高三物理总复习巩固练习磁场对电流的作用提高

【巩固练习】

一、选择题

1、在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线与，之间的安培力的大小为、，判断这两段导线（  ）

A.相互吸引，         B.相互排斥，

C.相互吸引，          D.相互排斥，

2、（2015  陕西省渭南市高三一模）如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd．bc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里．线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡．则在此过程中线框位移的大小△x及方向是（　　）

A. ，方向向上      B. ，方向向下

C. ，方向向上          D. ，方向向下

3、如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1、I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是（ ）

　　A．a点　    　B．b点
　　C．c点　    　D．d点
 

4、如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=1350。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力（  ）

Ａ．方向沿纸面向上，大小为

Ｂ．方向沿纸面向上，大小为

Ｃ．方向沿纸面向下，大小为

Ｄ．方向沿纸面向下，大小为

5、三根相互平行的通电长直导线放在等边三角形的三个顶点上，右图为其截面图，电流方向如图所示。若每根导线的电流均为I，每根直导线单独存在时，在三角形中心O点产生的磁感应强度大小都是B，则三根导线同时存在时O点的磁感应强度大小为（  ）

A. 0        B. B          C. 2B        D.

6、一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通过如图所示的电流时，则从左向右看，线圈L1将（　）

A. 不动

B. 顺时针转动

C. 逆时针转动

D. 向纸外平动

7、（2015  四川省广元市高三一模）如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动．已知电流I随时间的关系为I=kt（k为常数，k＞0），金属棒与导轨间的动摩擦因数一定．以竖直向下为正方向，则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中，可能正确的是（　　）

8、如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，电流大小为，质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（  ）

  
A. ，方向垂直斜面向下     B.  ，方向竖直向下

C. ，方向水平向左              D. ，方向水平向右
 

9、如图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将（　 ）

　　A．转动同时靠近磁铁　　　 B．转动同时离开磁铁
　　C．不转动只靠近磁铁　　 　D．不转动只离开磁铁
 

10、下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（   ）

二、填空题

1、（2016 全国Ⅲ卷）某同学用图­中所给器材进行与安培力有关的实验．两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直．

 (1)在图中画出连线，完成实验电路．要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动．

(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A．适当增加两导轨间的距离

B．换一根更长的金属棒

C．适当增大金属棒中的电流

其中正确的是________(填入正确选项前的标号)．

2，一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为L，线框下边部分处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直，如图所示，垂直纸面向里。线框中通以电流I，方向如图，开始时线框处于平衡状态，现令磁场反向，磁感应强度大小仍为B，线框达到新的平衡，在此过程中，线框位移的大小=________，方向________。

3、在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，有一个边长为20cm×30cm的矩形线圈。通有I=0.8A的电流，线圈共N=50匝。线圈的转轴OO'位于长边的1/4处，且与磁场方向垂直。当线圈平面与中性面夹角为30°时，线圈短边ab所受的磁场力的大小是多少？

三、计算题

1、（2016 上海卷）如图，一关于y轴对称的导体轨道位于水平面内，磁感应强度为B的匀强磁场与平面垂直。一足够长，质量为m的直导体棒沿x轴方向置于轨道上，在外力F作用下从原点由静止开始沿y轴正方向做加速度为a的匀速加速直线运动，运动时棒与x轴始终平行。棒单位长度的电阻ρ，与电阻不计的轨道接触良好，运动中产生的热功率随棒位置的变化规律为P=ky3/2（SI）。求：

（1）导体轨道的轨道方程y=f（x）；

（2）棒在运动过程中受到的安培力Fm随y的变化关系；

（3）棒从y=0运动到y=L过程中外力F的功。

2、如图所示，在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源，在相距1m的平行导轨

上放一重为3N的金属棒ab，棒上通过3A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止，

求：（1）匀强磁场的磁感应强度；

   （2）ab棒对导轨的压力

   （3）若要使B取值最小，其方向应如何调整？并求出最小值。

3、磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。

如图2所示，通道尺寸a＝2.0m、b＝0.15m、c＝0.10m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝8.0T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U＝99.6V；海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率＝0.20·m。

（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；

（2）船以5.0m/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5.0m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到8.0m/s。求此时两金属板间的感应电动势U感；

（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按计算，海水受到电磁力的80％可以转化为对船的推力。当船以5.0m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。

【答案与解析】

一、选择题

1、D  

解析：电键S分别置于a、b两处时，电源分别为一节干电池、两节干电池，而电路中灯泡电阻不变，则电路中电流Ia＜Ib，在处的磁感应强度Ba＜Bb，应用安培力公式F＝BIL可知fa＜fb，又在电流方向相反、则相互排斥。

2、【答案】B

【解析】线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡，安培力为：FB=nBIL，且开始的方向向上，然后方向向下，大小不变．设在电流反向之前弹簧的伸长为x，则反向之后弹簧的伸长为（x+△x），

