2023版高考物理一轮复习课时跟踪检测（二十七）第八章磁场第1节磁场的描述磁场对电流的作用

PAGEPAGEPAGE2课时跟踪检测〔二十七〕磁场的描述磁场对电流的作用对点训练：磁感应强度、安培定那么1．(多项选择)(2022·全国卷Ⅱ)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解析：选BC指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，选项B正确。因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确。在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。2．(多项选择)(2022·潍坊模拟)磁场中某区域的磁感线如下图，以下说法中正确的选项是()A．a、b两处的磁感应强度大小Ba＜BbB．a、b两处的磁感应强度大小Ba＞BbC．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Fa＜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Fa＞Fb解析：选AD磁感线越密，磁场越强，故A正确，B错误；通电导线放在a、b两处，但没有说明导线的方向与磁场的方向的关系，其所受安培力的大小关系不确定，故C错误，D正确。3.电视机显像管的偏转线圈示意图如下图，某时刻电流方向如下图。那么环心O处的磁场方向()A．向下B．向上C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外解析：选A对于左右两个螺线管，由安培定那么可以判断出上方均为磁场北极，下方均为磁场南极，所以环心O处的磁场方向向下，即A选项正确。4．(多项选择)(2022·海南高考)如图(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示。在图(b)中()A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外解析：选BC将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，那么根据左手定那么，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，应选项A错误，选项B正确；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，应选项C正确，选项D错误。5．(2022·武汉模拟)如下图，“⊗〞表示电流方向垂直纸面向里，“eq\o\ac(○,·)〞表示电流方向垂直纸面向外。两根通电长直导线a、b平行且水平放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的安培力大小为F。当在a、b的上方再放置一根与a、b平行的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小仍为F，图中a、b、c三者间距相等，此时b受到的安培力大小为()A．F B.eq\r(3)FC．2eq\r(3)F D.eq\r(7)F解析：选D由右手定那么可知，b在a处产生的磁场方向竖直向下，设为B1，由左手定那么可知，a受到的安培力F1(F1＝F)的方向为水平向左，如下图，由牛顿第三定律可知，b受到的安培力大小也为F，方向水平向右。放入c后，c在a处产生磁场的磁感应强度B2方向垂直于a、c的连线斜向上，对a的安培力F2方向指向c，因为a受到的合安培力大小为F，且F1与F2的夹角为120°，所以F1＝F2＝F。c在a和b处产生磁场的磁感应强度大小相等，因此b受到的安培力为2F，方向由c指向b；b受到的两个安培力之间的夹角为60°，由余弦定理得b受到的合安培力大小为Fb＝eq\r(F2＋(2F)2－2×F×2F×cos120°)＝eq\r(7)F，D正确。对点训练：判定安培力作用下导体的运动6．(多项选择)在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极B，沿边缘内壁放一个圆环形电极A，把A、B分别与电源的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，现把玻璃皿放在如下图的磁场中，液体就会旋转起来。假设从上向下看，以下判断正确的选项是()A．A接电源正极，B接电源负极，液体顺时针旋转B．A接电源负极，B接电源正极，液体顺时针旋转C．A、B与50Hz的交流电源相接，液体不会持续旋转D．仅磁场的N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向不变解析：选AC假设A接电源正极，B接电源负极，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下，由左手定那么可知，导电液体受到的磁场力沿顺时针方向，因此液体沿顺时针方向旋转，故A正确；同理，假设B接电源正极，A接电源负极，根据左手定那么可知，液体沿逆时针方向旋转；A、B与50Hz的交流电源相接，液体受到的安培力变化频繁，因而液体没有明显的持续旋转，故C正确；假设磁场的N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向变化，故D错误。7．(2022·武汉调研)1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。在奥斯特实验中，将直导线沿南北方向水平放置，指针靠近直导线，以下结论正确的选项是()A．把小磁针放在导线的延长线上，通电后，小磁针会转动B．把小磁针平行地放在导线的下方，在导线与小磁针之间放置一块铝板，通电后，小磁针不会转动C．把小磁针平行地放在导线的下方，给导线通以恒定电流，然后逐渐增大导线与小磁针之间的距离，小磁针转动的角度会逐渐减小D．