高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第11章第1練　磁場(chǎng)的描述　安培力（含詳解）

1．把螺線(xiàn)管與電源連接，發(fā)現(xiàn)小磁針N極向螺線(xiàn)管偏轉(zhuǎn)，靜止時(shí)所指方向如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．螺線(xiàn)管左端接電源正極B．若將小磁針移到螺線(xiàn)管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變C．若將小磁針移到螺線(xiàn)管左端，小磁針N極將轉(zhuǎn)過(guò)180°D．若將小磁針移到螺線(xiàn)管正上方，小磁針N極所指方向不變2.(2023·江蘇卷·2)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。L形導(dǎo)線(xiàn)通以恒定電流I，放置在磁場(chǎng)中。已知ab邊長(zhǎng)為2l，與磁場(chǎng)方向垂直，bc邊長(zhǎng)為l，與磁場(chǎng)方向平行。該導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力為()A．0B．BIlC．2BIlD.eq\r(5)BIl3．(2021·廣東卷·5)截面為正方形的絕緣彈性長(zhǎng)管中心有一固定長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，長(zhǎng)管外表面固定著對(duì)稱(chēng)分布的四根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，若中心直導(dǎo)線(xiàn)通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線(xiàn)均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長(zhǎng)管發(fā)生形變的是()4.(2021·全國(guó)甲卷·16)兩足夠長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線(xiàn)上，PO′與OF在一條直線(xiàn)上，兩導(dǎo)線(xiàn)相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電流I時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線(xiàn)d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中與導(dǎo)線(xiàn)距離均為d的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為()A．B、0B．0、2BC．2B、2BD．B、B5.(2023·廣東廣州市模擬)一光滑絕緣的正方體固定在水平面內(nèi)。AB導(dǎo)體棒可繞過(guò)其中點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸在正方體的上表面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，CD導(dǎo)體棒固定在正方體的下底面。開(kāi)始時(shí)兩棒相互垂直并靜止，兩棒中點(diǎn)O1、O2連線(xiàn)在正方體的中軸線(xiàn)上。現(xiàn)對(duì)兩棒同時(shí)通入圖示(A到B、D到C)方向的電流。下列說(shuō)法中正確的是()A．通電后AB棒仍將保持靜止B．通電后AB棒將要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)C．通電后AB棒將要逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)D．通電瞬間線(xiàn)段O1O2間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置6.(2024·貴州遵義市開(kāi)學(xué)考)如圖所示為一邊長(zhǎng)為d的正方體，在FE、ND兩邊放置足夠長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，通有大小相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電流I時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線(xiàn)d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中C、O兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為()A．2B,0 B．2B,2BC．0，eq\r(2)B D.eq\r(2)B，eq\r(2)B7.(2024·山東濟(jì)南市月考)如圖所示，將一根同種材料、粗細(xì)均勻的導(dǎo)體圍成半徑為R的閉合導(dǎo)體線(xiàn)圈，固定在垂直于線(xiàn)圈平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。C、D兩點(diǎn)將線(xiàn)圈分為上、下兩部分，且C、D兩點(diǎn)間上方部分的線(xiàn)圈所對(duì)應(yīng)的圓心角為120°。現(xiàn)將大小為I的恒定電流自C、D兩點(diǎn)間通入，則線(xiàn)圈C、D兩點(diǎn)間上、下兩部分導(dǎo)線(xiàn)受到的總安培力的大小為()A.eq\r(3)BIR B.eq\r(2)BIRC．BIR D．08．(2022·湖南卷·3)如圖(a)，直導(dǎo)線(xiàn)MN被兩等長(zhǎng)且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO′的磁場(chǎng)，與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，其截面圖如圖(b)所示。導(dǎo)線(xiàn)通以電流I，靜止后，懸線(xiàn)偏離豎直方向的夾角為θ。下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)靜止在圖(a)右側(cè)位置時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)中電流方向由N指向MB．