专题11 磁场的性质、叠加及磁场对电流的作用力

2021年高二期中期末考试试题汇编（选修3-1）专题11磁场的性质、叠加及磁场对电流的作用力1.（多选）（2019-2020学年•青岛高二检测）将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各量间关系的是（）C D【答案】BC【解析】：磁感应强度B与F、I、L无关，是由磁场本身的性质决定的，故B正确，D错误；由F=BIL可知，在B一定时，F与IL成正比，故A错误，C正确.（2019-2020学年•河北省邯郸市高二上学期期末）相隔一定距离的电荷或磁体间的相互作用是怎样发生的？这是一个曾经使人感到困惑、引起猜想且有过长期争论的科学问题19世纪以前，不少物理学家支持超距作用的观点.英国的迈克尔•法拉第于1837年提出了电场和磁场的概念，解释了电荷之间以及磁体之间相互作用的传递方式，打破了超距作用的传统观念.1838年，他用电力线（即电场线）和磁力线（即磁感线）形象地描述电场和磁场，并解释电和磁的各种现象.下列对电场和磁场的认识，正确的是（）法拉第提出的磁场和电场以及电力线和磁力线都是客观存在的在电场中由静止释放的带正电粒子，一定会沿着电场线运动磁感线上某点的切线方向跟放在该点的通电导线的受力方向一致通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的【答案】D【解析】：电场和磁场均是客观存在的特殊物质；电场线和磁感线是人类为了形象地描述电场和磁场而引入的虚拟的线，实际中并不存在，故A错误；电荷的运动取决于初速度和力的方向，故电场线不是电荷在场中的轨迹.只有在点电荷的电场和匀强电场中由静止释放的带正电粒子，一定会沿着电场线运动，故B错误；磁感线上某点的切线方向是磁场的方向，通电导线的受力方向不是磁场的方向，故C错误；根据磁场的性质可知，通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，故D正确.（多选）（2019-2020学年•贵州贵阳六中高二下学期月考）物理学中，通过引入检验电流了解磁场力的特性，对检验电流的要求是（）F将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F、导线长度L和通电电流I，应用公式B=%，即可测得IL磁感应强度B检验电流不宜过大FC•公式b=il只能应用于匀强磁场ILFD.只要满足长度L很短、电流很小、将其垂直放入磁场的条件，公式B=〒对任何磁场都适用IL【答案】BD【解析】：检验电流的方向要垂直于磁场的方向放置，故A错误；用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度L应很短，电流应很小，垂直磁场方向放置，只要满足上F述条件，磁感应强度的定义式B=f适用于所有磁场，故C错误，B、D正确.IL（2019-2020学年•浙江省温州九校高二上学期期末联考）关于磁感应强度，下列说法正确的是（）由真空中点电荷的电场强度公式E=kQQ可知，当，一0时，E一无穷大F由B=f可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比IL小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零【答案】C【解析】：点电荷的电场强度公式E=kQ适用于真空中、点电荷，当'一0时不满足点电荷的条件，所以不能直接使用，故A错误；磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁F场以及磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B=IL只是磁感应强度的定义式，故B错误；根据磁场IL方向的规定可知，磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，故C正确；一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，可能是由于导线的方向与磁场的方向平行，该处磁感应强度不一定为零，故D错误.（2019-2020学年•河南省中原名校（即豫南九校）高二下学期第一次联考）对磁现象的研究中有一种“磁荷观点”，人们假定，在N极上聚集着正磁荷，在S极上聚集着负磁荷，由此可以将磁现象与电现象类比，引入相似的概念，得出一系列相似的定律，例如磁的库仑定律，磁场强度等.在磁荷观点中磁场强度定义为：磁场强度的大小等于点磁荷在该处所受磁场力与点磁荷所带磁荷量的比值，其方向与正磁荷在该处所受磁场力方向相同，若用H表示磁场强度，F表示点磁荷所受磁场力，qm表示磁荷量，则磁场强度可以表示为FTOC\o"1-5"\h\zh=F.以下公式所采取的定义方法与磁场强度不相同的是 （）qmF F Q UE=~ B.B=〒 C.C=% D.E=~,q IL U d【答案】D【解析】：分析题意可知，磁场强度的定义方法为比值定义法，电场强度E=F，磁感应强度B=I，电容Cq IL=U，均用到了比值定义来定义物理量，A、B、C选项正确；匀强电场场强与电势差关系为U=Ed，E=U不属于比值定义法，D选项错误.5.（多选）（2019-2020学年•山东潍坊一中高二下学期检测）磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是（）a、b两处的磁感应强度大小B<Bba、b两处的磁感应强度大小B>Bb一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有F<FbD•一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小可能有F>Fb【答案】AD【解析】在磁场中，磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱，分析可知，B<Bb，A选项正确，B选项错误；一通电导线所受安培力的大小与导线的放置方向有关，故安培力的大小关系可能有Fa<Fb，Fa=Fb，也可能F>Fb，C选项错误，D选项正确.