2023版高考物理一轮复习精选题辑课练26磁场及其对电流的作用

课练26磁场及其对电流的作用1．(2023·浙江绍兴模拟)关于磁场和磁感线，以下说法正确的选项是()A．条形磁铁内部的磁感线方向从N极指向S极B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，那么该处的磁感应强度为零C．两通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的D．在磁感应强度为B的磁场中，穿过面积为S的平面的磁通量为Φ＝BS答案：C解析：条形磁铁内部的磁感线方向从S极指向N极，外部由N极指向S极，故A错误；假设一小段通电导线平行磁感线放在某处，不受磁场力作用，但该处的磁感应强度不为零，故B错误；两通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的，故C正确；在磁感应强度为B的磁场中，只有和磁场方向垂直时穿过面积为S的平面的磁通量为Φ＝BS，故D错误．2．(2023·广西南宁二中等三校联考)磁场中某区域的磁感线如下图，那么()A．同一通电导线放在a处受力的磁场力一定比放在b处受到的磁场力大B．同一通电导线放在a处受到的磁场力一定比放在b处受到的磁场力小C．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜BbD．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb答案：C解析：a处的磁感线比b处稀疏，那么a点磁感应强度比b点的小，所以Ba<Bb，故C正确，D错误；当将同一通电导线放入磁场中，由于受到放置角度的限制，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行磁场时受到的磁场力为零，故虽然Ba＜Bb，但是无法比拟通电导线受到的磁场力的大小，故A、B错误．3．(2023·广东惠州期末)如下图为两同心圆环，当有一匀强磁场垂直穿过A环面时(A环面外无磁场)，A环面磁通量为Φ1，此时B环面磁通量为Φ2.假设将原匀强磁场撤去，改为一条形磁铁，垂直穿过A环面时A环面的磁通量为Φ3，B环面的磁通量为Φ4，有关磁通量的大小，以下说法正确的选项是()A．Φ1<Φ2B．Φ1>Φ2C．Φ3>Φ4D．Φ3<Φ4答案：C解析：根据题意，加匀强磁场时，穿过两个圆环平面的磁感线条数相等，故磁通量相等，A、B错误；根据磁感线的分布情况可知，如果磁铁内部穿过环面的磁感线方向向外，那么外部磁感线方向向内，由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部的磁感线将磁铁内部的磁感线抵消一局部，A的面积小，抵消较小，那么磁通量较大，所以Φ3>Φ4，C正确，D错误．4．(2023·广东肇庆期末)(多项选择)如下图，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直流导线，电流方向垂直于纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()A．a、b两点磁感应强度相同B．a点磁感应强度最大C．c、d两点磁感应强度大小相等D．b点磁感应强度最大答案：CD解析：根据安培定那么，长直流导线产生的磁场的磁感应强度如图甲所示，根据平行四边形定那么，四点处的磁场情况如图乙所示，显然c、d两点的磁感应强度大小相等，a点磁感应强度为两磁感应强度之差的绝对值，最小，b点磁感应强度等于两磁感应强度代数和，最大，故C、D正确．5．(2023·安徽安庆一中模拟)如图甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sinθ与x之间的关系如图乙所示．该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.以下说法正确的选项是()A．P的右端为S极B．P的中轴线与地磁场方向平行C．P在x0处产生的磁感应强度大小为B0D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0答案：C解析：当x趋向无穷大时，小磁针所指的方向为地磁场的方向，所以根据题图可知，x趋向无穷大时，sinθ趋向1，那么θ趋向90°，即小磁针的方向与x轴的方向垂直，所以P的中轴线与地磁场方向垂直，故B错误；由题图甲可知，开始时小磁针Q的N极背离O点，所以O点处的磁极是N极，即P的右端为N极，故A错误；由题图乙可知，x0处sinθ＝eq\f(\r(2),2)，那么θ＝45°，P在x0处产生的磁感应强度大小为BP，tan45°＝eq\f(B0,BP)，所以BP＝B0，故C正确；x0处合磁场的磁感应强度大小为B＝eq\f(B0,sin45°)＝eq\r(2)B0，故D错误．