新教材高考物理一轮复习课时规范练30磁场的描述磁场对电流的作用含答案

这是一份新教材高考物理一轮复习课时规范练30磁场的描述磁场对电流的作用含答案，共9页。试卷主要包含了下图是一位同学制作的实验装置等内容，欢迎下载使用。
1.(电流的相互作用)下图是一位同学制作的实验装置:柔软弹簧竖直悬挂,下端恰与铜片接触。当开关闭合后,弹簧时伸时缩,灯泡时明时暗。关于这个实验现象,下列说法正确的是( )
A.有电流通过弹簧时,各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩
B.有电流通过弹簧时,各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长
C.弹簧收缩与铜片分离时,通过灯泡的电流较小,灯泡暗淡
D.弹簧伸长与铜片接触时,通过灯泡的电流较大,灯泡明亮
2.(安培力)电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器,某同学利用饼型强磁体和导轨模拟电磁炮的发射原理,如图所示,相同的饼型强磁体水平等间距放置,使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法不正确的是( )
A.放置强磁体时,应保证磁体的磁极同向
B.强磁体磁性越强,导轨平面越接近匀强磁场
C.强磁体间距越小,导轨平面越接近匀强磁场
D.若全部磁体N极向上,导体棒所受安培力水平向右
3.(磁场的叠加、磁感应强度计算)(2023广东广州高三模拟)如图所示,三根长为L的平行通电直导线分别放在等腰直角三角形的三个顶点上,其中a、b处导线中的电流方向垂直于纸面向里,c处导线中的电流方向垂直于纸面向外,b、c处导线中的电流大小为I,在a处产生的磁感应强度的大小均为B,a处导线中通过的电流大小为2I,则a处导线受到的安培力为( )
A.2BIL,方向竖直向上
B.BIL,方向水平向右
C.2BIL,方向竖直向上
D.4BIL,方向水平向左
4.(电流的相互作用)在城市建设施工中,经常需要确定地下金属管线的位置,如图所示,地下有一根金属管线平行于水平地面。有一种探测方法,首先给金属长直管线通上恒定电流I,再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作,①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点,记为A;②在A点附近的地面上找到与A点磁感应强度相同的点B,连接AB并测得AB间的距离为a;③在地面上过A点做垂直于AB的线段AC并测得AC间的距离为b;④用测量仪测得C点的磁场方向与地面夹角为45°,由此可确定( )
A.地下的金属管线平行于AB,深度为b
B.地下的金属管线平行于AB,深度为a
C.地下的金属管线平行于AC,深度为b
D.地下的金属管线平行于AC,深度为a
5.(安培定则)(2022浙江名校联盟三模)一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。AB导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动,CD导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止,两棒中点O1、O2的连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示(A到B、D到C)方向的电流。下列说法正确的是( )
A.通电后AB棒仍将保持静止
B.通电后AB棒将要顺时针转动(俯视)
C.通电后AB棒将要逆时针转动(俯视)
D.通电瞬间线段O1O2间存在磁感应强度为零的位置
6.(磁感应强度的叠加)(2022湖北黄冈模拟)如图所示,四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过xOy平面,1、2、3、4直导线与xOy平面的交点成边长为2a的正方形且关于x轴和y轴对称,各导线中电流方向已标出,已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比。下列说法正确的是( )
