2024高考物理一轮复习第九章磁场第1节磁吃电流的作用作业与检测含解析鲁科版

PAGE8-第1节磁场对电流的作用基础必备1.(2024·湖北武汉调研)(多选)下列说法中正确的是(AC)A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度肯定为零C.表征电场中某点电场的强弱,是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D.表征磁场中某点磁场的强弱,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值解析:电场和磁场有一个明显的区分是:电场对放入其中的电荷有力的作用,磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行,故A正确,B错误;同理依据电场强度的定义式E=可知C正确;而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明,即B=中I和B的方向必需垂直,故D错误.2.(2024·河南郑州二模)1876年美国闻名物理学家罗兰在试验室中完成了闻名的“罗兰试验”.罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上,然后在圆盘旁边悬挂一个小磁针,使圆盘绕中心轴高速旋转,发觉小磁针发生了偏转.忽视地磁场对小磁针的影响,下列说法正确的是(A)A.使小磁针发生转动的缘由是圆盘上的电荷运动时产生了磁场B.使小磁针发生转动的缘由是圆盘上产生了感应电流C.仅变更圆盘的转动方向,小磁针的偏转方向不变D.假如使圆盘带上正电荷,圆盘的转动方向不变,小磁针的偏转方向不变解析:带负电荷的橡胶圆盘绕中心轴高速旋转,依据电荷的定向移动形成电流,电流产生磁场可知,在圆盘上方产生了磁场,小磁针在磁场中受到磁场力发生转动,选项A正确,B错误;仅变更圆盘的转动方向,在圆盘上方产生的磁场方向变更,小磁针的偏转方向变更,选项C错误;假如使圆盘带上正电荷,圆盘的转动方向不变,在圆盘上方产生的磁场方向变更,小磁针的偏转方向变更,选项D错误.3.(2024·山东济南期末)长为l的直导体棒a放置在光滑绝缘水平面上,固定的长直导线b与a平行放置,导体棒a与力传感器相连,如图所示(俯视图).a,b中通有大小分别为Ia,Ib的恒定电流,Ia方向如图所示,Ib方向未知.导体棒a静止时,传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力.下列说法正确的是(B)A.Ib与Ia的方向相同,Ib在a处的磁感应强度B大小为B.Ib与Ia的方向相同,Ib在a处的磁感应强度B大小为C.Ib与Ia的方向相反,Ib在a处的磁感应强度B大小为D.Ib与Ia的方向相反,Ib在a处的磁感应强度B大小为解析:由题意知,导体棒a受到传感器的作用力方向向右,大小为F,故导线b给a的作用力水平向左,大小为F,因此a,b间存在相互吸引力,它们的电流方向相同;a受到的安培力为F,电流为Ia,长度为l,则B=,选项B正确,A,C,D错误.4.(2024·四川内江二模)2024年1月,出现在中国海军坦克登陆舰上的电磁轨道炮在全球“刷屏”,这是电磁轨道炮全球首次实现舰载测试.如图所示为电磁炮的简化原理示意图,它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成.轨道间放置一个导体滑块作为弹头.当电流从一条轨道流入,经弹头从另一条轨道流回时,在两轨道间产生磁场,弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去.不计空气阻力,将该过程中安培力近似处理为恒力,为了使弹头获得更大的速度,可适当(B)A.减小平行轨道间距 B.增大轨道中的电流C.缩短轨道的长度 D.增大弹头的质量解析:依据题意和动能定理,安培力的功等于弹头获得的动能.轨道间距减小,安培力减小,安培力做功减小,弹头获得动能减小,速度减小,选项A错误;增大轨道中电流,安培力增大,安培力做功增大,弹头获得动能增大,速度增大,选项B正确;缩短轨道长度,安培力做功减小,弹头获得动能减小,速度减小,选项C错误;只增大弹头质量,安培力做功不变,弹头获得动能不变,所以速度减小,选项D错误.5.(多选)如图所示,轻质弹簧测力计下悬挂的圆形线圈中通有顺时针方向的电流I0,线圈的正下方固定有一根足够长的直导线a,线圈静止时导线a垂直于线圈平面.现在导线a中通有垂直纸面对外的较大电流,则下列推断正确的是(BD)A.线圈仍静止不动B.从上往下看,线圈将逆时针转动C.弹簧测力计示数减小D.弹簧测力计示数增大解析:圆形电流可等效为小磁针,由安培定则知N极指向纸面对里,直导线a中的电流产生的磁场在线圈圆心处的磁场方向水平向左,因小磁针静止时N极指向为该处磁场方向,可知小磁针N极向左转,即从上往下看,线圈将逆时针转动,故A错误,B正确;因线圈逆时针转动,线圈下半部分的电流方向渐渐与直导线中电流方向相同,两者相吸,而上半部分的电流方向渐渐与直导线中的电流方向相反,两者相斥,但下半部分别直导线近,引力大于斥力,弹簧测力计示数增大,故C错误,D正确.6.(2024·浙江名校协作体联考)如图所示是试验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平,某同学在试验室里,用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,若他测得CD段导线长度为4×10-2m,天平(等臂)平衡时钩码重力为4×10-5N,通过导线的电流I=0.5AA.2.0×10-3T,方向水平向右B.5.0×10-3T,方向水平向右C.2.0×10-3T,方向水平向左D.5.0×10-3T,方向水平向左解析:由安培定则知,通电螺线管内部磁感应强度的方向水平向右.