6．(2023·河北邯郸质检)如下图，将直导线弯成半径为R的eq\f(1,4)圆弧形状，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.当在该导线中通以大小为I的电流时，该eq\f(1,4)圆弧形通电导线受到的安培力大小为()A．0B．BIRC.eq\r(2)BIRD.eq\f(πBIR,2)答案：C解析：由F＝BIL＝BI·eq\r(2)R＝eq\r(2)BIR，所以C正确．7．(2023·浙江名校协作体联考)如下图为航母上电磁弹射装置的等效电路图(俯视图)，使用前先给超级电容器C充电，弹射时，电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒EF，EF在磁场(方向垂直于纸面向外)作用下加速．那么以下说法正确的选项是()A．电源给电容器充电后，M板带正电B．导体棒在安培力作用下向右运动C．超级电容器相当于电源，放电时两端电压不变D．在电容器放电过程中，电容器电容不断减小答案：B解析：电源给电容器充电后，M板与电源负极相连，带负电，选项A错误；放电时电流由F到E，由左手定那么可知，导体棒所受安培力方向向右，导体棒在安培力作用下向右运动，选项B正确；超级电容器相当于电源，根据Q＝CU可知，放电时两端电压减小，选项C错误；在电容器放电过程中，电容器电容保持不变，选项D错误．8．(2023·江西第三次联考)两根平行放置的长度均为L的长直导线ab和cd，固定放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，磁场方向如下图．当导线ab通过的电流大小为2I、导线cd通过的电流大小为I时，导线ab受到的磁场力大小为F1、方向垂直于导线向左，导线cd受到的磁场力大小为F2、方向垂直于导线向右．直导线ab中的电流由b到a.以下判断正确的选项是()A．直导线cd中的电流由c到d，匀强磁场的磁感应强度的大小为eq\f(F1－F2,IL)B．直导线cd中的电流由c到d，匀强磁场的磁感应强度的大小为eq\f(F1＋F2,3IL)C．直导线cd中的电流由d到c，匀强磁场的磁感应强度的大小为eq\f(F1－F2,IL)D．直导线cd中的电流由d到c，匀强磁场的磁感应强度的大小为eq\f(F1＋F2,3IL)答案：A解析：如果直导线cd中的电流由d到c，那么匀强磁场和直导线ab对直导线cd的作用力方向均垂直于cd向左，不合题意，因此直导线cd中的电流由c到d.两根直导线之间的作用力为相互排斥力，大小相等，设为F0，对导线ab有F1＝F0＋2BIL，对导线cd有F2＝F0＋BIL，联立解得匀强磁场的磁感应强度为B＝eq\f(F1－F2,IL).选项A正确．9．(2023·河北定州中学月考)(多项选择)如下图，在两磁极之间放一培养皿，磁感线垂直培养皿，皿内侧壁有环状电极A，中心有电极K，皿内装有电解液，假设不考虑电解液和培养皿之间的阻力，当通以如下图电流时，那么()A．电解液将顺时针旋转流动B．电解液静止不动C．假设将滑动变阻器的滑片向左移动，那么电解液旋转流动将变慢D．假设将磁场的方向和电流的方向均变为和原来相反，那么电解液转动方向不变答案：AD解析：当电解液中通以题图所示的电流时，将电解液看成无数个辐条状导体，每根导体中电流从环边缘流向K，由左手定那么判断可知，电解液所受的安培力方向沿顺时针方向，因此电解液将顺时针旋转流动，故A正确，B错误；假设将滑动变阻器的滑片向左移动，其有效电阻减小，电路中电流增大，由F＝BIL知，电解液所受的安培力增大，那么电解液旋转流动将变快，故C错误；假设将磁场的方向和电流的方向均变为和原来相反，由左手定那么可知，电解液所受的安培力方向不变，那么电解液转动方向不变，故D正确．10.如下图，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上，使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动．电流I随时间变化的关系为I＝kt(k为常数，k＞0)，金属棒PQ与导轨间的动摩擦因数一定．以竖直向下为正方向，那么下面关于金属棒PQ的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中，可能正确的选项是()答案：B解析：因为开始时金属棒PQ加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的变减速运动，故A错误、B正确；根据牛顿第二定律得，金属棒PQ的加速度a＝eq\f(mg－f,m)，f＝μN＝μFA＝μBIL＝μBLkt，联立解得加速度a＝g－eq\f(μBLkt,m)，与时间成线性关系，故C错误；t＝0时刻无电流，无安培力，只有重力，加速度竖直向下，为正值，故D错误．