2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第九章磁場(chǎng)第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用練習(xí)含解析新人教版

PAGEPAGE7第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用一、單項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．(2024·四川綿陽(yáng)二診)如圖所示是我國(guó)最早期的指南儀器——司南，靜止時(shí)它的長(zhǎng)柄指向南方，是由于地球表面有地磁場(chǎng)。下列與地磁場(chǎng)有關(guān)的說法，正確的是(C)A．地磁場(chǎng)是假想的，客觀上不存在B．地球表面上隨意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行C．通電導(dǎo)線在地磁場(chǎng)中可能不受安培力作用D．運(yùn)動(dòng)電荷在地磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力可以對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做正功[解析]本題考查地磁場(chǎng)。地磁場(chǎng)是客觀存在的，磁感線是人們?yōu)榱颂接懕憷傧氤鰜淼?，故A錯(cuò)誤；磁場(chǎng)是閉合的曲線，地球磁場(chǎng)從地理南極旁邊發(fā)出，從北極旁邊進(jìn)入地球，組成閉合曲線，不是地球表面隨意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行，故B錯(cuò)誤；當(dāng)通電導(dǎo)線與地磁場(chǎng)平行放置時(shí)，導(dǎo)線不受安培力，故C正確；由于洛倫茲力始終與速度方向垂直，所以運(yùn)動(dòng)電荷在地磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力不做功，故D錯(cuò)誤。2．(2024·河南名校協(xié)作體聯(lián)考)如圖甲所示為“海影號(hào)”電磁推動(dòng)試驗(yàn)艦艇，艦艇下部的大洞使海水前后貫穿。艦艇沿海平面截面圖如圖乙所示，其與海水接觸的兩側(cè)壁M和N分別連接艦艇內(nèi)電源的正極和負(fù)極，艦艇內(nèi)超導(dǎo)體在M、N間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，使M、N間海水受到磁場(chǎng)力作用被推出，艦艇因此前進(jìn)。要使圖乙中的艦艇向右前進(jìn)，則所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為(C)A．水平向左 B．水平向右C．垂直紙面對(duì)外 D．垂直紙面對(duì)里[解析]本題考查流體所受安培力的作用與牛頓第三定律。依據(jù)題意，M、N分別接電源正、負(fù)極，所以有從M到N的電流，要使艦艇向右運(yùn)動(dòng)，即受向右的作用力，依據(jù)牛頓第三定律可知，海水受向左的安培力，依據(jù)左手定則可以推斷出磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外，所以選項(xiàng)C正確。3．老師在課堂上做了兩個(gè)小試驗(yàn)，讓小明同學(xué)印象深刻。第一個(gè)試驗(yàn)叫作“旋轉(zhuǎn)的液體”，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，把它們分別與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，例如鹽水，假如把玻璃皿放在磁場(chǎng)中，液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來，如圖甲所示。其次個(gè)試驗(yàn)叫作“振動(dòng)的彈簧”，把一根松軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，通電后，發(fā)覺彈簧不斷上下振動(dòng)，如圖乙所示。下列關(guān)于這兩個(gè)趣味試驗(yàn)的說法正確的是(C)A．圖甲中，假如變更磁場(chǎng)的方向，液體的旋轉(zhuǎn)方向不變B．圖甲中，假如變更電源的正負(fù)極，液體的旋轉(zhuǎn)方向不變C．圖乙中，假如變更電源的正負(fù)極，依舊可以視察到彈簧不斷上下振動(dòng)D．圖乙中，假如將水銀換成酒精，依舊可以視察到彈簧不斷上下振動(dòng)[解析]圖甲中，僅僅調(diào)換N、S極位置或僅僅調(diào)換電源的正負(fù)極位置，安培力方向確定變更，液體的旋轉(zhuǎn)方向要變更，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；圖乙中，當(dāng)有電流通過彈簧時(shí)，構(gòu)成彈簧的每一圈導(dǎo)線四周都產(chǎn)生了磁場(chǎng)，各圈導(dǎo)線之間都產(chǎn)生了相互的吸引作用，彈簧就縮短了，當(dāng)彈簧的下端離開水銀后，電路斷開，彈簧中沒有了電流，起先重復(fù)上述過程，可以視察到彈簧不斷上下振動(dòng)；假如變更電源的正負(fù)極，依舊可以視察到彈簧不斷上下振動(dòng)；但是假如將水銀換成酒精，酒精不導(dǎo)電，則彈簧將不再上下振動(dòng)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。4．(2024·河北辛集中學(xué)第四次段考)如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，則下列有關(guān)穿過平面的磁通量的說法中不正確的是(C)A．如圖所示位置時(shí)磁通量大小等于BSB．若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，磁通量大小為eq\f(1,2)BSC．若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，磁通量大小為BSD．若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，磁通量變更量的大小為2BS[解析]本題考查對(duì)磁通量的理解。