（2019-2020学年•湖南师范大学附属中学高二上学期期末）两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲TOC\o"1-5"\h\z所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为/的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管中部的磁感应强度的大小为（ ）甲 乙0 B.0.5B C.B D.2B【答案】A【解析】：用双线绕成的螺线管，双线中的电流刚好相反，其在周围空间产生的磁场相互抵消.所以，螺线管内部磁感应强度为零，A正确.（多选）（2019-2020学年•宁夏石嘴山第三中学高二上学期期末）如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是（）如图位置时等于BS B.若使框架绕。。'转过60°角，磁通量为2bS若从初始位置转过90°角，磁通量变化量为零 D.若从初始位置转过180°角，磁通量变化量为零【答案】AB【解析】如题图位置时，磁感线与框架平面垂直，XBS,A正确；当框架绕OO'轴转过60°时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示，所以^=BSa=BS-cos60°=|BS,B正确；转过90°时，框架由与磁感线垂直穿过变为平行，穿过框架的磁通量变化了BS，C错误；框架转过180°时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过方向改变了，因而％=BS，%=—BS，△切=|%一%|=2BS，D错误.8.（2019-2020学年•黑龙江大庆铁人中学高二下学期检测）关于磁通量的概念，以下说法中正确的是（）磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大【答案】B【解析】：当回路与磁场平行时，没有磁感线穿过回路，则回路的磁通量小为零，这时磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定越大，故A错误；磁通量切为零时，可能回路与磁场平行，则磁感应强度不一定为零，故B正确；根据磁通量^=BSsina，磁通量的变化可能由B、S、a的变化引起，故C错误；磁感应强度越大，线圈面积越大，磁通量不一定越大，还与回路与磁场方向的夹角有关，故D错误.9.（2019-2020学年•湖南省株洲市第一中学高二下学期月考）如图所示，四根完全相同的垂直于纸面放置的长直导线，其横截面分别位于正方形abcd的四个顶点上，直导线分别通有方向垂直于纸面向外、大小分别为I=I，=2L，I=3A，A=4A的恒定电流，已知通电长直导线周围距离导线为r处磁场的磁感应强度大小a0b0c0d0为B=g，式中常量k>0，I为电流大小，忽略电流间的相互作用，若电流I。在正方形的中心0点产生的磁r a感应强度大小为B，则O点处实际的磁感应强度大小及方向为（）L 匕4—A.10B，方向垂直于纸面向里 B.10B，方向垂直于纸面向外C.2申B，方向由O点指向bc中点 D.2-投B，方向由O点指向ad中点【答案】C【解析】：电流I在正方形的几何中心。点处产生的磁感应强度大小为B，根据B=kI可知，电流Ib、I、Ida bcd在O点产生的磁感应强度大小分别为2B、3B、4B，根据安培定则可知，电流Ib在中心O点产生的磁感应强度方向由c到a，电流Ic在中心O点产生的磁感应强度方向由d到b，电流Id在中心O点产生的磁感应强度方向由a到c，根据矢量的合成法则可知O点处实际的磁感应强度大小为2、&B，方向由O点指向bc中点，C选项正确.10.（2019-2020学年•西南交通大学附中高二下学期期中）已知长直线电流产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=H其中K为比例系数，I为电流强度，r为该点到直导线的距离），如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙，通有大小均为I且方向相反的电流，】、。两点与两导线共面，且1点到甲的距离、甲到。点的距离及。点到乙的距离均相等.现测得。点磁感应强度的大小为B0=3T，则1点的磁感应强度大小为（）I甲乙4 3A.1T B.3T C.2T D.2T【答案】A【解析】：O点的合磁感应强度B0=3T，导线甲、乙在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，均为5T，根据对称性，导线甲在1点产生的磁感应强度为1.5T，方向垂直纸面向外，导线乙距1点距离为距O点距离的3倍，故产生的磁感应强度为0.5T，方向垂直纸面向里，则1点的磁感应强度大小为1T，方向垂直纸面向外，A选项正确.（2019-2020学年•云南省玉溪市元江一中高二下学期月考）如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流.1、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且1、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）■EA.O点处的磁感应强度为零 B.1、b两点处的磁感应强度大小、相等、方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小、相等、方向相同D.1、c两点处的磁感应强度的方向不同【答案】C【解析】：由图可知.两导线在O点的磁场方向相同，因此O点磁感应强度不为零，故A项错误；由图可知，1、b两点处磁感应强度大小、方向都相同，故B项错误；由图可知，c、d两点处磁感应强度大小、方向都相同，故C项正确；由图可知，O、1、b、c、d五点处磁感应强度方向都相同，竖直向下，故D项错误.