11．(2023·山东日照二模节选)如下图，两根足够长、电阻不计的平行金属导轨ab、cd相距L，导轨平面与水平面的夹角为θ.在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．现将一质量为m、电阻为eq\f(1,2)R的金属棒MN从图示位置由静止开始释放，金属棒下滑过程中始终与导轨垂直且接触良好．金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，某时刻后两灯泡保持正常发光．求磁感应强度的大小．答案：eq\f(mgsinθ－μcosθ,2L)eq\r(\f(R,P))解析：设小灯泡的额定电流为I0，有P＝Ieq\o\al(2,0)R.由题意可知，金属棒沿导轨下滑的某时刻后小灯泡正常发光，那么流经金属棒MN的电流I＝2I0，此时金属棒MN的重力沿着导轨向下的分力与安培力和摩擦力平衡，速度到达最大，那么mgsinθ＝μmgcosθ＋BIL，联立以上各式解得B＝eq\f(mgsinθ－μcosθ,2L)eq\r(\f(R,P)).12．(2023·山东济南联考)如下图，长度L＝25cm、电阻R1＝3Ω的金属滑杆ab的中点连着一劲度系数k＝50N/m的轻质弹簧(弹簧另一端固定，与滑杆垂直且在同一水平面内)，垂直地放置在两根电阻不计、互相平行、宽度为25cm的光滑导轨上，有一匀强磁场垂直导轨平面，磁场方向如下图，电源的电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，定值电阻R2＝2Ω，闭合开关S，稳定后弹簧伸长Δx＝4cm，求：(1)稳定后滑杆ab所受安培力的大小F；(2)匀强磁场的磁感应强度的大小B.答案：(1)2N(2)4T解析：(1)稳定时弹簧弹力大小为F弹＝kΔx，由平衡条件有F＝F弹，解得F＝2N.(2)由闭合电路欧姆定律有I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝eq\f(12,3＋2＋1)A＝2A，又F＝BIL，解得B＝eq\f(F,IL)＝eq\f(2,2×0.25)T＝4T.

刷题加餐练eq\x(刷高考真题——找规律)1．(2023·北京卷)中国宋代科学家沈括在?梦溪笔谈?中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，那么能指南，然常微偏东，不全南也．〞进一步研究说明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结合上述材料，以下说法不正确的选项是()A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球外表任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用答案：C解析：由题意可知，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在磁偏角，A正确．磁感线是闭合的，再由图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B正确．只有赤道上方附近的磁感线与地面平行，故C错误．射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与磁场方向不平行，故地磁场对其有力的作用，这是磁场的根本性质，故D正确．选C.2．(2023·新课标全国卷Ⅱ)(多项选择)指南针是我国古代四大创造之一．关于指南针，以下说法正确的选项是()A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案：BC解析：任何磁体均具有两个磁极，故A错．指南针之所以能指向南北，是因为指南针的两个磁极受到磁场力的作用，这说明地球具有磁场，即B正确．放在指南针附近的铁块被磁化后，反过来会影响指南针的指向，即C正确．通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有磁场力的作用，会使指南针发生偏转，故D错．eq\x(刷仿真模拟——明趋向)3．(2023·黑龙江七台河期末)(多项选择)某闭合三棱柱如下图，处于磁感应强度为1T、方向沿x轴正方向的匀强磁场中，AB＝0.4m，BE＝0.3m，AD＝0.2m，ABOD为在yOz平面内的矩形，BEFO为在xOy平面内的矩形，以下判断正确的选项是()A．穿过图中ABOD面的磁通量为0.08WbB．穿过图中BEFO面的磁通量为0.06WbC．穿过图中AEFD面的磁通量为0.1WbD．