線圈與磁場(chǎng)垂直，穿過線圈的磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈面積的乘積，故圖示位置的磁通量為Φ＝BS，故A正確；使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，則在磁場(chǎng)方向的投影面積變更為eq\f(1,2)S，則磁通量為eq\f(1,2)BS，故B正確；線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，S垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積漸漸減小，故磁通量漸漸減小，當(dāng)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，磁通量為0，故C錯(cuò)誤；從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，磁通量變更量大小為ΔΦ＝BS－(－BS)＝2BS，故D正確。5．(2024·唐山模擬)將長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線彎成六分之一圓弧，固定于垂直紙面對(duì)外、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩端點(diǎn)A、C連線豎直，如圖所示。若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是(D)A．ILB，水平向左 B．ILB，水平向右C．eq\f(3ILB,π)，水平向右 D．eq\f(3ILB,π)，水平向左[解析]弧長(zhǎng)為L(zhǎng)，圓心角為60°，則弦長(zhǎng)AC＝eq\f(3L,π)，導(dǎo)線受到的安培力F＝BIl＝eq\f(3ILB,π)，由左手定則可知，導(dǎo)線受到的安培力方向水平向左。6．(2024·山東濰坊一模)如圖所示，導(dǎo)體棒ab用絕緣細(xì)線水平懸掛，且通有由a到b的電流，ab的正下方放一圓形線圈，導(dǎo)體棒ab與線圈平面平行，線圈通過導(dǎo)線、開關(guān)與直流電源連接。開關(guān)閉合的瞬間，導(dǎo)體棒ab將(B)A．向外搖擺B．向里搖擺C．保持靜止，細(xì)線上張力變大D．保持靜止，細(xì)線上張力變小[解析]當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，依據(jù)安培定則可以推斷，線圈在通電導(dǎo)線ab處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下，再依據(jù)左手定則可知，ab棒受到的安培力垂直于紙面對(duì)里，故導(dǎo)體棒向里搖擺，B正確。7．如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，一端與電源連接。一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),3)，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，通過變更磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，可使流過金屬棒的電流最小，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向的夾角為(B)A．37° B．30°C．45° D．60°[解析]由題意對(duì)棒受力分析，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向成θ角，則有BILcosθ＝μ(mg－BILsinθ)，整理得BIL＝eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)。電流有最小值，就相當(dāng)于安培力的最小值，最終由數(shù)學(xué)學(xué)問解得：θ＝30°，則A、C、D錯(cuò)誤，B正確。二、多項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)是符合題目要求的。8．(2024·山西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)在赤道旁邊水平放置一根長(zhǎng)L的直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有恒定電流I，地磁場(chǎng)在赤道的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若不考慮磁偏角的影響，那么地磁場(chǎng)對(duì)該導(dǎo)線的作用力大小及方向可能是(AB)A．0 B．eq\f(BIL,2)，豎直向下C．BIL，向西 D．eq\f(BIL,3)，向東[解析]當(dāng)水平通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，地磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力為零，選項(xiàng)A正確；當(dāng)水平通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，地磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力大小為BIL，且為最大值；當(dāng)水平通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成一夾角時(shí)，地磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力大小應(yīng)介于0和BIL之間，方向均沿豎直方向，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤。9．(2024·陜西咸陽(yáng)模擬)如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1。