導(dǎo)線中通入圖中所示方向相反、大小相等的電流I時(shí)，兩導(dǎo)線所受安培力均為零。現(xiàn)將導(dǎo)線Q中的電流反向，大小不變，導(dǎo)線P受到的安培力為()A．BILB．2BILC．3BILD．4BIL解析：選B導(dǎo)線P所受安培力為零，由安培力公式F＝B合IL可知，P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，因此Q在P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，即Q在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，大小為B；當(dāng)Q中的電流反向、大小不變時(shí)，由安培定則可知，Q中的電流在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，仍為B，方向豎直向上，P處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，此時(shí)導(dǎo)線P受到的安培力F′＝2BIL，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。4．(2021年8省聯(lián)考·重慶卷)如圖所示，兩根相同的豎直懸掛的彈簧，上端固定，下端連接一質(zhì)量為40g的金屬導(dǎo)體棒。部分導(dǎo)體棒處于邊界寬度為d＝10cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。導(dǎo)體棒通入4A的電流后靜止時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量是未通電時(shí)的1.5倍。若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，導(dǎo)體棒一直保持水平，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(取重力加速度g＝10m/s2)()A．0.25TB．0.5TC．0.75TD．0.83T解析：選B未通電時(shí)，導(dǎo)體棒的重力與兩彈簧的彈力相等，根據(jù)平衡條件可知mg＝2kx，通電后，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)閺挠蚁蜃?，根?jù)左手定則可知安培力方向豎直向下，根據(jù)平衡條件可知mg＋BId＝2k×1.5x，兩式相比得eq\f(mg,mg＋BId)＝eq\f(2kx,2k×1.5x)＝eq\f(1,1.5)，解得B＝0.5T，故選項(xiàng)B正確。5.(2021年8省聯(lián)考·廣東卷)如圖所示，矩形abcd的邊長(zhǎng)bc是ab的2倍。兩細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流，垂直穿過(guò)矩形平面，與平面交于e、f兩點(diǎn)，其中e、f分別為ad、bc的中點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C．a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同D．a(chǎn)點(diǎn)與b、c、d三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均不相同解析：選B通電直導(dǎo)線在周圍形成的磁場(chǎng)，大小為B＝eq\f(kI,r)，由安培定則可得各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的平面圖，如圖所示，由對(duì)稱性可知a點(diǎn)與c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度等大同向，b點(diǎn)與d點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度等大同向，故B正確。6.(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，通電電流為I的導(dǎo)線，若使導(dǎo)線靜止，應(yīng)該在斜面上施加勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的大小和方向?yàn)?)A．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向下B．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向上C．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向豎直向下D．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向水平向右解析：選AC若磁場(chǎng)的方向垂直于斜面向下，由左手定則可知安培力的方向沿斜面向上，由受力平衡可知mgsinα＝BIL?B＝eq\f(mgsinα,IL)，故A正確；若磁場(chǎng)的方向垂直于斜面向上，由左手定則可知安培力的方向沿斜面向下，因此導(dǎo)線不可能受力平衡保持靜止，故B錯(cuò)誤；若磁場(chǎng)的方向豎直向下，由左手定則可知安培力的方向水平向左，由受力平衡可知mgtanα＝BIL?B＝eq\f(mgtanα,IL)，故C正確；若磁場(chǎng)的方向水平向右，由左手定則可知安培力的方向豎直向下，因此導(dǎo)線不可能受力平衡保持靜止，故D錯(cuò)誤。7．如圖甲所示，斜面固定在水平面上，一通電導(dǎo)體棒ab置于斜面上且與底邊平行。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒ab所受的安培力為F；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點(diǎn)處折成相互垂直的兩段，且端點(diǎn)a、b連線仍與斜面底邊平行，如圖乙所示，則此時(shí)導(dǎo)體棒ab所受的安培力為()A．FB.eq\f(1,2)FC.eq\r(2)FD.eq\f(\r(2),2)F解析：選D設(shè)導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒ab受到的安培力F＝BIL；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點(diǎn)處折成相互垂直的兩段，導(dǎo)體棒ab的有效長(zhǎng)度l＝eq\r(\f(L,2)2＋\f(L,2)2)＝eq\f(\r(2),2)L，導(dǎo)體棒ab所受安培力F′＝BIl＝eq\f(\r(2),2)BIL＝eq\f(\r(2),2)F，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。8．已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足B＝keq\f(I,r)(其中k為比例系數(shù)，I為電流強(qiáng)度，r為該點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離)?，F(xiàn)有四根平行的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面恰好在一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，電流方向如圖所示，其中A、C導(dǎo)線中的電流大小為I1，B、D導(dǎo)線中的電流大小為I2。已知A導(dǎo)線所受的安培力恰好為零，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電流的大小關(guān)系為I1＝2I2B．四根導(dǎo)線所受的安培力都為零C．正方形中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D．若移走A導(dǎo)線，則中心O處的磁場(chǎng)將沿OB方向解析：選B通電長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足B＝keq\f(I,r)，則B導(dǎo)線在A處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BB＝keq\f(I2,L)，方向由A指向D，同理，D導(dǎo)線在A處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BD＝keq\f(I2,L)，方向由B指向A，C導(dǎo)線在A處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BC＝keq\f(I1,\r(2)L)，方向垂直于AC指向斜上方，A導(dǎo)線所受的安培力恰好為零，則A處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，再依據(jù)矢量的合成法則，有keq\f(\r(2)I2,L)＝keq\f(I1,\r(2)L)，解得I1＝2I2，故A正確