高考物理一轮复习 考点规范练习本25 磁场的描述磁场电流的作用（含答案解析）

2020版高考物理 考点规范练习本25

磁场的描述磁场电流的作用

1.如图所示,两个圆形线圈P和Q悬挂在光滑绝缘杆上,通以方向相同的电流,若I1>I2,P、Q受到安培力大小分别为F1和F2,则P和Q(　　)

A.相互吸引,F1>F2           B.相互排斥,F1>F2

C.相互排斥,F1=F2           D.相互吸引,F1=F2

2.如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是(　　)

A．a、b、c的N极都向纸里转

B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转

C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转

D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转

3.如图所示,质量m=0.5 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度l=1 m的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中,电源的电动势E=8 V、内阻r=1 Ω,额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机M正常工作。取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小g取10 m/s2,则磁场的磁感应强度大小为(　　)

A.2 T          B.1.73 T         C.1.5 T         D.1 T

4.如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点．以O为坐标原点，A、B连线为x轴，O、C连线为y轴，建立坐标系．过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流．则过O点的通电直导线所受安培力的方向为(　　)

A．沿y轴正方向          B．沿y轴负方向

C．沿x轴正方向          D．沿x轴负方向

5.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看(　　)

A．圆环顺时针转动，靠近磁铁

B．圆环顺时针转动，远离磁铁

C．圆环逆时针转动，靠近磁铁

D．圆环逆时针转动，远离磁铁

6.一通电直导线与x轴平行放置,匀强磁场的方向与xOy坐标平面平行,导线受到的安培力为F。若将该导线做成圆环,放置在xOy坐标平面内,如图所示,并保持通电的电流不变,两端点a、b连线也与x轴平行,则圆环受到的安培力大小为(　　)

A.F           B.F           C.F           D.F

7.欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为I时，发现小磁针偏转了30°，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60° 时，通过该导线的电流为(　　)

A．3I          B．2I           C.I          D．I

8.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)              (　　)

A.顺时针方向转动,同时下降

B.顺时针方向转动,同时上升

C.逆时针方向转动,同时下降

D.逆时针方向转动,同时上升

9. (多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说法正确的是(　　)

A.指南针可以仅具有一个磁极

B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场

C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰

D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转

10. (多选)均匀带电的薄圆盘的右侧,用拉力传感器A、B水平悬挂一根通电导线ab,电流方向由a到b,导线平行于圆盘平面。圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动,与圆盘静止时相比,拉力传感器的示数增大了,悬线仍然竖直,则下列说法正确的是(　　)

A.圆盘带正电荷

B.圆盘带负电荷

C.若增大圆盘转动角速度,则传感器示数减小

D.若改变圆盘转动方向,则传感器示数减小

11. (多选)光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L=20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m=60 g、电阻R=1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B=0.5 T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ=53°角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin 53°=0.8，g取10 m/s2，则(　　)

A．磁场方向一定竖直向下

B．电源电动势E=3.0 V

C．导体棒在摆动过程中所受安培力F=3 N

D．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J

12. (多选)如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨GH、PQ，导轨上放有一金属棒MN.现从t=0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．下列关于棒的摩擦力Ff、安培力F、速度v、加速度a随时间t变化的关系图象，可能正确的是(　　)

13.如图所示,两平行金属导轨间的距离l=0.40 m,金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在的平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒

ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2,sin 37°=0.60,cos 37°=0.80。求:

(1)通过导体棒的电流;

(2)导体棒受到的安培力大小;

(3)导体棒受到的摩擦力。

14.如图所示,位于同一个水平面上的两根平行金属导轨,放置在斜向左上、与水平面成θ角的匀强磁场中,一根质量为m的通有恒定电流I的金属条在导轨上向右运动。导轨间距离为l,金属条与导轨间的动摩擦因数为μ。

(1)金属条以速度v做匀速运动,求磁场的磁感应强度的大小;

(2)为了使金属条尽快运动距离x,可通过改变磁场的方向来实现,求改变磁场方向后,金属条运动位移x的过程中安培力对金属条所做的功。

答案解析

1.答案为：D；

解析：由于P、Q通以同向电流,据“同向电流相吸,异向电流相斥”可知,P、Q是相互吸引的,P、Q之间的相互吸引力遵循牛顿第三定律,总是等大、反向。

2.答案为：B；

解析：由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转．

3.答案为：C；

解析：电动机M正常工作时的电流I1==2A,电源内阻上的电压U'=E-U=8V-4V=4V,根据欧姆定律得干路中的电流I==4A,通过导体棒的电流I2=I-I1=2A,导体棒受力平衡,有BI2l=mgsin37°,得B=1.5T,只有选项C正确。