現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中通以垂直紙面對(duì)里的電流瞬間，磁鐵對(duì)水平面的壓力變?yōu)镕N2，同時(shí)出現(xiàn)其他變更，則以下說法正確的是(BC)A．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng) B．彈簧長(zhǎng)度將變短C．FN1>FN2 D．FN1<FN2[解析]在磁鐵的左上方位置固定一導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中通以垂直紙面對(duì)里的電流瞬間，由左手定則可推斷出導(dǎo)體棒所受的安培力斜向右下，由牛頓第三定律可知，條形磁鐵所受的安培力斜向左上，因此彈簧長(zhǎng)度將變短，磁鐵對(duì)水平面的壓力減小，即FN1>FN2，選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤。10．(2024·吉林延邊模擬)如圖甲所示，一長(zhǎng)直導(dǎo)線沿南北方向水平放置，在導(dǎo)線下方有一靜止的靈敏小磁針，小磁針最初靜止于圖甲所示方位?，F(xiàn)在導(dǎo)線中通以圖甲所示方向的恒定電流，測(cè)得小磁針偏離南北方向的角度θ的正切值tanθ與小磁針離開導(dǎo)線的距離x之間的關(guān)系如圖乙所示。若該處地磁場(chǎng)的水平重量為B0，小磁針始終處于長(zhǎng)直導(dǎo)線正下方，則下列推斷中正確的是(ACD)A．通電后，小磁針的N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)B．通電后，小磁針靜止時(shí)N極所指的方向即為電流在小磁針處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向C．電流在x0處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(\r(3),3)B0D．x0處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2\r(3),3)B0[解析]本題考查探究電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。依據(jù)安培定則可知，通電后，小磁針的N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，故A正確；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，通電后，小磁針靜止時(shí)N極所指的方向即為電流在小磁針處產(chǎn)生的磁場(chǎng)與地球的磁場(chǎng)的合磁場(chǎng)的方向，故B錯(cuò)誤；設(shè)電流在x0處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，則有tanθ＝eq\f(B1,B0)，所以B1＝eq\f(\r(3),3)B0，故C正確；由矢量的合成可知，x0處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2\r(3),3)B0，故D正確。11．(2024·湖南湘潭一模)全球性“超導(dǎo)熱”的興起，使超導(dǎo)電磁船的制造成為可能。如圖是電磁船的簡(jiǎn)化原理圖，MN和CD是與電源相連的兩個(gè)電極，MN與CD之間部分區(qū)域有垂直紙面對(duì)內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨(dú)立電路部分未畫出)，兩電極之間的海水會(huì)受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動(dòng)下向前駛動(dòng)，下列說法正確的是(BC)A．要使船前進(jìn)，圖中MN導(dǎo)體棒應(yīng)接直流電源的正極B．變更電極的正負(fù)或磁場(chǎng)方向，可限制船前進(jìn)或后退C．增大電極間的電流，可增大船航行的速度D．增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可減小船體的推動(dòng)力[解析]本題考查電磁驅(qū)動(dòng)原理。當(dāng)MN接直流電源的正極時(shí)，海水中電流方向由MN指向CD，依據(jù)左手定則，海水受到的安培力指向船頭方向，依據(jù)牛頓第三定律可知，船體受到海水指向船尾方向的作用力，故使船體向后運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變更電極的正負(fù)或磁場(chǎng)方向，可變更安培力的方向，可限制船前進(jìn)或后退，選項(xiàng)B正確；增大電極間的電流，依據(jù)安培力公式，增大了安培力(動(dòng)力)，由牛頓其次定律可知增大了船航行的加速度，使船航行的速度增大，選項(xiàng)C正確；增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，由安培力公式F＝BIL可知，可增大船體的推動(dòng)力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。三、非選擇題12．(2024·成武模擬)如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝0.5m，導(dǎo)軌電阻忽視不計(jì)；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝1kg，連入導(dǎo)軌間的電阻R0＝0.9Ω，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動(dòng)勢(shì)E＝10V，內(nèi)阻r＝0.1Ω，電阻R＝4Ω；外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面的夾角α＝53°；ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，定滑輪摩擦不計(jì)，輕繩對(duì)ab的拉力為水平方向，重力加速度g＝10m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，求：(1)通過ab的電流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范圍