（江蘇專(zhuān)用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第8章 磁場(chǎng) 基礎(chǔ)課時(shí)22 磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（含解析）-人教版高三物理試題

第8章磁場(chǎng)基礎(chǔ)課時(shí)22磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用一、單項(xiàng)選擇題1.(2015·上海奉賢區(qū)一模)科考隊(duì)進(jìn)入某一磁礦區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)指南針原來(lái)指向正北的N極逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°(如圖1所示的虛線)，設(shè)該處的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量為B，則磁礦所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量的最小值為()圖1A．BB．2BC.eq\f(B,2)D.eq\f(\r(3),2)B解析合磁場(chǎng)的方向沿虛線方向，所以該磁礦產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量的最小值為Bsin30°＝eq\f(B,2)，選項(xiàng)C正確。答案C2.一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖2所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以由a到b的電流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是()圖2A．從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B．從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C．從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D．從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管解析由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線等效為Oa、Ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向，如圖所示，所以從上向下看導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力向下，即導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要靠近螺線管，D正確。答案D3.(2016·上海楊浦區(qū)模擬)如圖3所示，質(zhì)量m＝0.5kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L＝1m的光滑絕緣框架上，磁場(chǎng)方向垂直于框架平面向下(磁場(chǎng)僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝8V、內(nèi)阻r＝1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動(dòng)機(jī)M正常工作。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10m/s2，則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()圖3A．2TB．1.73TC．1.5TD．1T解析電動(dòng)機(jī)M正常工作時(shí)的電流I1＝eq\f(P1,U)＝2A，電源內(nèi)阻上的電壓U′＝E－U＝8V－4V＝4V，根據(jù)歐姆定律得干路中的電流I＝eq\f(U′,r)＝4A，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流I2＝I－I1＝2A，導(dǎo)體棒受力平衡，有BI2L＝mgsin37°，得B＝1.5T，只有選項(xiàng)C正確。答案C4.(2016·河北石家莊五校聯(lián)合體摸底)如圖4所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點(diǎn)，且與棒垂直，整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，彈簧伸長(zhǎng)x，棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。則()圖4A．導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向aB．導(dǎo)體棒中的電流大小為eq\f(kx,BL)C．若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大D．若只將磁場(chǎng)方向緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大解析由于彈簧伸長(zhǎng)，則安培力方向水平向右，由左手定則可得，導(dǎo)體棒中的電流方向從a流向b，故A錯(cuò)誤；由于彈簧伸長(zhǎng)為x，根據(jù)胡克定律可得kx＝BIL，則有I＝eq\f(kx,BL)，故B正確；若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，則水平向右方向的安培力也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度，根據(jù)力的分解與平衡可得彈簧彈力變小，導(dǎo)致x變小，故C錯(cuò)誤；若只將磁場(chǎng)方向緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，則水平向右方向的安培力也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度，根據(jù)力的分解與平衡可得彈簧彈力變小，導(dǎo)致x變小，故D錯(cuò)誤。答案B5.如圖5所示，銅棒ab長(zhǎng)l0＝0.1m，質(zhì)量為m＝0.06kg，兩端與長(zhǎng)為l＝1m的輕銅線相連，靜止于豎直平面內(nèi)，整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，現(xiàn)接通電源，使銅棒中保持有恒定電流通過(guò)，銅棒發(fā)生擺動(dòng)，已知最大偏轉(zhuǎn)角為37°，則在向上擺動(dòng)過(guò)程中(不計(jì)空氣阻力，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)則()圖5A．銅棒的機(jī)械能守恒B．銅棒的機(jī)械能先增大后減小C．銅棒中通電電流大小為9AD．銅棒中通電電流大小為4A解析銅棒在上升過(guò)程中，安培力做正功，機(jī)械能一直增大，A、B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理知W安－W重＝0，即BIl0lsin37°＝mgl(1－cos37°)，代入數(shù)值得I＝4A。C錯(cuò)誤，D正確。答案D二、多項(xiàng)選擇題6.如圖6所示，在方框中有一能產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線(電流方向如箭頭方向)，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是()圖6解析由左手定則可知方框內(nèi)裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)在通電導(dǎo)線處的方向應(yīng)向外，根據(jù)安培定則可知，選項(xiàng)C、D滿(mǎn)足要求。答案CD7.如圖7所示，輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛的圓形線圈中通有順時(shí)針?lè)较螂娏鱅0，線圈的正下方固定有一根足夠長(zhǎng)的直導(dǎo)線a，線圈靜止時(shí)導(dǎo)線a垂直于線圈平面?