高中一轮复习物理课时检测（五十）磁场及其对电流的作用（双基落实课）

课时检测(五十)磁场及其对电流的作用（双基落实课）一、单项选择题1．(2018·苏锡常镇高三模拟)如图所示，一束电子沿某坐标轴运动，在x轴上的A点处产生的磁场方向沿z轴正方向，则该束电子的运动方向是()A．z轴正方向 B．z轴负方向C．y轴正方向 D．y轴负方向解析：选C在A点产生的磁场方向沿z轴正方向，根据安培定则，可知该束电子的运动方向为y轴正方向，C项正确，A、B、D项错误。2．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是()解析：选CA中，根据安培定则，小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；B中，根据安培定则，磁场的方向沿逆时针方向(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；C中，根据安培定则，环形导线中小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，小磁针静止时北极指向读者，故C正确；D中，根据安培定则，通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误。3．(2017·全国Ⅲ卷)如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()A．0 B．eq\f(\r(3),3)B0C.eq\f(2\r(3),3)B0 D．2B0解析：选C导线P和Q中电流I均向里时，设其在a点产生的磁感应强度大小BP＝BQ＝B1，如图所示，则其夹角为60°，它们在a点的合磁场的磁感应强度平行于PQ向右、大小为eq\r(3)B1。又根据题意Ba＝0，则B0＝eq\r(3)B1，且B0平行于PQ向左。若P中电流反向，则BP反向、大小不变，BQ和BP大小不变，夹角为120°，合磁场的磁感应强度大小为B1′＝B1(方向垂直PQ向上、与B0垂直)，a点合磁场的磁感应强度B＝eq\r(B02＋B1′2)＝eq\f(2\r(3),3)B0，则A、B、D项错误，C项正确。4．(2018·淮安质检)如图所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内。某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为()A.eq\r(2)BIL B.eq\f(1,2)nBILC．nBIL D.eq\r(2)nBIL解析：选D由题图知，线圈在磁场中的有效长度为L′＝eq\r(2)L，故线圈受到的安培力为F＝nBIL′＝eq\r(2)nBIL，D项正确。5．如图所示，一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，螺线管中电流方向如箭头所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受安培力作用后的运动情况为()A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管解析：选D先由安培定则判断通电螺线管的N、S极，找出导线ab左右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断两端受到的安培力的方向，如图甲所示，可以判断导线ab受安培力后从上向下看逆时针方向转动，再分析导线ab转过90°位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线ab受安培力的方向，如图乙所示，可知导线ab还要靠近螺线管，所以D正确，A、B、C错误。二、多项选择题6．一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用eq\f(F,IL)表示磁感应强度B的是()解析：选AC只有当通电导线电流方向垂直于磁场方向时，才可用eq\f(F,IL)表示磁感应强度B，A、C中电流方向与磁场方向垂直，B、D中电流方向与磁场方向不垂直，故A、C正确，B、D错误。7．3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为I，电流方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3。下列说法正确的是()A．B1＝B2＜B3B．B1＝B2＝B3C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里解析：选AC对于a点，由右手定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水平导线在此点产生的磁场方向垂直于纸面向外；对于b点，斜向右上方的导线与水平导线在此点产生的磁感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此点产生的磁场方向垂直于纸面向外；对于c点，水平导线在此点产生的磁场方向垂直于纸面向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此点产生的磁场方向也垂直于纸面向里，则c点合磁场方向垂直于纸面向里，且有B3＞B1＝B2。综上可知A、C正确。8．(2018·广州检测)在同一平面内有①、②、③三根等间距平行放置的长直导线，通入的电流强度分别为1A、2A、1A，②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向水平向右，则()A．①的电流方向为a→bB．③的电流方向为e→fC．①受到安培力的合力方向水平向左D．③受到安培力的合力方向水平向左解析：选BCD根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，因②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向水平向右，可知①的电流方向为b→a，③的电流方向为e→f，选项A错误，B正确；①受到②③的排斥力，故①受到安培力的合力方向水平向左，选项C正确；③受到②的吸引力和①的排斥力，因②的吸引力大于①的排斥力，故③受到安培力的合力方向水平向左，选项D正确。9．如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒()A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功解析：选ABC由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，选项A、B正确；安培力F＝BIL，由题图乙可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内做功为零，选项D错误。三、计算题10．如图所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽度为L，匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上(未画出)，金属杆的质量为m，长为L，水平放置在导轨上。已知电源的电动势为E，内阻为r，调节滑动变阻器使回路的总电流为I1，此时金属杆恰好处于静止状态(重力加速度为g，金属杆与导轨电阻不计)。求：(1)磁感应强度B的大小；(2)若保持磁感应强度的大小不变，将磁场方向改为竖直向上，滑动变阻器接入电路的阻值调到多大才能使金属杆保持静止。解析：(1)在侧视图中，金属杆受力如图甲所示，由平衡条件得mgsinθ＝BI1L，解得B＝eq\f(mgsinθ,I1L)。(2)金属杆受力如图乙所示，由平衡条件得mgsinθ＝BI2LcosθI2＝eq\f(E,R＋r)又B＝eq\f(mgsinθ,I1L)解得R＝eq\f(Ecosθ,I1)－r。答案：(1)eq\f(mgsinθ,I1L)(2)eq\f(Ecosθ,I1)－r11．(2015·全国Ⅰ卷)如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm。重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5cm。由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg式中，m为金属棒