2021届高三物理一轮复习题型分类练习卷：磁场及其描述安培力

1、磁场及其描述安培力题型一磁现象和磁场几种常见的磁场 典例1 在重复奥斯特的电流磁效应的实验时,为使实验方便且效果明显,通电直导线应()A.平行于南北方向,位于小磁针上方B.平行于东西方向,位于小磁针上方C.平行于东南方向,位于小磁针下方D.平行于西南方向,位于小磁针下方变式1:关于地磁场,下列说法正确的是()A.指南针总是指向南北,是因为受到了地磁场的作用B.地磁两极与地理两极完全重合C.地球周围的地磁场的磁感线是从地磁南极出发到地磁北极D.我国宋代学者沈括正确找到了地磁场产生的原因题型二磁感应强度、磁感线 典例2 欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水

2、和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场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时,小磁针会发生偏转;已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比。当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,则当他发现小磁针偏转了60°时,通过该直导线的电流为I的(不考虑地球的地理两极与地磁两极的偏差)()A.3倍B.倍C.D.变式2:关于磁感线与电场线的描述,正确的是()A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.静电场的电场线一定不闭合,磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线

3、和磁感线实际上均存在题型三安培定则,磁场的叠加 典例3 如图所示,两根平行长直导线相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定电流;a,b,c是导线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为,l和3l。关于这三点处的磁感应强度,下列判断正确的是()A.a点的磁感应强度大小比c点的小B.b,c两点的磁感应强度大小相等C.a,c两点的磁感应强度方向相同D.b点的磁感应强度为零变式3:有两根长直导线a,b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图。在图中所示的平面内,O点为两根导线连线的中点,M,N为两根导线附近的两点,它们在两导线连线的中垂线上,且与O点的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒

4、定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()A.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同B.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反C.在线段MN中点O处的磁感应强度最大D.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零题型四通电导线在磁场中受到的力 典例4 如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线通以如图所示方向电流时,下面说法错误的是()A.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.若将导线移至磁铁中点的正上方,电流反向,磁铁对桌面的压力会减小D.若将导线移至磁铁中点的正上方,磁铁不

5、受摩擦力变式4: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,已知导体棒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.2FB.1.5FC.0.5FD.0题型五安培力作用下的导体运动分析典例5 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是()A.线圈向左运动 B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动变式5:如图所示是一种简易电动机模型,固定在竖直方向的强磁铁和干电池紧密接

6、触,搁在其上的“心形”导电线圈可自由旋转,线圈下端与导电的强磁铁接触良好。若强磁铁的上端为N极,电池的上端为正,设电池的电动势为E,内阻为r,“心形”导电线圈接入电路部分的总电阻为R,则下列判断正确的是()A.线圈俯视逆时针转动 B.旋转时电源消耗的电功率小于C.旋转达到稳定时,线圈中的电流为 D.旋转达到稳定时,线圈中电流比刚开始转动时的大题型六安培力作用下的平衡问题典例6 如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角=37°,在导轨所在平面内,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

7、 V、内阻r=0.50 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 ,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2。已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力。变式6:如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上,两导轨平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中,当导体棒中通一自右向左的电流I时,导体棒静止在与竖直方向成37°角的导

8、轨上,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:(1)磁场的磁感应强度B;(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。同步练习1.(磁现象和磁场)如图甲是用磁传感器探究通电螺线管内部磁场的实验装置(局部);图乙是电脑处理实验数据后得到的通电螺线管内部中轴线上的磁感应强度B随x变化的图象,x1和x2是螺线管两端点的坐标。由该图象可知()A.整个通电螺线管内部都是匀强磁场B.通电螺线管两端点处磁感应强度最大C.通电螺线管两端点处磁感应强度为零D.通电螺线管内有近似匀强磁场区段2.(安培力的理解)在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直,则下列描述导线

9、受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是()3.(通电导线在磁场中受到的安培力)(2016·浙江10月选考,10)如图所示,把一根通电的硬直导线ab,用轻绳悬挂在通电螺线管正上方,直导线中的电流方向由a向b。闭合开关S瞬间,导线a端所受安培力的方向是()A.向上B.向下C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里4.(磁感应强度的叠加)(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