，F(xiàn)在導(dǎo)線a中通有垂直紙面向外的較大電流，則下列判斷正確的是()圖7A．線圈仍靜止不動(dòng)B．從上往下看，線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小D．彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)增大解析圓形電流可等效為小磁針，由右手螺旋定則知N極指向紙面向里，直導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在線圈圓心處的磁感線水平向左，因小磁針靜止時(shí)N極指向?yàn)樵撎幋艌?chǎng)方向，可知小磁針N極向左轉(zhuǎn)，即從上往下看，線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；因線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈下半部分的電流方向逐漸與直導(dǎo)線中電流方向相同，兩者相吸，而上半部分的電流方向逐漸與直導(dǎo)線中電流方向相反，兩者相斥，但下半部分離直導(dǎo)線近，引力大于斥力，彈簧秤示數(shù)增大，C錯(cuò)誤，D正確。答案BD8．(2014·浙江理綜，20)如圖8甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱(chēng)放置一根均勻金屬棒。從t＝0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T(mén)，最大值為Im，圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒()圖8A．一直向右移動(dòng)B．速度隨時(shí)間周期性變化C．受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D．受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功解析由F＝IlB可知，安培力隨時(shí)間的變化關(guān)系與電流隨時(shí)間變化關(guān)系相同。所以金屬棒先向右勻加速運(yùn)動(dòng)，再向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，然后重復(fù)運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A、B、C均正確；安培力先做正功，后做負(fù)功，在一個(gè)周期內(nèi)不做功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案ABC9.長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)體棒a放置在光滑絕緣水平面上，無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線b與a平行放置，導(dǎo)體棒a與力傳感器相連，如圖9所示(俯視圖)，a、b中通有方向相同的恒定電流，其大小分別為Ia、Ib，此時(shí)傳感器顯示b對(duì)a的作用力為F?，F(xiàn)加一個(gè)垂直水平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，力傳感器顯示的作用力大小為2F圖9A．電流Ia在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(F,IbL)，方向豎直向上B．電流Ib在導(dǎo)體棒a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向豎直向下C．所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，大小為B0＝eq\f(F,IaL)D．導(dǎo)線b所受合力為零解析因電流Ia在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小并不是處處相等的，故A錯(cuò)誤；無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線b的電流Ib在導(dǎo)體棒a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等，由右手螺旋定則可知方向垂直水平面向下，因加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，導(dǎo)體棒a所受安培力由F變?yōu)?F，說(shuō)明電流Ib在導(dǎo)體棒a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度完全一樣，大小為B0，B正確；由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義可知B0＝eq\f(F,IaL)，C正確；由牛頓第三定律知導(dǎo)體棒a對(duì)導(dǎo)線b的作用力也為F，但外加磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線b的作用力無(wú)法計(jì)算，D錯(cuò)誤。答案BC三、非選擇題10．(2015·重慶理綜，7)音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤(pán)、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī)，如圖10是某音圈電機(jī)的原理示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為n，磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場(chǎng)忽略不計(jì)。線圈左邊始終在磁場(chǎng)外，右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi)，前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度始終相等，某時(shí)刻線圈中電流從P流向Q，大小為I。圖10(1)求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向；(2)若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，求安培力的功率。解析(1)對(duì)線圈前后兩邊所受安培力的合力為零，線圈所受的安培力即為右邊所受的安培力，由安培力公式得F＝nBIL①由左手定則知方向水平向右(2)安培力的功率為P＝Fv②聯(lián)立①②式解得P＝nBILv③答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv11．(2016·江西上饒?jiān)驴?如圖11甲所示，在水平地面上固定一對(duì)與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源。將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上，且與兩軌道垂直。已知軌道和導(dǎo)體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略，通過(guò)導(dǎo)體棒的恒定電流大小為I，方向由a到b，圖乙為圖甲沿a→b方向觀察的平面圖。若重力加速度為g，在軌道所在空間加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止。圖11(1)請(qǐng)?jiān)趫D乙所示的平面圖中畫(huà)出導(dǎo)體棒受力的示意圖；(2)求出磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力的大?。?3)如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場(chǎng)方向，試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值的大小和方向。解析(1)如圖所示。(2)根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知，磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力的