专题10.1 磁场及其对电流的作用【练】-2022年高考物理一轮复习讲练测

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专题10.1磁场及其对电流的作用—【练】一、练基础1．（2021届广东省执信中学高三模拟）关于磁场的说法正确的是（　　）A．通电导线在磁场中受到安培力越大的位置，则该位置的磁感应强度越大B．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向D．把与匀强磁场垂直的某线圈的匝数减半，则通过该线圈的磁通量也减半【答案】B【解析】磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度，此比值与通电导线所受磁场力大小及电流元无关，故A错误；根据安培定则可知，导线的磁场方向与导线电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故B正确；垂直磁场放置的通电导线的受力方向与磁感应强度方向相互垂直，故C错误；磁通量与匝数无关，把与匀强磁场垂直的某线圈的匝数减半，则通过该线圈的磁通量不变，故D错误。故选B。2．（2021湖北省模拟题）如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为，玻璃皿的横截面的半径为，电源的电动势为，内阻，限流电阻，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为2V，则  A. 由上往下看，液体做顺时针旋转           B. 液体所受的安培力大小为
C. 闭合开关后，液体热功率为        D. 闭合开关10s，液体具有的动能是【答案】B【解析】A.由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形的电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；玻璃皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误；
B.电压表的示数为2V，则根据闭合电路欧姆定律有：，所以电路中的电流 ，液体所受的安培力大小：，故B正确；
C.玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为，则液体热功率为：，故C错误；
D.10s末液体的动能等于安培力对液体做的功，通过玻璃皿的电流的功率：，所以闭合开关10s，液体具有的动能：，故D错误。故选B。3．（2021届河北省衡水中学高三四调）如图所示，一条形磁铁的周围放着能自由转动的小磁针甲、乙、丙、丁四根小磁针，静止时，画错的是A．甲 B．乙 C．丙 D．丁【答案】A【解析】小磁针静止时N极所指的方向指向哪一点的磁场方向，根据条形磁铁的磁场分布可知，甲错误，故A正确BCD错误。故选A。4．（2021年上海市杨浦区高考物理一模试卷）如图，a、c是通电螺线管轴线上的两点，b、d是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，其中A. a点磁感应强度最大                           B. b、d两点磁感应强度相同
C. b、c两点磁感应强度方向相同                  D. a、c两点磁感应强度方向相反【答案】B【解析】由安培定则可知，通电螺线管左侧为S极，右侧为N极，磁感线在通电螺线管外部从N极出发回到S极，在通电螺线管内部由S极回到N极；
AB、a点在螺线管端面处，c点在螺线管内部，b、d点在螺线管中部，此时c点处磁感线最密集，故c点处磁感应强度最大，b、d关于轴线对称，磁感应强度大小相等，方向相同，故A错误，B正确；
CD、c点位于通电螺线管内部，此时磁感线方向由S极到N极，故此时c点磁感应强度方向向右，b在通电螺线管外部，此时磁感线从N极出发回到S极，故b点磁感应强度方向向左，a点在S极附近，此时a点的磁感应强度方向向右，故a、c两点磁感应强度方向相同，b、c两点磁感应强度方向相反，故CD错误；
故选：B。
5．(2021·常德市二模)在绝缘圆柱体上a、b两个位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图所示电流时，b处金属圆环受到的安培力为F1；若将b处金属圆环移动到位置c，则通有电流为I2的金属圆环受到的安培力为F2。今保持b处金属圆环原来位置不变，在位置c再放置一个同样的金属圆环，并通有与a处金属圆环同向、大小为I2的电流，则在a位置的金属圆环受到的安培力(　　)A．大小为|F1－F2|，方向向左               B．大小为|F1－F2|，方向向右C．大小为|F1＋F2|，方向向左               D．大小为|F1＋F2|，方向向右【答案】A　【解析】c金属圆环对a金属圆环的作用力大小为F2，根据同方向的电流相互吸引，可知方向向右，b金属圆环对a金属圆环的作用力大小为F1，根据反方向的电流相互排斥，可知方向向左，所以a金属圆环所受的安培力大小|F1－F2|，由于a、b间的距离小于a、c间距离，所以两合力的方向向左。6．（2021贵州毕节模拟）(多选)如图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图。三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根可与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初细导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出。关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是(　　)A．改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变B．仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变C．增大电流同时并改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定增大D．仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度减小【答案】BD【解析】根据左手定则判断可知，改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向不会改变，选项A错误；仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变，选项B正确；增大电流同时并改变接入导体棒上的细导线，结合题意可知，导体棒在磁场中的有效长度减小，则接通电源时，导体棒摆动幅度不一定增大，选项C错误；仅拿掉中间的磁铁，导体棒所受安培力减小，摆动幅度减小，选项D正确。7．(2021·临沂市一模) 1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂了一个小磁针，将圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时，就会发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响，则下列说法错误的是(　　)A．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流B．小磁针发生偏转说明了电荷的运动会产生磁场C．当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极向左侧偏转D．当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极向右侧偏转【答案】A　【解析】本题中不符合感应电流的产生条件，故无法产生感应电流，故A错误；由题意可知，小磁针受到磁场力的作用，原因是电荷的定向移动，从而形成电流，而电流周围会产生磁场，因此B正确；圆盘带负电，根据安培定则可知，产生的磁场方向向上，等效为上方N极的条形磁铁，故小磁针处于圆盘的左上方时，小磁针的N极将向左侧偏转，故C正确；同理，若小磁针处于圆盘的左下方时，则小磁针的N极向右侧偏转，故D正确。8．(2021·广州二模)如图，同一平面内有两根互相平行的长直导线M和N，通有等大反向的电流，该平面内的a、b两点关于导线N对称，且a点与两导线的距离相等。若a点的磁感应强度大小为B，则下列关于b点磁感应强度Bb的判断正确的是(　　)A．Bb>2B，方向垂直该平面向里                   B．Bb<B，方向垂直该平面向外C.B<Bb<B，方向垂直该平面向里                  D．B<Bb<2B，方向垂直该平面向外【答案】B【解析】根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，由于两导线电流大小相等，a点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为。由于a和b与导线N距离相等，导线N在b点磁感应强度大小为，方向垂直该平面向外；导线M在b点磁感应强度大小小于，且方向垂直该平面向里，故b点磁感应强度小于，方向垂直该平面向外，故B正确，A、C、D错误。9．（2021年湖北省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷）一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I。下列说法正确的是A. 通电直导线受到安培力的大小为ILB
B. 无论通电直线导如何放置，它都将受到安培力
C. 通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面
D. 安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功【答案】C【解析】A、只有当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线受到安培力的大小才为IBL，故A错误；
B、当通电导线与磁场平行时，它不受安培力，故B错误；
C、通电直导线所受安培力的方向既垂直于磁感应强度方向又垂直于电流方向，即垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面，故C正确；
D、安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，安培力对通电导线也能做功，故D错误。故选：C。
10．（2021·贵州贵阳二模）如图所示，某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面水平向里。一带电微粒由a点以一定的初速度进入电磁场，刚好能沿直线ab斜向上运动，则下列说法正确的是(　　)A．微粒可能带正电，也可能带负电         B．微粒的动能可能变大C．微粒的电势能一定减小                 D．微粒的机械能一定不变【答案】C　【解析】由受力分析可知，微粒受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，因微粒在复合场中做直线运动，可知其所受合力为零，根据做直线运动的条件可知微粒的受力情况如图所示，所以微粒一定带负电，A错误；微粒一定做匀速直线运动，否则速度变化，洛伦兹力大小变化，微粒将做曲线运动，因此微粒的动能保持不变，B错误；微粒由a沿直线ab运动的过程中，电场力做正功，电势能一定减小，C正确；在微粒的运动过程中，洛伦兹力不做功，电场力做正功，则微粒的机械能一定增加，D错误。二、练能力11．(2021·陕西质检) (多选)如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内分布着非匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是均匀的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系式B＝kx，其中k是一恒定的正数。由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框ADCF边长为a，A处有一极小开口AE，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴的距离为a，线框A、E两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力，下列说法正确的是(　　)A．整个线框受到的合力方向与DF连线垂直B．整个线框沿y轴方向所受合力为0C．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正方向D．