10、强度大小分别为B0和B0,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B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B05.(安培力作用下的平衡问题)如图所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距L=1 m。P,M间接有一个电动势为E=6 V、内阻为r=1 的电源和一只滑动变阻器,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2 kg,棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连(绳与棒垂直),物体的质量为M=0.3 kg。棒与导轨的动摩擦因数为=0.5(设最大静摩擦力与

11、滑动摩擦力相等,导轨与棒的电阻不计,g取10 m/s2),匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下,为了使物体保持静止,滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是()A.2 B.4 C.5 D.6 参考答案题型一磁现象和磁场几种常见的磁场 典例1 在重复奥斯特的电流磁效应的实验时,为使实验方便且效果明显,通电直导线应()A.平行于南北方向,位于小磁针上方B.平行于东西方向,位于小磁针上方C.平行于东南方向,位于小磁针下方D.平行于西南方向,位于小磁针下方答案:A变式1:关于地磁场,下列说法正确的是(A)A.指南针总是指向南北,是因为受到了地磁场的作用B.地磁两极与地理两极完全重合C.地球周围的地磁

12、场的磁感线是从地磁南极出发到地磁北极D.我国宋代学者沈括正确找到了地磁场产生的原因题型二磁感应强度、磁感线 典例2 欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场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时,小磁针会发生偏转;已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比。当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,则当他发现小磁针偏转了60°时,通过该直导线的电流为I的(不考虑地球的地理两极与地磁两极的偏差)()A.3倍B.倍C

13、.D.答案A变式2:关于磁感线与电场线的描述,正确的是(B)A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.静电场的电场线一定不闭合,磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在题型三安培定则,磁场的叠加 典例3 如图所示,两根平行长直导线相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定电流;a,b,c是导线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为,l和3l。关于这三点处的磁感应强度,下列判断正确的是()A.a点的磁感应强度大小比c点的小B.b,c两点的磁感应强度大小相等C.a,c两点的磁感应强度方向相同D.b点的磁感应强度为零答案:D变式3:有两根长直导

14、线a,b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图。在图中所示的平面内,O点为两根导线连线的中点,M,N为两根导线附近的两点,它们在两导线连线的中垂线上,且与O点的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是(B)A.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同B.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反C.在线段MN中点O处的磁感应强度最大D.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零题型四通电导线在磁场中受到的力 典例4 如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线通以如图所示方向电流时,下面说法错

15、误的是()A.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.若将导线移至磁铁中点的正上方,电流反向,磁铁对桌面的压力会减小D.若将导线移至磁铁中点的正上方,磁铁不受摩擦力答案:B变式4: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,已知导体棒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(B)A.2FB.1.5FC.0.5FD.0题型五安培力作用下的导体运动分析典例5 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心

16、且垂直线圈平面。当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是()A.线圈向左运动 B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动答案:A变式5:如图所示是一种简易电动机模型,固定在竖直方向的强磁铁和干电池紧密接触,搁在其上的“心形”导电线圈可自由旋转,线圈下端与导电的强磁铁接触良好。若强磁铁的上端为N极,电池的上端为正,设电池的电动势为E,内阻为r,“心形”导电线圈接入电路部分的总电阻为R,则下列判断正确的是(B)A.线圈俯视逆时针转动B.旋转时电源消耗的电功率小于C.旋转达到稳定时,线圈中的电流为D.旋转达到稳定时,线圈中电流比刚开始转动时的大题型六安培力作用下的平衡问题

17、典例6 如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角=37°,在导轨所在平面内,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 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 ,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2。已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到安培力大小;(3)导

18、体棒受到的摩擦力。答案:(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N,方向沿导轨向下变式6:如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上,两导轨平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中,当导体棒中通一自右向左的电流I时,导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:(1)磁场的磁感应强度B;(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。答案:(1)(2)mg同步练习1.(磁现象和磁场)如图甲是用磁传感器探究通电螺线管内部磁场的实验装置(局部);图乙是电脑处理实验数据后得到的通电螺线管内部中轴线上的磁感应强度B随x变化的图象,x1和x2是螺线管两端点的坐标。由该图象可知(D)A.整个通电螺线管内部都是匀强磁场B.通电螺线管两端点处磁感应强度最大C.通电螺线管两端点处磁感应强度为零D.通电螺线管内有近似匀强磁场区段2.(安培力的理解)在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直,则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是(A)3.(通电导线在磁场中受到的安培力)(2016·浙江10月选考,10)如图所示,把一根通电的硬直导线