高考物理一轮复习 课时跟踪检测（二十六）磁场的描述 磁场对电流的作用（含解析）-人教版高三物理试题

磁场的描述磁场对电流的作用对点训练：磁感应强度、安培定则1．[多选](2019·扬州月考)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，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法正确的是()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．地球表面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解析：选ABD地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，有磁偏角，选项A正确；地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，选项B正确；只有在赤道附近，在地球表面的地磁场方向与地面平行，选项C错误；根据带电粒子在磁场中会受到力的作用可知，地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用，选项D正确。2．[多选](2018·常熟模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是()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图所示，某时刻电流方向如图所示。则环心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，由安培定则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．[多选]如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的合磁感应强度大小分别为eq\f(1,3)B0和eq\f(1,2)B0，方向也垂直于纸面向外。则()A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为eq\f(7,12)B0B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为eq\f(1,12)B0C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为eq\f(1,12)B0D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为eq\f(7,12)B0解析：选ACL1在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，方向都垂直于纸面向里，而L2在a点产生的磁感应强度大小设为B2，方向向里，在b点产生的磁感应强度大小也为B2，方向向外，规定向外为正，根据矢量叠加原理可知B0－B1－B2＝eq\f(1,3)B0，B2＋B0－B1＝eq\f(1,2)B0，可解得：B1＝eq\f(7,12)B0，B2＝eq\f(1,12)B0，故A、C正确。5.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝90°。在M、P处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，这时O点的磁感应强度大小为B0。若将P处长直导线移开，则O点的磁感应强度的大小为()A.eq\f(1,2)B0 B.eq\f(\r(2),2)B0C.eq\f(\r(3),2)B0 D．B0解析：选B根据安培定则可知，两导线在O点形成的磁感应强度如图所示，合磁感应强度大小为B0。则根据几何关系可知，两导线单独形成的磁感应强度大小为eq\f(\r(2),2)B0，故B正确，A、C、D错误。对点训练：判定安培力作用下导体的运动6.如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是()A．线圈向左运动 B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动解析：选A将环形电流等效成一条形磁铁，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动，选项A正确。也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，反向电流相排斥”，可判断出线圈向左运动。7．(2018·江阴模拟)如图中甲、乙所示，在匀强磁场中，有两个通电线圈处于如图所示的位置，则()A．从上往下俯视，甲中的线圈顺时针转动B．从上往下俯视，甲中的线圈逆时针转动C．从上往下俯视，乙中的线圈顺时针转动D．从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动解析：选D根据题图甲所示，由左手定则可知，线圈各边所受安培力都在线圈所在平面内，线圈不会绕OO′轴转动，故A、B错误；根据题图乙所示，由左手定则可知，线圈左、右两边所受安培力分别垂直于纸面向外和向里，线圈会绕OO′轴转动，从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动。故C错误，D正确。8．(2019·南京冲刺练习)刘老师在课堂上做了一个演示实验：装置如图所示，在容器的中心放一个圆柱形电极B，沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A，把A和B分别与电源的两极相连，然后在容器内放入液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋转起来。王同学回去后重复刘老师的实验步骤，但液体并没有旋转起来。造成这种现象的原因可能是：该同学在实验过程中()A．将磁铁的磁极放反了B．将直流电源的正负极接反了C．使用的电源为50Hz的交流电源D．使用的液体为食盐溶液解析：选C老师将该容器放在磁场中，能使液体旋转起来，是在安培力作用下导致的，因此要强调溶液能导电，且电流方向确定，并有磁场。与磁铁的磁极是否接反、直流电源正负是否接反都没有关系。而该同学实验中的液体不能旋转可能是因为使用了交流电源。对点训练：安培力作用下的平衡和加速问题9.如图，一导体棒ab静止在U型铁芯的两板之间，导体棒在开关闭合后仍在原位置保持静止状态。则按图示视角()A．铁芯上板为N极B．导体棒对下板的压力变大C．导体棒受到垂直棒向左的安培力D．导体棒对下板有垂直棒向右的静摩擦力解析：选D由题图中线圈的绕向，根据安培定则，可知线圈下面是N极，上面是S极，故导体棒ab位置的磁场方向向上；电流方向是a→b，根据左手定则，安培力向右；根据平衡条件，导体棒对下板的压力不变，但受到向左的静摩擦力；根据牛顿第三定律可知，导体棒对下板有垂直棒向右的静摩擦力。故D正确，A、B、C错误。10．[多选](2019·沭阳月考)在同一光滑斜面上放同一导体棒，如图所示是两种情况的剖面图。它们所在空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场，但方向不同，一次垂直斜面向上，另一次竖直向上，两次导体棒分别通有电流I1和I2，都处于静止状态。已知斜面的倾角为θ，则()A．I1∶I2＝cosθ∶1B．I1∶I2＝1∶1C．导体棒所受安培力大小之比F1∶F2＝sinθ∶cosθD．斜面对导体棒的弹力大小之比N1∶N2＝cos2θ∶1解析：选AD导体棒受力如图，根据共点力平衡得：F1＝mgsinθ，N1＝mgcosθ；F2＝mgtanθ，N2＝eq\f(mg,cosθ)。所以导体棒所受的安培力之比为：F1∶F2＝sinθ∶tanθ＝cosθ∶1。斜面对导体棒的弹力大小之比为：N1∶N2＝cos2θ∶1。因为F＝BIL，所以I1∶I2＝F1∶F2＝cosθ∶1。故A、D正确，B、C错误。考点综合训练11．(2018·江苏高考)如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流。金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g。求下滑到底端的过程中，金属棒(1)末速度的大小v；(2)通过的电流大小I；(3)通过的电荷量Q。解析：(1)金属棒做匀加速直线运动，根据运动学公式有v2＝2as解得v＝eq\r(2as)。(2)金属棒所受安培力F安＝IdB金属棒所受合力F＝mgsinθ－F安根据牛顿第二定律有F＝ma解得I＝eq\f(mgsinθ－a,dB)。(3)金属棒的运动时间t＝eq\f(v,a)，通过的电荷量Q＝It解得Q＝eq\f(mgsinθ－a\r(2as),dBa)。答案：(1)eq\r(2as)(2)eq\f(mgsinθ－a,dB)(3)eq\f(mgsinθ－a\r(2as),dBa)12.如图所示，质量为m的金属棒长为L1，棒两端与长为L2的细软金属线相连，吊在磁感应强度为B、竖直向上的匀强磁场中。当金属棒中通过稳恒电流I后，金属棒向纸外摆动，摆动过程中的最大偏角θ＝60°。求：(1)金属棒中电流大小和方向；(2)金属棒在摆动过程中动能的最大值。解析：(1)金属棒向纸外摆动，所受的安培力向外，根据左手定则判断得知，金属棒中电流方向水平向右；金属棒上摆的过程，根据动能定理得：FBL2sin60°－mgL2(1－cos60°)＝0又安培力为：FB＝BIL1联立解得：I＝eq\f(\r(3)mg,3BL1)。(2)由题意，金属棒向上摆动的最大偏角θ＝60°，根据对称性可知，偏角为30°时是其平衡位置，金属棒受力如图所示：则有：G＝FBcot30°当金属