2022届高考物理一轮复习课时作业二十九磁场及其对电流的作用【含答案】

磁场及其对电流的作用[双基巩固练]1．如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A．竖直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向上D．为零2．教学中常用如图甲所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况．现将图中的蹄形磁铁改用图乙所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是()A．电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动B．电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向右运动C．电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动D．电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动3．半径为R的环形金属圆线圈位于水平面上，共有n匝，处于某一匀强磁场中，如图所示，图中虚线与圆线圈的中轴线重合，虚线左侧区域充满磁场(圆线圈的一半在磁场内)，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于水平面向下．当线圈中通以大小为I的电流时，线圈受到的安培力的大小为()A．nBIRB．πnBIRC．2πnBIRD．2nBIR4．[2021·辽宁沈阳一模]如图所示，ACE是半圆弧，O为圆心，∠COD＝37°，A、C、D处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小均为I，长度均为L，A和D处通电直导线的电流方向垂直纸面向外，C处通电直导线的电流方向垂直纸面向里，三根通电直导线在O点处产生的磁感应强度大小均为B，则O处的磁感应强度大小为()A.eq\r(5)BB．2BC.eq\f(\r(5),5)BD．05．[中考真题试卷·青岛检测]一通电直导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置(如正面图)．现在通电导体棒所处位置加上匀强磁场，使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置．如果所加磁场的强弱不同，则磁场方向的范围是(以下选项中各图均是在侧面图的平面内画出的，磁感应强度的大小未按比例画)()6．[中考真题试卷·四川遂宁三诊]三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在三条导线中通过的电流均为I，方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的角平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是()A．B1＝B2<B3B．B1＝B2＝B3C．a处和c处磁场方向垂直于纸面向外，b处磁场方向垂直于纸面向里D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b处和c处磁场方向垂直于纸面向里7．[中考真题试卷·河南名校联盟联考]一个半径为R的均匀导电金属圆环放置在粗糙的水平绝缘桌面上，现加上一方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示(俯视图)．将金属圆环接入电路中，干路电流为I，接入点a、b是圆环直径上的两个端点．金属圆环始终处于静止状态，则()A．当电流为I时，金属圆环上半部分受到的安培力大小为πBIRB．当电流为I时，金属圆环受到的安培力大小为BIRC．增大干路电流，金属圆环对桌面的压力增大D．增大干路电流，金属圆环对桌面的摩擦力增大8．[中考真题试卷·重庆南开中学4月月考]如图所示，MN、PQ为水平放置的平行导轨，静止的导体棒ab垂直放置在导轨上并通以从b到a的恒定电流，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝eq\f(\r(3),3)(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．在竖直平面内加与导体棒ab垂直的匀强磁场，发现无论磁场的磁感应强度多大都不能使导体棒运动，则磁场的方向与轨道平面的夹角最大为()A．30°B．45°C．60°D．90°9．[中考真题试卷·四川凉山二测]如图所示，长为d、质量为m的导体棒ab，置于倾角为θ的光滑斜面上．导体棒与斜面的水平底边始终平行．已知导体棒中电流方向从a到b，大小为I，重力加速度为g.若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静止在斜面上，则磁感应强度的最小值和对应的方向是()A.eq\f(mgsinθ,Id)，方向垂直于斜面向下B.eq\f(mgsinθ,Id)，方向垂直于斜面向上C.eq\f(mgtanθ,Id)，方向竖直向上D.eq\f(mgtanθ,Id)，方向竖直向下[综合提升练]10．如图所示，在水平绝缘杆上用两条等长的平行绝缘丝线悬挂一质量为m的通电导体棒．将导体棒放置在U形磁铁的磁场中，由于安培力的作用，当两条丝线与竖直方向均成30°角时，导体棒处于平衡状态．若重力加速度为g，则关于导体棒在平衡状态时的说法正确的是()A．导体棒所在处的磁感应强度处处相等B．导体棒受到的安培力大小一定是eq\f(1,2)mgC．每条丝线对导体棒的拉力大小一定是eq\f(\r(3),3)mgD．导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定是mg11．(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表，这种电流表的构造如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的．