2023高考物理一轮总复习第八章磁场第23讲磁场安培力课时达标

PAGEPAGE2第23讲磁场安培力[解密考纲]主要考查参考系、质点、位移、速度和加速度等概念，通过比拟路程与位移、瞬时速度和平均速度把握概念实质．1．如下图是磁场中某区域的磁感线，那么(B)A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<BbC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析：根据磁感线的疏密程度可以判断出a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<Bb，即B项正确；同一通电导线放在a处受力的情况大小不一定，因为放入时的位置(即放入时与磁感线的方向)不确定，那么其受安培力的大小就不一定．2．地磁场的水平分量为B，利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度，如下图为测定通电线圈中央一点的磁感应强度，实验方法：①先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内，中央放一枚小磁针，N极指向北方；②给线圈通电，此时小磁针N极指北偏东θ角后静止，由此可以确定线圈中电流方向(由东向西看)与线圈中央的合磁感应强度分别为(C)A．顺时针；eq\f(B,cosθ) B．顺时针：eq\f(B,sinθ)C．逆时针：eq\f(B,cosθ) D．逆时针eq\f(B,sinθ)解析：通电线圈产生的磁场方向向东，由安培定那么可知电流沿逆时针方向(由东向西看)；磁感应强度为矢量，根据其叠加原理可得B＝B′cosθ(B′为合磁感应强度)，所以B′＝eq\f(B,cosθ).3．(2022·天津模拟)如下图，一个边长l、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中．假设通以图示方向的电流(从A点流入，从C点流出)，电流为I，那么金属框受到的磁场力为(B)A．0 B．IlBC．eq\f(4,3)IlB D．2IlB解析：可以把正三角形金属框看作两根导线并联，且两根导线中的总电流等于I，由安培力公式可知，金属框受到的磁场力为IlB，选项B正确．4．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的4个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如下图，一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(B)A．向上 B．向下C．向左 D．向右解析：根据右手螺旋定那么，可判断a、b、c、d四根导线中的电流在O点产生的磁场方向如下图，a、b、c、d四根导线上电流大小相同，故O点的合磁场方向向左．根据左手定那么，可判断该粒子所受洛伦兹力方向向下，故B正确．5．(多项选择)图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．以下说法正确的选项是(BD)A．假设a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，那么L向右滑动B．假设a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，那么L向右滑动C．假设a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，那么L向左滑动D．假设a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，那么L向左滑动解析：假设a接正极，b接负极，那么电磁铁产生的磁场方向向上．假设e接正极，f接负极，由左手定那么可判断金属杆所受安培力方向向左，故向左滑动；假设e接负极，f接正极，那么L向右滑动，A错误，B正确．假设a接负极，b接正极，那么电磁铁产生的磁场方向向下．假设e接正极，f接负极，那么L向右滑动，C错误，D正确．6．(多项选择)如下图，质量为m、长为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.那么磁感应强度方向和大小可能为(BC)A．z正向，eq\f(mg,IL)tanθB．y正向，eq\f(mg,IL)C．z负向，eq\f(mg,IL)tanθD．沿悬线向上，eq\f(mg,IL)sinθ解析：受力平面图如图，对于A选项，安培力水平向内，三个合力不可能为零，A项错误；对于B选项，安培力竖直向上，当安培力BIL＝mg时，可以平衡，此时B＝eq\f(mg,IL)，B项正确；对于C选项，安培力水平向外，三力平衡时安培力BIL＝mgtanθ，此时B＝eq\f(mg,IL)tanθ，C项正确；对于D选项，安培力垂直于悬线的方向向内，三力不可能平衡，D项错误．7．(2022·汕头高三年级模拟)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均匀辐向分布的，线圈中a、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强度大小均为B．那么(D)A．该磁场是匀强磁场B．线圈平面总与磁场方向垂直C．线圈将沿逆时针方向转动D．a、b导线受到的安培力的大小总为IlB解析：该磁场是均匀辐向分布的，不是匀强磁场，选项A错误；线圈平面与磁场方向平行，选项B错误；在图示位置，a、b导线受到的安培力方向分别为向上、向下，大小均为IlB，合力为2BIl，线圈将沿顺时针方向转动，选项C错误，选项D正确．8．通电长直导线周围某点的磁感应强度B＝keq\f(I,r)，即磁感应强度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、方向均相同的电流．规定磁场方向垂直纸面向里为正，在0～R区间内磁感应强度B随r变化的图线可能是(C)解析：根据安培定那么可知两根平行长直导线上的电流在两根导线间产生的磁感应强度的方向相反，又由B＝keq\f(I,r)可知，在其连线的中点即r＝eq\f(R,2)处，两根导线中的电流产生的合磁感应强度为零，选项A、B错误；在0～eq\f(R,2)范围内，左边导线中的电流产生的垂直纸面向里的磁场要强于右边导线中的电流产生的垂直纸面向外的磁场，那么合场强的方向垂直纸面向里，为正值，同理靠近右边导线处，合磁场方向垂直纸面向外，为负值，选项C正确，选项D错误．9．分别置于a、b两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，方向如下图，a、b、c、d在一条直线上，且ac＝cb＝bd.c点的磁感应强度大小为B1，d点的磁感应强度大小为B2.假设将b处导线的电流切断，那么(A)A．c点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B1，d点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B1－B2B．c点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B1，d点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B2－B1C．c点的磁感应强度大小变为B1－B2，d点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B1－B2D．c点的磁感应强度大小变为B1－B2，d点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B2－B1解析：c点的磁场是分别置于a、b两处的长直导线中的电流产生的．由安培定那么可知分别置于a、b两处的长直导线在c点产生的磁场方向相同，磁感应强度大小均为eq\f(B1,2).由对称性可知，b处的长直导线在d点产生的磁场的磁感应强度大小为eq\f(B1,2)，方向向下．a处的长直导线在d点产生的磁场的磁感应强度大小为eq\f(B1,2)－B2.假设将b处导线的电流切断，那么c点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B1，d点的磁感应强度大小变为eq\f(1,2)B1－B2，选项A正确．10．如下图，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近．当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是(B)A．向左运动 B．向右运动C．以mn为轴转动 D．静止不动解析：以mn为研究对象．线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定那么知导线mn受向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力．故线框向右运动，选项B正确．11．质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，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的电流分析正确的选项是(C)A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为eq\f(\r(3)mg,3BL)B．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为eq\f(\r(3)mg,BL)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：导体棒受到竖直向下的重力、斜向上的弹力，要使导体棒平衡，应受水平向右的安培力，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，故只有选项C正确．12．(多项选择)如下图，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向)．假设导电圆环上通有如下图的恒定电流I，那么以下说法正确的选项是(ABD)A．导电圆环有收缩的趋势B．导电圆环所受安培力方向竖直向上C．导电圆环所受安培力的大小为2BIRD．导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ解析：假设导电圆环上通有如题图所示的恒定电流I，由左手定那么可得导电圆环上各小段所受安培力斜向内、导电圆环有收缩的趋势，导电圆环所受安培力方向竖直向上，导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ，选项A、B、D正确．13．水平面上有U形导轨NMPQ，MN和PQ之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流为I，并加一个