12.（多选）（2019-2020学年•山东省潍坊市七中高二下学期检测）通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（）NMNMA.A.线框有两条边所受的安培力方向相同线框有两条边所受的安培力大小相同C.C.线框所受安培力的合力向左D.线框将绕MN转动【答案】BC【解析】通电矩形线框abcd在无限长直通电导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边受磁场力（安培力）大小相同，方向相反，即ad边和bc边受合力为零.而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边受合力方向向左，故B、C选项正确.13.（2019-2020学年•烟台二中期中）如图所示，在匀强磁场中，AB为长度为2、粗细均匀的金属丝，输出电压恒定的电源接A、B两端时，金属丝受到的安培力为H；若将金属丝截取一半再弯成一个半圆形，仍然接在刚才的电源两端，则金属丝受到的安培力为（）XXXXXXXXxzXxTOC\o"1-5"\h\zF F 2 nA. B.s CrF D.^F4 2 n 2【答案】C【解析】由已知F=BIL，弯成一个半圆形后，半圆的直径为d=2x£=£即金属丝的有效长度为L'=22nn nL2 2由分析知电流增大为2倍I=21，则F=BI'L'=2BIZ=~BIL=~F故选C.iLiL iL14.（2019-2020学年•重庆十八中期中）长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是（）【答案】A强度大小均为BJN）A强度大小均为BJN）A.该磁场是匀强磁场C.线圈将沿顺时针方向转动D.a、b导线受到的安培力的大小总为ILB【解析】：A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故F=BILcos0,A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F=BIL,B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F=BIL,C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F=BIL,D错误.15.（多选）（2019-2020学年广东珠海一中期中）图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向分布的，线圈中。、b两条导线的长均为L，通有方向如图乙所示的电流I，两条导线所在处的磁感应线圈平面总与磁场方向垂直【答案】CD【解析】：磁场是均匀地辐向分布，越接近转轴，磁场越强.磁感线始终与线圈平面平行，即始终与线圈边垂直，A、B错误；根据安培力公式知a、b导线受到的安培力的大小总为ILB，D正确；图示位置，a、b导线受到的安培力的方向分别向上和向下，故线圈将沿顺时针方向转动，C正确.16.（2019-2020学年•泰安高二期中）如图所示，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、B与圆心。连线的夹角为120°，此时悬线的张力为F.若圆环通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大小和方向是（）3F 3F A.电流大小^^^，电流万向沿顺时针万向 B.电流大小为和^，电流万向沿逆时针万向3BR 3BR3F 3f 电流大小为号，电流方向沿顺时针方向 D.电流大小为M，电流方向沿逆时针方向BR BR【答案】A【解析】：要使悬线拉力为零，则圆环通电后受到的安培力方向向上，根据左手定则可以判断，电流方向应沿顺时针方向，根据力的平衡F=BI^3R，求得I=亲£，故A正确，B、C、D错误.17.（2019-2020学年•湖南省娄底市娄星区高二下学期期中）如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度.天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈，线圈下端在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里.当线圈中通有电流/（方向如图）时，发现天平的右端低左端高，下列哪些调节方案可以使天平水平平衡（）A.仅减小电流大小 B.仅增大线框的宽度/仅减轻左盘砝码的质量 D.仅增加线圈的匝数【答案】A【解析】：天平左端高右端低，说明左端轻右端重，要使天平平衡，可以增加左盘砝码质量，也可以减小右盘砝码质量，选项C错误；根据左手定则判断可知，线圈在磁场中受到竖直向下的安培^F=NBIl，故也可以减小安培力，等效于减小右盘砝码质量，减小安培力可以采取减小电流大小，减小线框的宽度1或者减少线圈的匝数，选项A正确，B、D错误.18.（2019-2020学年•河南省洛阳市高二下学检测）如图所示，质量m=0.5kg、长L=1m的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架向下（磁场范围足够大），右侧回路电源电动势E=8V，内电阻r=1Q，额定功率为8W、额定电压为4V的电动机正常工作（g=10m/s2），则（）A.回路总电流为2A B.电动机的额定电流为4AC.流经导体棒的电流为4A D.磁感应强度的大小为1.5T【答案】DE—U8—4【解析】：电动机的正常工作时，有Pm=UIm代入数据解得Im=2A通过电源的电流为I总=—^=〒=4A，故A、B错误；导体棒静止在导轨上，由共点力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即F=mgsin37°=0.5X10X0.6N=3N流过导体棒的电流I为I=I总一Im=4—2A=2A,故C错误；由安培力的公式F=BIL解得B=1.5T，故D正确.19.（2019-2020学年•石家庄市高二上学期期末）质量为m=0.05kg的导电细杆ab置于倾角为30°的平行放置的光滑导轨上，导轨宽为L=0.5m，