备考2025届高考物理一轮复习强化训练第十一章磁场第1讲磁场及其对电流的作用

第1讲磁场及其对电流的作用1.[安培力＋受力分析/2024江苏]在光滑水平桌面上将长为πL的软导线两端固定，固定点的距离为2L，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为（A）A.BIL B.2BIL C.πBIL D.2πBIL解析软导线在安培力与两固定点拉力的作用下处于平衡状态，张紧后的形态为一半圆，如图所示，由于软导线在磁场中的有效长度为2L，故受到的安培力F＝2BIL，则两固定点对软导线的拉力均为T＝F2＝BIL，因此软导线中张力T'＝T＝BIL，A正确，B、C、D错误.2.[磁感应强度叠加＋安培定则/2024福建/多选]如图，四条相互平行的瘦长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点.已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面对里，其余导线的电流方向垂直坐标平面对外，则（BD）A.O点的磁感应强度为0B.O点的磁感应强度方向由O指向cC.e点的磁感应强度方向沿y轴正方向D.e点的磁感应强度方向沿y轴负方向解析由安培定则可知，通电直导线b、c在O点产生磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，相互抵消；通电直导线a、d在O点产生的磁场方向均垂直ad连线指向c，故O点的磁感应强度不为零，方向由O指向c，选项A错误，B正确.通电直导线c、d在e点产生磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，相互抵消；通电直导线a、b在e点产生磁场的磁感应强度大小相等、方向分别垂直ae连线和be连线，二者的合磁场方向沿y轴负方向，故选项C错误，D正确.3.[左手定则＋动力学临界问题/2024湖北/多选]如图所示，两平行导轨在同一水平面内.一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数恒定.整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角θ可调.导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动.已知导体棒加速时，加速度的最大值为33g；减速时，加速度的最大值为3g，其中g为重力加速度大小.下列说法正确的是（BCA.棒与导轨间的动摩擦因数为3B.棒与导轨间的动摩擦因数为3C.加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，θ＝60°D.减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，θ＝150°解析设安培力的大小为F，当导体棒加速且安培力方向朝右上时，导体棒的加速度才有可能最大，导体棒受力图如图甲所示，依据牛顿其次定律得Fcosφ－f1＝ma1，Fsinφ＋N1＝mg，而f1＝μN1，整理得F(cosφ＋μsinφ)－μmg＝ma1，加速度的最大值为a1max＝F1+μ2m－μg＝33g.当导体棒减速且安培力方向朝左下时，导体棒的加速度才有可能最大，导体棒受力图如图乙所示，依据牛顿其次定律得Fcosβ＋f2＝ma2，N2＝Fsinβ＋mg，而f2＝μN2，整理得F(cosβ＋μsinβ)＋μmg＝ma2，加速度的最大值为a2max＝F1+μ2m＋μg＝3g.联立解得μ＝33，所以选项B正确，A错误.加速阶段加速度大小最大时，φ＝30°，依据左手定则可知磁场方向斜向下，θ＝60°，即选项C正确.减速阶段加速度大小最大时，β＝30°，图甲图乙4.[电磁感应中的动力学＋能量/2024北京]2024年，我国阶段性建成并胜利运行了“电磁撬”，创建了大质量电磁推动技术的世界最高速度纪录.一种两级导轨式电磁推动的原理如图所示.两平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间垂直安放金属棒.金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好.电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出.导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为B＝ki（k为常量）.金属棒被该磁场力推动.当金属棒由第一级区域进入其次级区域时，回路中的电流由I变为2I.已知两导轨内侧间距为L，每一级区域中金属棒被推动的距离均为s，金属棒的质量为m.求：（1）金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F.（2）金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比a1∶a2.（3）金属棒从静止起先经过两级区域推动后的速度大小v.答案（1）F＝kI2L（2）a1∶a2＝1∶4（3）v＝10解析（1）第一级区域中的磁感应强度为B1＝kI，金属棒受到的安培力大小为F＝B1IL＝kI2L（2）金属棒在导轨上运动，安培力供应加速度，金属棒在第一级区域中，依据牛顿其次定