则有：kx+nBIL–G=0

k（x+△x）–nBIL–G=0

解之可得：，且线框向下移动，故B正确．

3、C

解析：磁感应强度是矢量，磁感应强度的叠加符合平行四边形定则。a、b、c、d各点的磁感应强度等于电流I1、I2各自产生的磁场的磁感应强度的矢量和。某点磁感应强度为零，则两电流在该点的磁感应强度大小相等方向相反。由通电直导线磁场中的磁感线分布规律、安培定则和平行四边形定则知，b、d两点合磁感应强度一定不为零。两电流在a、c两点的磁感应强度方向相反，又I1＞I2，因此a点合磁感应强度不可能为零，而c点合磁感应强度可能为零。本题选C。

4、A

解析：该导线可以用a和d之间的直导线长为来等效代替，根据，可知大小为，方向根据左手定则，A正确。

5、C

解析：参见例1，三根通电长直导线分别在O点的磁感应强度方向如图，大小相等，合成后的磁感应强度大小为2B。故选C。

6、C　

解析：本题可把L1、L2等效成两根长直导线，利用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，即可判断出L1将逆时针转动。

7、【答案】B

【解析】因为开始加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的变减速运动．故A错误，B正确；根据牛顿第二定律得，金属棒的加速度，f=μN=μFA=μBIL=μBLkt，联立解得加速度，与时间成线性关系．故C错误；t=0时刻无电流，无安培力，只有重力，加速度竖直向下，为正值．故D错误．

8、AC

解析：当磁感应强度方向竖直向下时，安培力水平向左，受力图如图1所示，根据平衡条件

解得，A对；当磁感应强度方向垂直斜面向下时，安培力沿斜面向上，受力

图如图2所示，根据平衡条件解得，B错；当磁感应强度方向水平向左时，

安培力方向竖直向上，此时支持力等于零，安培力等于重力，，，C对；

当磁感应强度方向水平向右时，安培力方向竖直向下，无法静止，D错。故选AC。

9、A
解析：N极附近磁场方向向左，由左手定则，线圈右侧受安培力向纸内，左侧受安培力向纸外，因此将逆时针转动（从上向下看），转动90°后，线圈N极在左，S极在右，将受磁铁吸引靠近磁铁。

10、【思路点拨】安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激的磁场的磁感线方向间关系的定则，根据安培定则的应用即可正确解答．加强练习熟练掌握安培定则的内容，注意磁场方向的表示方法．

【答案】C  

【解析】通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向由此可知AB错误；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，据此可知C正确，D错误．故选C．

二、填空题

1、【答案】(1)连线如图所示

(2)AC

【解析】 (1)限流式接法要求滑动变阻器接线时只能连接“一上一下”两个接线柱；磁铁N极位于上方，说明磁感线向下；开关闭合后，金属棒往右运动，说明棒受到向右的安培力；由左手定则可知，电流应垂直纸面向外(ab指向a1b1)；所以应按“电源正极→开关→滑动变阻器下接线柱→滑动变阻器上接线柱→电流表→ab→a1b1→电源负极”的顺序连接回路．

(2)由动能定理可知，要增大金属棒离开导轨时的速度v，可以增大磁感应强度B、增大电流I、增大两导轨间的距离L或增大导轨的长度s；但两导轨间的距离不变而只是换一根更长的金属棒后，等效长度L并不会发生改变，但金属棒的质量增大，故金属棒离开导轨时的速度v减小．B错，AC正确。

故选AC。

2、2nBIL/k  向下

解析：第一次平衡时，弹簧的弹力为，安培力为，方向向上。

根据平衡条件，

电流反向后，第二次平衡时，弹簧的弹力为，安培力为，方向向下。

联立解得.

3、4N

解析：无论线圈平面与中性面夹角为多少度，磁场方向始终与电流方向垂直，直接根据安培力公式进行计算即可。 

三、计算题

1、【答案】（1）   （2）    （3）

【解析】（1）设棒运动到某一位置时与轨道接触点的坐标为（±x，y），安培力的功率

 棒做匀加速运动

 代入前式得，轨道形式为抛物线。

2、（1）；（2）；（3）B垂直斜面向上，。

解析：（1）棒静止时，其受力如图所示

则有：F=mg tan60°   即BIL=mg tan60°

（2）ab棒对导轨的压力与N大小相等

（3）若要使B取值最小，即安培力F最小。显然当F平行斜面向上时，F有最小值，此时

B应垂直斜面向上，且有：F=mg sin60° 

所以   。

3、（1）方向沿y轴正方向（向右）；（2）；（3）。

解析：（1）根据安培力公式，推力F1＝I1Bb，其中 ，

则

对海水推力的方向沿y轴正方向（向右）。

（2）

（3）根据欧姆定律，

安培推力F2 ＝ I2 B b = 720 N

对船的推力F ＝ 80% F2 ＝ 576 N

推力的功率