電流I增大，靜止后，導(dǎo)線(xiàn)對(duì)懸線(xiàn)的拉力不變C．tanθ與電流I成正比D．sinθ與電流I成正比9.(多選)(2022·全國(guó)乙卷·18)安裝適當(dāng)?shù)能浖螅弥悄苁謾C(jī)中的磁傳感器可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B。如圖，在手機(jī)上建立直角坐標(biāo)系，手機(jī)顯示屏所在平面為xOy面。某同學(xué)在某地對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行了四次測(cè)量，每次測(cè)量時(shí)y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據(jù)表中測(cè)量結(jié)果可推知()測(cè)量序號(hào)Bx/μTBy/μTBz/μT1021－4520－20－463210－454－210－45A.測(cè)量地點(diǎn)位于南半球B．當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)大小約為50μTC．第2次測(cè)量時(shí)y軸正向指向南方D．第3次測(cè)量時(shí)y軸正向指向東方10.(2024·河南省開(kāi)學(xué)考)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線(xiàn)制成的直角三角形線(xiàn)框abc，∠a＝90°，∠c＝30°。磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)框平面，a、c兩點(diǎn)接一直流電源，電流方向如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)線(xiàn)bc受到的安培力大于導(dǎo)線(xiàn)ac受到的安培力B．導(dǎo)線(xiàn)abc受到的安培力的合力大于導(dǎo)線(xiàn)ac受到的安培力C．導(dǎo)線(xiàn)ab、ac所受安培力的大小之比為1∶3D．導(dǎo)線(xiàn)abc受到的安培力的合力方向垂直于ac向上11.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線(xiàn)中均通有方向垂直于紙面向里且大小相等的電流時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線(xiàn)距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。若僅讓P中的電流反向，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()A．2B0B.eq\f(2\r(3),3)B0C.eq\f(\r(3),3)B0D．B012．(2023·海南卷·17)如圖所示，U形金屬桿上邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝15cm，質(zhì)量為m＝1×10－3kg，下端插入導(dǎo)電液體中，導(dǎo)電液體連接電源，金屬桿所在空間有垂直紙面向里B＝8×10－2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(1)若插入導(dǎo)電液體部分深h＝2.5cm，閉合電鍵后，金屬桿飛起后，其下端離液面高度H＝10cm，設(shè)桿中電流不變，求金屬桿離開(kāi)液面時(shí)的速度大小和金屬桿中的電流有多大；(g＝10m/s2)(2)若金屬桿下端剛與導(dǎo)電液體接觸，改變電動(dòng)勢(shì)的大小，通電后金屬桿跳起高度H′＝5cm，通電時(shí)間t′＝0.002s，求通過(guò)金屬桿截面的電荷量。第1練磁場(chǎng)的描述安培力1．B[小磁針靜止時(shí)N極指向?yàn)槠渌谔幍拇艌?chǎng)方向，由題圖知螺線(xiàn)管電流在螺線(xiàn)管中軸線(xiàn)上的磁場(chǎng)方向是向左的，由右手螺旋定則可知螺線(xiàn)管中電流方向是逆時(shí)針?lè)较?從左側(cè)看)，則螺線(xiàn)管右端接電源正極，故A錯(cuò)誤；螺線(xiàn)管內(nèi)部磁場(chǎng)方向向左，所以將小磁針移到螺線(xiàn)管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變，故B正確；若將小磁針移到螺線(xiàn)管左端，仍處于向左的磁場(chǎng)中，小磁針N極所指方向不變，故C錯(cuò)誤；螺線(xiàn)管正上方磁場(chǎng)向右，若將小磁針移到螺線(xiàn)管正上方，小磁針N極所指方向向右，故D錯(cuò)誤。]2．C[因bc段與磁場(chǎng)方向平行，則不受安培力作用；ab段與磁場(chǎng)方向垂直，則所受安培力大小為Fab＝BI·2l＝2BIl，則該導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力為2BIl，故選C。]3．C[因I1?I2，則可不考慮四個(gè)邊上的直導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線(xiàn)間的安培力作用滿(mǎn)足“同向電流相互吸引，反向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導(dǎo)線(xiàn)要受到中心長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導(dǎo)線(xiàn)要受到中心長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)排斥的安培力，形成凸形，故變形后的形狀如C所示，故選C。]4．B[兩直角導(dǎo)線(xiàn)可以等效為如圖所示的兩直導(dǎo)線(xiàn)，由安培定則可知，兩直導(dǎo)線(xiàn)在M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向分別為垂直紙面向里、垂直紙面向外，故M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零；兩直導(dǎo)線(xiàn)在N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直紙面向里，故N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，綜上分析B正確。]