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正方向【答案】BC【解析】由题意可知AD边所处位置的磁感应强度B1＝ka，则AD边受到的安培力大小为FAD＝B1Ia＝ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴负方向，FC边所处位置的磁感应强度B2＝2ka，则FC边受到的安培力大小为FFC＝B2Ia＝2ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴正方向，则整个线框在x轴方向所受合力为FFC－FAD＝ka2I，方向沿x轴正方向，C正确，D错误；沿y轴方向磁场分布是均匀的，可知DC边和EF边从左向右对应位置的磁感应强度都相同，又DC边和EF边的电流大小相同，方向相反，可知FDC＝FEF，整个线框沿y轴方向所受合力为FDC－FEF＝0，B正确；整个线框受到的合力大小为ka2I，方向沿x轴正方向，与AD、FC垂直，A错误。12.（2021山西省模拟题）（多选）科学实验证明，通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小，式中常量，I为电流强度，l为距导线的距离。如图所示，三根完全相同且通有恒定电流的长直导线a、b、c，其截面位于等边三角形的三个顶点，a、b、c通过的恒定电流大小分别为、、，b、c位于光滑绝缘水平面上，三根导线均可保持静止状态，则   A. a、b通有同向的恒定电流
B. 导线a受的合磁场力竖直向上
C. 导线a、b所受的合磁场力大小相等、方向相反
D. 导线a、b、c上通有的电流大小关系为【答案】BD【解析】同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，
AB、导线a受b、c磁场力恰好与其重力平衡，重力竖直向上，则导线a受的合磁场力的方向竖直向上，因此b、c对a的磁场力都为排斥力，b、c为同向电流，a与b、c为异向电流，故A错误，B正确；
C、c对b为吸引力，a对b为排斥力，导线b受到磁场力的合力的方向为斜向右下方，导线a受的合磁场力的方向竖直向上，故两者方向不是相反的，故C错误；
D、设导线长度为L，分析导线b的受力情况，a对b的磁场力为，c对b的磁场力为，根据共点力平衡知识可知，，其中，，
解得：，根据导线a的受力可知，电流，故导线a、b、c上通有的电流大小关系为，故D正确。故选：BD。13． (2021·广东肇庆二模) (多选)如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止。若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是(　　)A．在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动B．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小【答案】AD【解析】当t＝0时，由左手定则可知，MN受到向右的安培力，根据F安＝BLI，由于B最大，故此时的安培力最大，则MN的加速度最大，随着时间的延长，磁感应强度B减小，故加速度减小，而MN的速度在增大，当B＝0时，加速度为0，速度最大，当B反向时，安培力也会反向，则加速度也反向，MN做减速运动，到半个周期时，MN减速到0，此时的加速度反向最大，然后MN再反向运动，到一个周期时MN又回到原出发的位置，故在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动，A正确，B错误；在最初的半个周期内，导线的加速度先减小后增大，而其速度则是先增大后减小，C错误，D正确。三、练真题14.（2021全国甲卷,T16） 两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与在一条直线上，与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（　　）A. B、0 B. 0、2B C. 2B、2B D. B、B【答案】B【解析】两直角导线可以等效为如图所示两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故M处的磁感应强度为2B；综上分析B正确。故选B。15.（2019全国卷I，T17）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（    ）   A. 2F    B. 1.5F       C. 0.5F            D. 0【答案】B【解析】：设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为，根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比，由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式，可知，得，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框LMN所受的合力大小为，故本题选B。16.（2018全国卷II,T20）（多选）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称.整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外.已知a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向也垂直于纸面向外.则（    ）A. 流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B. 流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为C. 流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为D. 流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为【答案】AC【解析】L1在ab两点产生的磁场强度大小相等设为B1，方向都垂直于纸面向里，而L2在a点产生的磁场强度设为B2，方向向里，在b点产生的磁场强度也为B2，方向向外，规定向外为正，根据矢量叠加原理可知 ， 可解得： ; 故AC正确.