穿过图中DOF面的磁通量为零答案：AD解析：ABOD面与磁场方向垂直，故磁通量Φ1＝BS＝1×0.4×0.2Wb＝0.08Wb，故A正确；BEFO面与磁场方向平行，故磁通量为零，故B错误；AEFD面与匀强磁场方向的夹角未知，因此可将AEFD面投影到与x轴垂直的ABOD上，AEFD面的有效面积等于ABOD面的面积，故磁通量Φ3＝BS＝1×0.4×0.2Wb＝0.08Wb，故C错误；DOF面与磁场平行，因此通过的磁通量为零，故D正确．4．(2023·河南豫南九校质检)通电长直导线周围某点的磁感应强度大小B＝keq\f(I,r)，即某点的磁感应强度大小B与导线中的电流I成正比，与该点到导线的距离r成反比．如下图，两根平行长直导线相距为R，通以大小相等、方向相同的电流，规定磁感应强度方向垂直于纸面向里为正，那么磁感应强度大小B随x变化的图线可能是()答案：D解析：根据右手螺旋定那么可得，左边通电导线在两根导线之间产生的磁场方向垂直于纸面向里，右边通电导线在两根导线之间产生的磁场方向垂直于纸面向外，离导线越远磁场越弱，在两根导线中间位置磁场为零．由于规定B的正方向为垂直于纸面向里，所以D正确，A、B、C错误．5．(2023·安徽蚌埠期末)通电长直导线周围存在磁场，某点的磁感应强度大小B与导线中的电流I成正比，与该点到导线的距离r成反比．在直角坐标系中，两根长直导线分别沿x轴和y轴放置，两者在坐标原点处彼此绝缘，导线中的电流分别为I1和I2，且I1＝2I2，那么能大致表示xOy平面内磁感应强度为零的点的图象是()答案：A解析：根据右手螺旋定那么可知，通电导线I1在第一、二象限产生的磁场方向垂直于纸面向外，在第三、四象限产生的磁场方向垂直于纸面向里．同理，通电导线I2在第一、四象限产生的磁场方向垂直于纸面向里，在第二、三象限产生的磁场方向垂直于纸面向外．根据矢量的叠加原理，那么第一象限与第三象限的磁感应强度可以为零．由于I1＝2I2，且某点的磁感应强度大小B与导线中的电流I成正比，与该点到导线的距离r成反比，那么能大致表示xOy平面内磁感应强度为零的点的图象是A，A正确．6．(2023·湖南永州二模)如下图，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁N极正对．在两磁铁的竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通有垂直于纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，设两条形磁铁和木板的总重力为G，那么()A．导线受到的安培力竖直向上，木板对地面的压力大于GB．导线受到的安培力竖直向下，木板对地面的压力小于GC．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向左D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右答案：D解析：根据磁感应强度的叠加可知，导线所在位置处的磁场方向竖直向上，由左手定那么可知，导线受到的安培力方向水平向右，根据牛顿第三定律，两磁铁受到的导线的作用力方向水平向左，对木板、两磁铁整体进行受力分析，受竖直向下的总重力、导线施加的水平向左的磁场力、地面的支持力和地面的静摩擦力，根据共点力平衡条件可知，静摩擦力的方向水平向右，所以D正确．7．(2023·四川南充高中月考)如下图，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为N1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图，当加上电流后，台秤读数为N2，那么以下说法正确的选项是()A．N1>N2，弹簧长度将变长B．N1>N2，弹簧长度将变短C．N1<N2，弹簧长度将变长D．N1<N2，弹簧长度将变短答案：B解析：磁铁外部的磁感线方向是从N极到S极，因为通电导线在磁铁上方中心偏左位置，所以此处的磁感线斜向右上方，电流方向垂直于纸面向里，由左手定那么可知，通电导线受到的磁铁的安培力方向斜向右下方，通电导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，通电导线对磁铁的反作用力方向斜向左上方，将此力在水平方向和竖直方向上进行分解，因此光滑平板对磁铁的支持力减小，由于在水平方向产生向左的分力，所以弹簧被压缩，弹簧长度变短，故B正确，A、C、D错误．eq\x(刷最新原创——抓重点)8.一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁铁静止时弹簧的伸长量为x0，将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在a、b、c位置时，弹簧的伸长量分别为xa、xb、xc，a、b、c三点的连线与斜面平行，且b点在条形磁铁的正中央．