5．B[CD導(dǎo)體棒電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布，如圖所示，可知CD導(dǎo)體棒電流在B端產(chǎn)生的磁場(chǎng)有垂直AB棒向上的分量，根據(jù)左手定則可知B端受到垂直于紙面向外的安培力，B端向外轉(zhuǎn)動(dòng)，CD導(dǎo)體棒電流在A端產(chǎn)生的磁場(chǎng)有垂直AB棒向下的分量，根據(jù)左手定則可知A端受到垂直于紙面向里的安培力，A端向里轉(zhuǎn)動(dòng)，故俯視看導(dǎo)體棒AB將要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B正確，A、C錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則可知通電瞬間CD導(dǎo)體棒電流和AB導(dǎo)體棒電流在線(xiàn)段O1O2間產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相互垂直，故通電瞬間線(xiàn)段O1O2間不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置，D錯(cuò)誤。]6．D[根據(jù)右手螺旋定則，放置在FE邊的通電導(dǎo)線(xiàn)在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿CM，放置在ND邊的通電導(dǎo)線(xiàn)在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿FC，故C點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\r(2)B；放置在FE邊的通電導(dǎo)線(xiàn)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿NO，放置在ND邊的通電導(dǎo)線(xiàn)在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿OP，故O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\r(2)B。故選D。]7．A[由幾何關(guān)系可知，C、D兩點(diǎn)間的距離L＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，電流I從C點(diǎn)流入，兩支路電流滿(mǎn)足：I1＋I(xiàn)2＝I，導(dǎo)體線(xiàn)圈受到的總安培力的大小F安＝BI1L＋BI2L＝BIL＝eq\r(3)BIR，故選A。]8．D[當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)靜止在題圖(a)右側(cè)位置時(shí)，對(duì)導(dǎo)線(xiàn)受力分析如圖所示，可知要讓安培力為圖示方向，則導(dǎo)線(xiàn)中電流方向應(yīng)由M指向N，A錯(cuò)誤；由于與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，有sinθ＝eq\f(BIL,mg)，F(xiàn)T＝mgcosθ，則可知sinθ與電流I成正比，當(dāng)I增大時(shí)θ增大，則cosθ減小，靜止后，懸線(xiàn)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的拉力FT減小，由牛頓第三定律知，導(dǎo)線(xiàn)對(duì)懸線(xiàn)的拉力減小，B、C錯(cuò)誤，D正確。]9．BC[如圖所示，地磁南極位于地理北極附近，地磁北極位于地理南極附近。由表中z軸數(shù)據(jù)可看出z軸的磁場(chǎng)豎直向下，則測(cè)量地點(diǎn)應(yīng)位于北半球，A錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，故由表格可看出此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大致為B＝eq\r(Bx2＋Bz2)＝eq\r(By2＋Bz2)，計(jì)算得B≈50μT，B正確；由選項(xiàng)A可知測(cè)量地在北半球，而北半球地磁場(chǎng)指向北方斜向下，第2次測(cè)量By<0，故y軸指向南方，第3次測(cè)量Bx>0，故x軸指向北方而y軸則指向西方，C正確，D錯(cuò)誤。]10．C[設(shè)ab邊電阻為R，則ac邊電阻為eq\r(3)R，bc邊電阻為2R，由并聯(lián)分流原理，abc中電流為I，則ac中電流為eq\r(3)I，則Fbc＝BILbc，F(xiàn)ac＝eq\r(3)BILac＝eq\f(3,2)BILbc，故A錯(cuò)誤；abc等效長(zhǎng)度等于ac，但電流小于ac電流，則Fabc<Fac，故B錯(cuò)誤；由于Fab＝BILab，F(xiàn)ac＝eq\r(3)BILac＝3BILab，所以Fab∶Fac＝1∶3，故C正確；由左手定則可判定Fabc方向垂直于ac向下，故D錯(cuò)誤。]11．B[在兩導(dǎo)線(xiàn)中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線(xiàn)距離為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，由圖甲知，B1＝B0，外加的磁場(chǎng)方向與PQ平行，且由Q指向P；依據(jù)幾何關(guān)系及三角函數(shù)知識(shí)有：BPcos30°＝eq\f(1,2)B0，解得通電導(dǎo)線(xiàn)P和Q在a處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為BP＝eq\f(\r(3),3)B0；當(dāng)P中的電流反向，其他條件不變，依據(jù)幾何關(guān)系及三角函數(shù)知識(shí)，如圖乙所示，有：B2＝BP＝eq\f(\r(3),3)B0，方向垂直于PQ向上，由矢量的合成法則，得a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B＝eq\r(B02＋\f(\r(3),3)B02)＝eq\f(2\r(3),3)B