2025版高考物理一轮复习微专题小练习磁场专题63磁吃电流的作用

专题63磁场对电流的作用1．[2024·北京市人大附中期中考试]如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为()A．0B．IlBC．2IlBD．eq\r(5)IlB答案：C解析：导线的ab边与磁场垂直，受到的安培力大小为F1＝2BIl，导线的bc边与磁场平行，不受安培力的作用，则导线受到的安培力大小为F＝F1＝2BIl，C正确，A、B、D错误．2．[2024·陕西省延安市一模]甲是磁电式电流表的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，如图乙．当线圈通以如图乙所示方向电流时，下列说法正确的是()A．a、b导线所受安培力相同B．线圈将按逆时针方向(正视)转动C．换磁性更强的磁铁会增大电流表的量程D．增加线圈匝数会减小电流表的量程答案：D解析：由左手定则可知，a、b导线受到的安培力大小相等、方向相反，A错误；由左手定则可知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培力向下，线圈按顺时针方向(正视)转动，B错误；换磁性更强的磁铁或增加线圈匝数，会使得在相同电流情况下线圈所受安培力增大，电流表的量程减小，C错误，D正确．3．有三根相互平行的直导线a、b、c垂直纸面放置，且它们在同一连线上．已知这三根导线中电流大小分别为I1、I2、I3，且I1＝I2，电流方向如图所示()A．直导线b受到的安培力向左B．直导线b受到的安培力向右C．若只增大I1，导线b受到的安培力从a指向bD．若只增大I2，导线b受到的安培力从a指向b答案：C解析：导线a在b处产生的磁场方向垂直于ab向上，直导线c在b处产生的磁场方向垂直于bc向下，且I1＝I2，直导线b处合磁场为0，因此直导线b受到的安培力也为0，A、B错误；若只增大I1，在b处产生的合磁场方向垂直于ab向上，再由左手定则，则安培力从a指向b，C正确；若只增大I2，在b处产生的合磁场方向垂直于bc向下，再由左手定则，则安培力从b指向a，D错误．4．如图所示，导线框ABC由直线AB和四分之一圆弧BC组成，用柔软导线悬吊处于静止状态，经过A、C的水平线下方有垂直于ABC所在平面向里的匀强磁场，现给导线ABC通以如图所示方向的电流，则导线框受到的安培力方向()A．竖直向上B．竖直向下C．斜向右下D．斜向左上答案：B解析：导线框受到安培力的等效长度为AC的连线，电流方向由C指向A，根据左手定则可知，导线框受到的安培力方向竖直向下，B项正确．5．[2024·浙江省舟山市月考]如图所示，边长为L的正方形导线框ABCD用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒定的逆时针方向的电流．图中虚线过AD边中点和BC边中点且水平，虚线的下方为垂直于导线框向里的有界矩形匀强磁场，其磁感应强度大小为B.此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1(F1>0)；现将虚线下方的磁场移至虚线上方且磁感应强度的大小改为原来的三倍，保持其他条件不变，导线框仍处于静止状态，此时细线中拉力为F2(F2>0).则导线框中的电流大小为()A．eq\f(F2－F1,BL)B．eq\f(F2－F1,2BL)C．eq\f(F2－F1,4BL)D．eq\f(F2－F1,8BL)答案：C解析：当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为L，受到的安培力方向竖直向上，设正方形导线框质量为m，则有F1＋BIL＝mg，当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为L，受到的安培力方向竖直向下，磁感应强度增大到原来的三倍，故此时有F2＝3BIL＋mg，联立可得I＝eq\f(F2－F1,4BL)，C正确．6．如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，其间有竖直向下的匀强磁场，垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．通过金属棒的电流按如图乙所示的规律变化，t＝0时，将金属棒由静止释放，下列说法正确的是()A．t＝eq\f(T,2)时，金属棒的加速度最小B．t＝eq\f(T,4)时，金属棒的速度为零C．t＝T时，金属棒距离出发点最远D．在0～eq\f(T,2)的时间内，安培力对金属棒做功为零答案：D解析：t＝eq\f(T,2)时，金属棒通过的电流反向最大，所受安培力最大，所产生的加速度也最大，A项错误；0～eq\f(T,4)时间内，电流方向不变，安培力方向不变，安培力始终做正功，t＝eq\f(T,4)时，金属棒的速度不为零，又eq\f(T,4)～eq\f(T,2)时间内，电流方向与之前相反，大小变化相等，始终做负功，根据对称性，可知在0～eq\f(T,2)的时间内，金属棒先加速后减速且减为零，安培力对金属棒总功为零，B项错误，D项正确；金属棒做周期性运动，前半个周期先沿正方向加速后减速为零，后半个周期沿反方向先做加速后减速为零，根据对称性可知t＝T时，金属棒再次回到出发点，C项错误．7.如图所示为电磁轨道炮的工作原理图．质量m＝200g的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为L＝2m的两平行轨道上无摩擦滑动．若电容器的电容C＝5×10－2F，充电后电压为U1＝2kV，轨道内充满磁感应强度B＝2.5T的匀强磁场，当开关由a点扳向b点后，能在极短的时间内将弹体加速到v＝300m/s发射出去．若在这个过程中，通过电磁炮的电荷量为q，电容器两端的电压变为U2，则()A．q＝24CU2＝1976VB．