那么以下正确的选项是()A．x0＝xa＝xb＝xcB．x0>xa>xb>xcC．xa>x0＝xb>xcD．xa>xb>xc>x0答案：C解析：由于条形磁铁外部的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在a处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如下图，由左手定那么可判断导线在a点受斜向右下方的安培力Fa，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力Fa′的方向是斜向左上方，Fa′有沿斜面向下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量增大；同理可知导线在b点时弹簧的伸长量不变；同理可知导线在c点时弹簧的伸长量减小，那么xa>x0＝xb>xc，C正确．9.如下图，质量m＝0.5kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L＝1m的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)．右侧回路中，电源的电动势E＝8V、内阻r＝1Ω，额定功率为8W、额定电压为4V的电动机M正常工作．取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10m/s2，那么磁场的磁感应强度大小为()A．2TB．1.73TC．1.5TD．1T答案：C解析：电动机M正常工作时的电流I1＝eq\f(P,U)＝2A，电源内阻上的电压U′＝E－U＝8V－4V＝4V，根据欧姆定律得干路中的电流I＝eq\f(U′,r)＝4A，通过导体棒的电流I2＝I－I1＝2A，导体棒受力平衡，有BI2L＝mgsin37°，得B＝1.5T，只有选项C正确．eq\x(刷易错易误——排难点)eq\x(易错点1)不清楚磁感应强度的矢量性导致错误10．(2023·湖北局部重点中学模拟)通电导线在空间某点产生的磁场的磁感应强度B的大小与电流成正比，与该点到通电导线的距离正反比．现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ADC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如下图，∠ACD＝60°，O为斜边的中点．I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场的磁感应强度大小为B，那么关于O点的磁感应强度，以下说法正确的选项是()A．大小为2B，方向垂直于AD向左B．大小为2eq\r(3)B，方向垂直于AD向左C．大小为2B，方向垂直于AD向右D．大小为2eq\r(3)B，方向垂直于AD向右答案：B解析：通电导线周围的磁场的磁感线是围绕导线形成的同心圆，空间某点的磁场方向沿该点的切线方向，即与该点和通电导线的连线垂直，根据安培定那么，可知三根通电导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向如下图．通电导线在空间某点产生的磁场的磁感应强度B的大小与电流成正比，与该点到通电导线的距离成反比，I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁感应强度大小为B，O点到三根通电导线的距离相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由几何关系可知三根通电导线在平行于AD方向上的合磁感应强度为零，在垂直于AD方向的合磁感应强度为2eq\r(3)B.综上可得，O点的磁感应强度大小为2eq\r(3)B，方向垂直于AD向左，故B正确，A、C、D错误．eq\x(易错点2)不能正确地进行受力分析导致错误11．(2023·江西赣中南五校联考)边长为L的正方形线圈A，通有沿逆时针方向的恒定电流I，用两根轻质绝缘细绳静止地悬挂在水平长直导线MN的正下方h处，如下图．当导线MN中无电流时，两细绳中张力均为T；当通过MN的电流为I1时，两细绳中张力均减为αT(0<α<1)；而当通过MN的电流为I2时，细绳中张力恰好为零．长直通电导线周围某点磁场的磁感应强度B与该点到导线的距离r成反比，与导线中电流成正比(即B＝keq\f(I,r)，k为常数)．由此可知，MN中的电流方向和电流大小之比I1：I2分别为()A．向左，1＋αB．向右，1＋αC．向左，1－αD．向右，1－α答案：C解析：当MN中通以从N到M的电流时，ab边所受的安培力