4.答案为：A；

解析：由题图可知，过A点和B点的通电直导线对过O点的通电导线的安培力等大、反向，过C点的通电直导线对过O点的通电直导线的安培力即为其总的安培力，沿OC连线向上，故A项正确．

5.答案为：C；

解析：该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确．

6.答案为：C；

解析：根据安培力公式,安培力F与导线长度l成正比,若将该导线做成圆环,由l=×2πR,解得圆环的半径R=圆环a、b两点之间的距离l'=R=。由,解得F'=F,选项C正确。

7.答案为：A；

解析：

如图所示，设地磁场的磁感应强度为B0，电流为I的导线产生的磁场的磁感应强度为B1，

因为小磁针偏转了30°，则有tan 30°=；设电流为I′的直导线产生的磁场的磁感应强度为B2，小磁针偏转了60°时，则有tan 60°=；联立解得B2=3B1；由直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比可得，I′=3I，选项A正确．

8.答案为：A；

解析：(1)电流元法:如图所示,把直线电流等效为AO'、O'O、OB三段(O'O段极短)电流元,由于O'O段电流方向与该处磁场方向平行,所以不受安培力作用;AO'段电流元所在处的磁场方向倾斜向上,根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外;OB段电流元所在处的磁场方向倾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于纸面向里。综上可知导线将以OO'段为轴顺时针转动(俯视)。

(2)特殊位置法:把导线转过90°的特殊位置来分析,根据左手定则判得安培力方向向下,故导线在顺时针转动的同时向下运动。综上所述,A正确。

9.答案为：BC；

解析：指南针有N、S两个磁极,受到地磁场的作用静止时S极指向南方,选项A错误,B正确;指南针有磁性,可以与铁块相互吸引,选项C正确;由奥斯特实验可知,小磁针在通电导线放置位置合适的情况下,会发生偏转,选项D错误。

10.答案为：AD；

解析：与圆盘静止时相比,拉力传感器的示数增大,悬线竖直,说明导线所受安培力方向竖直向下,由左手定则可判断,导线所在位置的磁感应强度方向水平向右;由安培定则可以判断,圆盘转动形成的等效电流与其转动方向相同,故圆盘带正电荷,A正确,B错误。若增大圆盘转动角速度,则等效电流增大,方向不变,产生的磁感应强度增大,传感器示数增大,C错误。若改变圆盘转动方向,则导线所在位置的磁场方向水平向左,导线所受安培力方向向上,传感器示数减小,D正确。

11.答案为：AB；

解析：

导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A对；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知BIL·Lsin θ－mgL(1－cos θ)=0，代入数值得导体棒中的电流I=3 A，由E=IR得电源电动势E=3.0 V，B对；由F=BIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F=0.3 N，C错；由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量ΔE的和，即W=Q＋ΔE，而ΔE=mgL(1－cos θ)=0.048 J，D错．

12.答案为：BD；

解析：当从t=0时刻起，金属棒通以I=kt，则由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，故棒在此过程中所受的安培力大小为F=BIl=BLkt；当棒向下滑动的时候，可得棒所受滑动摩擦力大小为Ff=μF=μBLkt，当棒受到的摩擦力等于重力时，速度最大，之后摩擦力继续增加，棒开始做减速运动，当速度减小为零的时候，棒受到静摩擦力的作用，大小等于重力mg，即摩擦力在某一时间瞬间减小到mg，且之后一直是mg，故A项错误，B项正确．棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，由于速度与加速度方向相同，则做加速度减小的加速运动，加速度大小为a==t－g.当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，则速度达到最大，其动能也最大．当安培力继续增大时，导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动此时加速度大小为a==t－g，故C项错误，D项正确．

13.解：(1)根据闭合电路欧姆定律I==1.5A。

(2)导体棒受到的安培力大小F安=BIl=0.30N。

(3)导体棒受力分析如图所示,将重力正交分解,F1=mgsin37°=0.24N,F1<F安,

根据平衡条件mgsin37°+Ff=F安,解得Ff=0.06N。

14.解：(1)对金属条受力分析,如图,F=BIl

竖直方向平衡有FN+Fcosθ=mg,水平方向匀速运动有Fsinθ-Ff=0,

又Ff=μFN,联立解得B=。

(2)金属条尽快运动距离x,则加速度最大。

对金属条水平方向应用牛顿第二定律有Fsinθ-Ff=ma,

又Ff=μFN=μ(mg-Fcosθ),解得a=-μg。

改变磁场的方向,安培力的大小不变,方向改变。由数学知识可知,a最大时有tanθ=

此时B=

在此过程中安培力做功W=BIlsinθ·x,解得W=。