把黄铜针(用黄铜制成的指针)平行地放在导线的下方，通电后，黄铜针会转动解析：选C由题意知，假设把小磁针放在导线的延长线上，通电后，由于在导线的延长线处产生的磁场比拟弱，小磁针受到的磁场力比拟弱，故它根本不会转动，那么A错误；假设把小磁针平行地放在导线的下方，在导线与小磁针之间放置一块铝板，通电后，小磁针仍然会受到磁场力，故它会转动，那么B错误；假设把小磁针平行地放在导线的下方，给导线通以恒定电流，然后逐渐增大导线与小磁针之间的距离，通电导线产生的磁场将逐渐减弱，小磁针受到的磁场力也逐渐减小，故小磁针转动的角度会逐渐减小，那么C正确；假设把黄铜针平行地放在导线的下方，通电后，因黄铜针没有磁性，故黄铜针不会转动，那么D错误。8.(2022·泰州模拟)通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如下图。以下哪种情况将会发生()A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动B．因L2上、下两局部所受的磁场力平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方向转动D．L2绕轴O按逆时针方向转动解析：选D由右手螺旋定那么可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1越远的地方，磁场越弱，导线L2上的每一小局部受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，那么安培力较大，因此L2绕固定转轴O按逆时针方向转动。故D正确。对点训练：安培力作用下的平衡和加速问题9.质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆轨道上，整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如下图，那么以下关于导体棒中电流的分析正确的选项是()A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为eq\f(\r(3)mg,BL)B．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为eq\f(\r(3)mg,3BL)C．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为eq\f(\r(3)mg,BL)D．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为eq\f(\r(3)mg,3BL)解析：选C平衡时导体棒受到竖直向下的重力、斜向左上方的弹力和水平向右的安培力，重力和安培力的合力大小与弹力大小相等，方向相反，由平衡条件，有tan60°＝eq\f(BIL,mg)＝eq\r(3)，得导体棒中电流I＝eq\f(\r(3)mg,BL)。再由左手定那么，可知导体棒中电流的方向应垂直纸面向里，故C正确。10.(多项选择)(2022·广州三模)如下图，质量为m、长度为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为θ。磁感应强度方向和大小可能为()A．z正向，eq\f(mg,IL)tanθ B．y正向，eq\f(mg,IL)C．z负向，eq\f(mg,IL)tanθ D．沿悬线向上，eq\f(mg,IL)sinθ解析：选BC此题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B的方向和大小。假设B沿z正向，那么从O向O′看，导线受到的安培力F＝ILB，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A错误。假设B沿y正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示。当FT＝0，且满足ILB＝mg，即B＝eq\f(mg,IL)时，导线可以平衡，B正确。假设B沿z负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示。假设满足FTsinθ＝ILB，FTcosθ＝mg，即B＝eq\f(mgtanθ,IL)，导线可以平衡，C正确。假设B沿悬线向上，导线受到的安培力垂直于导线指向左下方，如图丁所示，导线无法平衡，D错误。考点综合训练11．(2022·郑州模拟)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解析：选C由于条形磁铁的磁感线是从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。12．(多项选择)(2022·沈阳四校联考)一质量为0.06kg、长为0.1m的金属棒MN用两根长度均为1m的绝缘细线悬挂于天花板的顶端，现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直平面内摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为37°，一切阻力可忽略不计，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。以下正确的说法是()A．金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能增加B．金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少C．通入金属棒中的电流为9AD．通入金属棒中的电流为4A解析：选AD金属棒的长度用l表示，细线的长度用R表示，那么在金属棒上升过程中，安培力做正功，机械能一直增加，A正确，B错误；由动能定理知W安－W重＝0，即BIlRsin37°＝mgR(1－cos37°)，代入数值得I＝4A，C错误，D正确。13.某同学自制一电流表，其原理如下图。质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度。MN的长度大于ab，当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与矩形区域的ab边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流时，指针示数可表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g。(1)当电流表的