A.直导线1、3之间的相互作用力为排斥力
B.一垂直于纸面并从O点射入的粒子,将做匀速直线运动
C.直导线1、2在O点的磁感应强度方向沿y轴正方向
D.直导线2受到直导线1、3、4的作用力方向指向O点
7.(磁感应强度的叠加)(2023河北邯郸高三期末)如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O为半圆弧的圆心,∠MOP=60°,在M、N处各有一长直导线垂直穿过纸面,方向如图所示,且IM=2IN(已知电流为I的长直导线在其周围激发的磁场中,距导线距离为r处的磁感应强度B=kIr,其中k为常数),此时O点的磁感应强度大小为B1。若将M处长直导线移至P处,则此时O点的磁感应强度为( )
A.大小为3B1,方向水平向右
B.大小为3B1,方向水平向左
C.大小为2B1,方向与水平方向夹角为30°斜向右下
D.大小为2B1,方向与水平方向夹角为30°斜向右上
8.(安培力的计算)(2023山东济南高三月考)如图所示,将一根同种材料制成、粗细均匀的导体围成半径为R的闭合导体线圈,固定在垂直于线圈平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。C、D两点将线圈分为上、下两部分,且C、D两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为120°。现将大小为I的恒定电流自C、D两点间通入,则线圈C、D两点间上、下两部分导线受到的总安培力的大小为( )
A.3BIRB.2BIR
C.BIRD.0
9.(安培力作用下运动问题)(2023广东广州期末)超远距离输电通常采用特高压直流输电的方式,某段直流输电线路中三根水平导线a、b、c平行且间距相等,其中a、b导线位于同一水平面内,通入的电流大小为Ic=2Ia=2Ib,方向如图所示。已知通电直导线周围磁感应强度B=kIr(r为磁场中某点到直导线的距离,k为常数),下列说法正确的是( )
A.a、b两根导线相互排斥
B.a、b两根导线对c的安培力方向竖直向下
C.b、c两根导线对a的安培力方向竖直向下
D.三根导线在图中三角形中心处的磁感应强度为零
素养综合练
10.如图所示,匀强磁场方向水平向右,一根长为L的直导线,折成互相垂直等长的两部分ab和bc后放在匀强磁场中,ab段竖直,bc段与磁场平行,给导线通以大小为I的电流,导线受到的安培力为F;保持导线固定,将磁场以导线ab为轴转过90°,则导线受到的安培力大小为F'。下列说法正确的是( )
A.匀强磁场的磁感应强度大小为F2IL
B.匀强磁场的磁感应强度大小为FIL
C.F'=F
D.F'=2F
11.(2023山东济宁高三月考)三根足够长的导体棒a、b、c呈等边三角形排列,质量均为m,电流大小相等、方向如图所示,两导体棒a、b放置在粗糙的水平桌面上,导体棒c被竖直伸长的弹簧悬挂,重力加速度为g,则( )
A.弹簧的拉力大于导体棒c的重力
B.桌面对导体棒a、b的摩擦力均为零
C.桌面对导体棒a的支持力大于32mg
D.若对称地缓慢增大导体棒a、b间的距离,则弹簧长度增大
12.(2022山东济宁三模)电磁炮的原理如图所示,两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,导轨平面内具有垂直于导轨平面的匀强磁场,带有炮弹的金属框架垂直放在导轨上,且始终与导轨保持良好接触。已知磁场的磁感应强度大小为B,电源的内阻为r,两导轨间距为l,金属框架和炮弹的总质量为m,金属框架的电阻为R。通电后,炮弹随金属框架滑行距离s后获得的发射速度为v。不计空气阻力、金属框架与导轨间的摩擦和导轨电阻,不考虑金属框架切割磁感线产生的感应电动势,下列说法正确的是( )
A.匀强磁场的方向竖直向下
B.金属框架受到的安培力大小为mv2s
C.通过金属框架的电流为mv2sBl
D.电源的电动势为mv2(R+r)2sBl
答案：
1.A 解析 有电流通过弹簧时,各环形电流同向,相互吸引致使弹簧收缩,故A正确,B错误;弹簧伸长与铜片接触,弹簧电阻与灯泡并联,电路中总电阻较小,干路电流较大,灯泡两端电压较小,通过灯泡的电流较小,灯泡较暗淡;弹簧收缩与铜片分离时,电路中总电阻较大,干路电流较小,灯泡两端电压较大,通过灯泡的电流较大,灯泡较明亮,故C、D错误。
