【創(chuàng)新導(dǎo)學(xué)案】2021年高考物理總復(fù)習(xí)課時知能訓(xùn)練：8-1-磁場及其對電流的作用

8-1磁場及其對電流的作用(45分鐘100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題7分，共70分。每小題至少一個答案正確，選不全得4分。)1．(2022·南通模擬)如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖。當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是()A．豎直向上B．豎直向下C．水平向里D．水平向外【解析】帶電圓盤如圖轉(zhuǎn)動時，形成逆時針方向的電流，依據(jù)右手螺旋定則可知，在圓盤上方形成的磁場方向豎直向上，依據(jù)左手定則，伸開左手，讓四指和電流方向全都。磁感線穿過手心，則大拇指指向紙面內(nèi)側(cè)，因此安培力的方向水平向里，故A、B、D錯誤，C正確?！敬鸢浮緾2．(2022·惠州月考)圖中的D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線，電流方向垂直于紙面對里。在開關(guān)S接通后，導(dǎo)線D所受安培力的方向是()A．向上B．向下C．向左D．向右【解析】由右手螺旋定則，軟鐵芯在導(dǎo)線處的磁場方向向左，由左手定則，導(dǎo)線D受到的安培力方向向上，A正確?！敬鸢浮緼3．如圖所示，兩個完全相同的通電圓環(huán)A、B的圓心O重合、圓面相互垂直放置，通電電流相同，電流方向如圖所示，設(shè)每個圓環(huán)在其圓心O處獨立產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0，則O處的磁感應(yīng)強度大小為()A．0B．2B0C.eq\r(2)B0D．無法確定【解析】據(jù)安培定則可知，圖中A環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面對里，B環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向豎直向下。據(jù)平行四邊形定則可知，圓心O處磁感應(yīng)強度大小為eq\r(2)B0?！敬鸢浮緾4．在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示。過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向()A．與ab邊平行，豎直向上B．與ab邊平行，豎直向下C．與ab邊垂直，指向左邊D．與ab邊垂直，指向右邊【解析】a處導(dǎo)線在c處產(chǎn)生的磁場B1的方向垂直于ac連線向左下方，b處導(dǎo)線在c處產(chǎn)生的磁場B2的方向垂直于bc連線向右下方。B1和B2的合磁場B的方向豎直向下。由左手定則可推斷出過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向與ab邊垂直，指向左邊。C正確?！敬鸢浮緾5．將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來，在其四周放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看()A．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵B．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)離磁鐵C．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵D．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)離磁鐵【解析】該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，依據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項正確?！敬鸢浮緾6．(2022·江西省重點中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點的磁感應(yīng)強度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法錯誤的是()A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ【解析】若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ，選項A、B、D正確，C錯誤?！敬鸢浮緾7．(2022·晉江聯(lián)考)如圖所示，長為L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，且與棒垂直，整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，彈簧伸長x，棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。則()A．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．若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大D．若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大【解析】由左手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向從a流向b，選項A錯誤；由BIL＝kx可得導(dǎo)體棒中的電流大小為I＝kx/BL，選項B正確；若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度，或逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，x都變小，選項C、D錯誤?！敬鸢浮緽8．如右圖，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面對里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd＝135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力()A．方向沿紙面對上，大小為(eq\r(2)＋1)ILBB．方向沿紙面對上，大小為(eq\r(2)－1)ILBC．方向沿紙面對下，大小為(eq\r(2)＋1)ILBD．方向沿紙面對下，大小為(eq\r(2)－1)ILB【解析】求導(dǎo)線abcd所受的安培力時，要用它的有效長度來計算，其有效長度為a和d之間的直導(dǎo)線長為(eq\r(2)＋1)L，依據(jù)公式可知安培力的大小為(eq\r(2)＋1)BIL。由左手定則可知其所受安培力的方向為沿紙面對上，故A正確?！敬鸢浮緼9．如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒電阻為R，初始時靜止于光滑的水平軌道上，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計。勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上方，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開頭運動，則()A．導(dǎo)體棒向左運動B．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為eq\f(BEL,R)C．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為eq\f(BELsinθ,R)D．開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN的加速度為eq\f(BELsinθ,mR)【解析】磁場方向與導(dǎo)體棒垂直，導(dǎo)體棒所受安培力F＝BIL＝eq\f(BEL,R)，方向為垂直于磁場方向與導(dǎo)線方向所確定的平面斜向下，其有水平向右的重量，將向右運動，故A、C錯誤，B正確。導(dǎo)體棒的合力F合＝Fcos(90°－θ)＝Fsinθ，由a＝eq\f(F合,m)得a＝eq\f(BELsinθ,mR)，D正確?！敬鸢浮緽D10．如圖所示，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x。當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強度為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的說法正確的是()A．方向向上B．大小為eq\f(\r(2)mg,2LI)C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強度，可使b上移D．若使b下移，a將不能保持靜止【解析】要使a恰能在斜面上保持靜止，由安培定則可知b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向應(yīng)向上，A正確。a的受力如圖甲所示。tan45°＝eq\f(F安,mg)＝eq\f(BIL,mg)，所以B＝eq\f(mg,IL)，B錯誤。b無論上移還是下移，b在a處的磁感應(yīng)強度均減小。若上移，a的受力如圖乙所示。上移過程中FN漸漸減小，F(xiàn)安先減小后增大，兩個力的合力等于mg，此時a仍能保持靜止，故C正確。若使b下移，同理可分析a將不能保持靜止，D正確?！敬鸢浮緼CD二、計算題(本大題共2小題，共30分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11．(14分)(2021·遼寧聯(lián)考)如圖所示，PQ和EF為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l＝1.0m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m＝20g，棒的中點用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M＝30g。在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強度B＝0.2T的勻強磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2。若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動，應(yīng)當(dāng)在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？【解析】因?qū)к壌植?，設(shè)棒和導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦力為Ff，若BIl＞Mg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相同，設(shè)此時電流為I1，即有BI1l－Mg≤Ff＝0.5mg，解得I1≤eq\f(0.5mg＋Mg,Bl)＝2.0A；若BIl＜Mg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相反，設(shè)此時電流為I2，即有Mg－BI2l≤Ff＝0.5mg，解得I2≥eq\f(Mg－0.5mg,Bl)＝1.0A即ab棒中的電流為1.0A≤I≤2.0A。依據(jù)左手定則推斷，棒中的電流方向應(yīng)當(dāng)由a到b?！敬鸢浮?.0A≤I≤2.0A由a到b12．(16分)(2022·蘇州模擬)如圖所示為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面對外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長度大于ab。當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當(dāng)MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度。(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時，彈簧伸長多少？(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)若k＝2.0N/m，ab＝0.20m，cb＝0.050m，B＝0.20T，此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4)若將量程擴大2倍，磁感應(yīng)強度應(yīng)變?yōu)槎啻?？【解析?1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為Δx，則有mg＝kΔx，解得：Δx＝eq\f(mg,k)。(2)為使電流表正常工作，作用于