q＝12CU2＝1976VC．q＝24CU2＝1760VD．q＝12CU2＝1760V答案：D解析：在极短的时间内将弹体加速发射出去的过程中，由动量定理Beq\o(I,\s\up6(－))L·Δt＝mv，通过电磁炮的电荷量为q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt，联立解得q＝eq\f(mv,BL)＝eq\f(200×10－3×300,2.5×2)C＝12C；电容器两端的电压将变为U2＝eq\f(CU1－q,C)＝eq\f(5×10－2×2000－12,5×10－2)V＝1760V，选项D正确．8．[2024·河北省保定市部分高中模拟]如图甲所示，边长为l、质量为m的等边三角形导线框abc用绝缘细线悬挂于天花板上，bc边水平，导线框中通有沿逆时针方向、大小为I的恒定电流，线框部分处在水平虚线MN、PQ间的垂直于线框平面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，MN与PQ间的距离为正三角形abc高的一半，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A.图甲中，绝缘细线的拉力大小为mg－eq\f(1,2)BIlB．图甲中，绝缘细线的拉力大小为mg－eq\f(\r(3),2)BIlC．将匀强磁场上移到图乙中所示位置，绝缘细线的拉力会变小D．将匀强磁场上移到图乙中所示位置，绝缘细线的拉力会变大答案：A解析：图甲中，线框受到的安培力向上，有效长度为eq\f(1,2)l，绝缘细线的拉力F＝mg－eq\f(1,2)BIl，A正确，B错误；将匀强磁场上移到图乙中所示位置，有效长度不变，线框所受安培力不变，悬线的拉力不变，C、D错误．9．如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成α角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中．导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，其质量m＝1kg，电阻R＝0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，电源电动势E＝10V，其内阻r＝0.1Ω，定值电阻的阻值R0＝4Ω.不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g取10m/s2，α＝53°，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则()A．导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右B．导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左C．重物重力G最小值是1.5ND．重物重力G最大值是7.5N答案：D解析：由闭合电路欧姆定律可得I＝eq\f(E,R＋r＋R0)＝eq\f(10,0.9＋0.1＋4)A＝2A，ab受到的安培力大小为F安＝BIL＝5×2×0.5N＝5N，方向垂直于磁场斜向左上方，B错误；若导体棒ab恰好有水平向左的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向右，则由共点力平衡条件可得mg＝F安cosα＋FN，F安sinα＝Ffmax＋G1，Ffmax＝μFN，联立解得G1＝0.5N，若导体棒ab恰好有水平向右的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向左，则由共点力平衡条件可得mg＝F安cosα＋FN，F安sinα＋Ffmax＝G2，Ffmax＝μFN，联立解得G2＝7.5N，重物重力G的取值范围为0.5N≤G≤7.5N，A、C错误，D正确．10．(多选)如图所示为某种电磁泵模型的示意图，泵体是长为L1，宽与高均为L2的长方体．泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体的上下表面接电压为U的电源(内阻不计)，理想电流表示数为I.若电磁泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，在t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，取重力加速度为g，则()A．泵体上表面应接电源正极B．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1C．电源提供的电功率为eq\f(U2L1,ρ)D．质量为m的液体离开泵体时的动能为UIt－mgh－I2eq\f(ρ,L1)t答案：AD解析：当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，故A正确；电磁泵对液体产生的推力大小为F＝BIL2，B错误；电源提供的电功率为P＝UI，C错误；根据电阻定律，泵体内液体的电阻R＝ρeq\f(L2,L1L2)＝eq\f(ρ,L1)，则电源提供的电功率为P＝IU，若t时间内抽取水的质量为m，根据能量守恒定律，则这部分水离开泵时的动能为Ek＝UIt－mgh－I2Rt＝UIt－mgh－I2eq\f(ρ,L1)t，D正确．11．[2024·宁夏银川二中质量监测]如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的摩擦力；(3)若仅将磁场方向改为竖直向上，求导体棒受到的摩擦力．答案：(1)1.5A(2)0.06N，方向沿斜面向下(3)零解析：(1)对导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根