若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是()A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动12．(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将()A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉13．(多选)如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5T，质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点，当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动．已知N、P为导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且eq\x\to(MN)＝eq\x\to(OP)＝1m，g取10m/s2，则()A．金属细杆开始运动时的加速度大小为10m/s2B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/sC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75N课时作业(二十九)1．解析：导线abcd的有效长度L＝0，故它受到的磁场力的合力为零，即任何闭合通电线圈在匀强磁场中受到的磁场力的合力一定为零．选项D正确．答案：D2．解析：由右手螺旋定则及左手定则，易判断出选项A正确．答案：A3．解析：磁场与线圈垂直，每匝线圈在磁场中的有效长度为2R，所受安培力为2BIR，故n匝线圈所受安培力为2nBIR，D项正确．答案：D4．解析：本题考查安培定则、磁感应强度的叠加．A处通电直导线在O处的磁感应强度方向竖直向上，C处通电直导线在O处的磁感应强度方向水平向左，D处通电直导线在O处的磁感应强度方向垂直于OD斜向下，根据矢量的合成可得，O处的磁感应强度大小为eq\f(\r(5),5)B，C正确，A、B、D错误．答案：C5．答案：C6．解析：本题考查磁感应强度的叠加．由安培定则判断，对a和b，其临近的两条导线在a点和b点产生的磁感应强度等大反向，磁感应强度互相抵消，则a处和b处的磁感应强度就等于远离该点的那条导线产生的磁感应强度，有B1＝B2；对c，其临近的两条导线在c点产生的磁感应强度等大同向，磁感应强度加倍，而远离c点的那条导线在c点产生的磁感应强度与和c点临近的两条导线在c点产生的磁感应强度方向相同，则c处的磁感应强度B3应大于a处和b处的磁感应强度B1和B2，A正确，B错误；由安培定则判断可得a处和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里，C、D错误．答案：A7．解析：本题考查受力分析、左手定则、安培力大小的计算等．当电流为I时，金属圆环上半部分受到的安培力大小为F1＝B·eq\f(I,2)·2R＝BIR，选项A错误；当电流为I时，金属圆环上、下两部分受到的安培力均为BIR且方向相同，则金属环受到的安培力大小为2BIR，选项B错误；由左手定则可知，金属环所受的安培力方向沿水平方向，则增大干路电流，安培力变大，但金属圆环对桌面的压力不变，金属圆环对桌面的摩擦力增大，选项C错误，D正确．答案：D8.解析：对导体棒受力分析如图所示，由题意可知，导体棒所受安培力的水平分力小于导体棒与导轨间的最大静摩擦力，则有Fsinθ≤μ(mg＋Fcosθ)．当磁感应强度足够大时，由数学关系可知mg＋Fcosθ≈Fcosθ，即当tanθ≤μ，磁感应强度足够大时，无论导体棒所受安培力多大，导体棒都不能运动．由题知μ＝eq\f(\r(3),3)，故θ≤30°，A正确．答案：A9．解析：根据三角形定则知，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，根据共点力平衡可知，安培力的最小值为F＝mgsinθmgsinθ＝BId解得B＝eq\f(mgsinθ,Id)，方向垂直于斜面向下，故A正确，B、C、D错误．答案：A10．解析：U形磁铁产生的不是匀强磁场，故导体棒所在处的磁感应强度不会处处相等，A错误；以导体棒为研究对象进行受力分析，两条丝线与竖直方向均成30°角，故导体棒所受安培力的方向与丝线垂直时，安培力最小，根据几何关系可得最小的安培力F＝mgsin30°＝eq\f(1,2)mg，即导体棒受到的安培力大小不一定是eq\f(1,2)mg，B错误；导体棒所受安培力等于eq\f(1,2)mg时，两条丝线的拉力的和等于eq\f(\r(3),2)mg，每条丝线对导体棒的拉力大小都是eq\f(\r(3),4)mg，C错误；导体棒受到重力、安培力与拉力作用，由共点力平衡的特点可知，导体棒受到的安培力与拉力的合力一定与导体棒的重力大小相等，方向相反，D正确．答案：D11．解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故A正确．电表的调零使得当指针处于“0”刻线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故B正确．由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确．答案：ABD12．解析：装置平面示意图如图所示．如图所示的状态，磁感线方向向上，若形成通路，线圈下边导线中电流方向向左，受垂直纸面向里的安培力，同理，上边导线中电流受安培力垂直纸面向外，使线圈转动．当线圈上边导线转到下边时，若仍通路，线圈上、下边中电流方向与图示方向相比均反向，受安培力反向，阻碍线圈转动．若要线圈连续转动，要求左、右转轴只能上一侧或下一侧形成通路，另一侧断路．故选AD.答案：AD13．解析：金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F安＝BIL＝0.5×2×0.5N＝0.5N，金属细杆开始运