2.B 解析 放置强磁体时,应保证磁体的磁极同向,并且强磁体间距越小,导轨平面越接近匀强磁场,磁性的强弱与是否为匀强磁场无关,故A、C正确,B错误;若全部磁体N极向上,根据左手定则,导体棒所受安培力水平向右,故D正确。本题选不正确的,故选B。
3.A 解析 b、c处导线中的电流在a处产生的磁感应强度的大小均为B,根据矢量的叠加规则,结合几何关系可得,a处的磁感应强度为Ba=2B,方向水平向左,再由左手定则可知,a处导线受到的安培力方向竖直向上,大小为F=2B·2IL=2BIL,故A正确。
4.A 解析 根据通电直导线产生的磁场特点,距离电流越近,产生的磁场磁感应强度越大,则A点距离管线最近,AB上的点均是距离管线最近的点,管线在AB的正下方,与AB平行;由几何关系可以确定A点到管线的距离为b。故A正确。
5.B
6.B 解析 当导线电流方向相同时,电流之间表现为吸引力,直导线1、3之间的相互作用力为吸引力,故A错误;由安培定则并结合矢量叠加可知O点的磁感应强度为零,所以过O点垂直于纸面的直线上各处的磁感应强度均为零,从O射入的粒子,将做匀速直线运动,故B正确;根据安培定则可知,直导线1、2在O点的磁感应强度方向沿y轴负方向,故C错误;若直导线1在直导线2处产生的安培力为F,根据力的合成可知,1、3对2处导线的安培力的合力为2F,方向背离O点,而4对2处导线产生的安培力为22F,方向指向O点,所以直导线2受到直导线1、3、4的作用力方向背离O点,故D错误。
7.A 解析 设N处导线在O点激发磁场的磁感应强度大小为B0,则M处导线在O点激发的磁场的磁感应强度大小为2B0,可得B1=B0,M处导线移到P处时,如图中虚线所示,此时合磁感应强度大小为3B0,即3B1,方向水平向右,故A正确。
8.A 解析 由几何关系可知,C、D两点间的距离L=2Rsin 60°=3R,由等效思想可知,导体线圈受到的总安培力的大小F安=BIL=3BIR,故选A。
9.C 解析 由题图可知,a、b两根导线通入的电流方向相同,因此a、b两根导线相互吸引,故A错误;a、b两根导线对c的安培力均为排斥力,且Ia=Ib,
甲
则a、b两根导线对c的安培力大小相等,结合力的合成法可知,a、b两根导线对c的安培力方向竖直向上,故B错误;甲图为题图的右侧视图,b、c两根导线对a的安培力分别为吸引力和排斥力,根据Ic=2Ib,B=kIr,F=BIaL,可得Fac=2Fab,则有sin θ=FabFac=12,解得θ=30°,
乙
所以b、c两根导线对a的安培力方向竖直向下,故C正确;根据安培定则,如乙图所示,可知三根导线在图中三角形中心处的磁感应强度不为零,故D错误。
10.D 解析 由题意知F=BI×12L,解得B=2FIL,故A、B错误;将磁场在水平面内转过90°,ab、bc两段受到的安培力大小均为F,互相垂直,则导线受到的安培力大小F'=2F,故C错误、D正确。
11.D 解析 由“同向电流相互吸引,反向电流相互排斥”知,导体棒a和导体棒b对导体棒c都是排斥力,作用力的合力方向竖直向上,故弹簧的拉力小于导体棒c的重力,选项A错误;导体棒c对导体棒a的作用力为斜向左下的排斥力,导体棒b对导体棒a的作用力为水平向右的吸引力,两力大小相等,夹角120°,合力斜向右下方,导体棒a受力平衡,说明桌面对导体棒a的摩擦力不为零,方向水平向左,同理桌面对导体棒b摩擦力也不为零,方向水平向右,选项B错误;选择导体棒a、b、c整体研究,由于弹簧的弹力竖直向上,根据对称性,桌面对导体棒a的支持力小于32mg,选项C错误;若对称地缓慢增大导体棒a、b间的距离,导体棒a和导体棒b对导体棒c的作用力都在减小,且二力的夹角增大,故二力的合力减小,则弹簧的弹力增大,长度增大,选项D正确。
12.D 解析 炮弹受到的安培力向右,通过金属框架的电流方向由外向里,根据左手定则可知匀强磁场方向为竖直向上,故A错误;炮弹滑行s后获得的发射速度为v,根据动能定理得Fs=12mv2-0,解得电磁炮受到的安培力大小为F=mv22s,故B错误;根据安培力公式F=BIl,结合F=mv22s,得通过金属框架的电流I=mv22Bls,根据闭合电路欧姆定律得电源的电动势为E=I(R+r)=mv2(R+r)2Bls,故D正确,C错误。