由于天平平衡,则IlB=G,B==2×10-3T,故A正确.7.(2024·天津一模)如图,足够长的直线ab靠近通电螺线管,与螺线管平行.用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图象是(C)解析:通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小,无穷远处磁感应强度为0,所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图象是C.8.(2024·河南示范性中学联考)如图所示,两平行倾斜导轨间的距离l=10cm,它们处于垂直导轨平面对下的磁场(图中未画出)中,导轨平面与水平方向的夹角θ=37°,在两导轨下端所接的电路中电源电动势E=10V,内阻不计,定值电阻R1=4Ω,开关S闭合后,垂直导轨放置的质量m=10g、电阻R=6Ω的金属棒MN保持静止.已知金属棒MN与两导轨间的动摩擦因数μ=0.5,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则磁场的磁感应强度大小可能是(D)A.10T B.1.5T C.0.1T D.1T解析:由题意知,电路中的电流I==1A,依据左手定则可推断金属棒MN所受安培力的方向沿导轨向上.当金属棒恰好具有沿斜面对上的运动趋势时,有IlB=mgsinθ+μmgcosθ,解得B=1T;当金属棒恰好具有沿斜面对下的运动趋势时,有BIl+μmgcosθ=mgsinθ,解得B=0.2T,故只有D正确.实力培育9.(2024·黑龙江大庆模拟)四根相互平行的通电长直导线a,b,c,d电流均为I,如图所示放在正方形的四个顶点上,每根通电直导线单独存在时,四边形中心O点的磁感应强度都是B,则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为(A)A.2B,方向向左 B.2B,方向向下C.2B,方向向右 D.2B,方向向上解析:依据安培定则可推断,在O点,a导线产生的磁感应强度沿bd方向,大小为B;c导线产生的磁感应强度方向沿bd,大小为B;同理,b导线产生的磁感应强度方向沿ca,大小为B;d导线产生的磁感应强度方向沿ca,大小为B.则依据平行四边形定则进行合成可知,四根导线同时存在时的磁感应强度大小为2B,方向水平向左,故A正确.10.(2024·四川内江二模)如图所示,光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分,O点为圆弧的圆心.两金属轨道之间的宽度为0.5m,匀强磁场方向如图,大小为0.5T、质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点.当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时,金属细杆可以沿杆向右由静止起先运动.已知N,P为导轨上的两点,ON竖直、OP水平,且==1m,g取10m/s2,则(D)A.金属细杆起先运动时的加速度大小为5m/s2B.金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/sC.金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10m/s2D.金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75N解析:金属细杆在水平方向受到安培力作用,安培力大小F安=IlB=0.5×2×0.5N=0.5N,金属细杆起先运动时的加速度大小为a==10m/s2,选项A错误;对金属细杆从M点到P点的运动过程进行分析,安培力做功W安=F安·(+)=1J,重力做功WG=-mg·=-0.5J,由动能定理得W安+WG=mv2,解得金属细杆运动到P点时的速度大小为v=m/s,选项B错误;金属细杆运动到P点时的加速度可分解为水平方向的向心加速度和竖直方向的重力加速度,水平方向的向心加速度大小为a'==20m/s2,选项C错误;在P点金属细杆受到轨道水平向左的作用力F,水平向右的安培力F安,由牛顿其次定律得F-F安=,解得F=1.5N,每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.75N,由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75N,选项D正确.11.边长为l的正方形线圈A,通有逆时针方向的恒定电流I0,用两根轻质绝缘细线静止地悬挂在水平长直导线MN的正下方h处,如图所示.当导线MN中无电流时,两细线中张力均为T;当通过MN的电流为I1时,两细线中张力均减为aT(0<a<1);而当通过MN的电流为I2时,细线中张力恰好为零.已知长直通电导线四周磁场的磁感应强度B与到导线的距离r成反比B=k,k为常数.由此可知,MN中的电流方向和电流I1,I2大小的比值分别为(C)A.向左,1+a B.向右,1+aC.向左,1-a D.向右,1-a解析:当MN中通以从N向M的电流时,则ab边所受的安培力方向向上,cd边所受安培力方向向下,因离MN越近,安培力越大,可知此时线框所受安培力合力方向竖直向上,两细线中张力减小,所以MN中电流的方向向左.当MN中通过电流为I时,依据题意可知,ab边所受安培力F1=,cd边所受安培力F2=,因它们受到的安培力方向相反,此时线圈所受安培力的合力大小F合=kII0l-,由此可知,线圈受到的安培力的合力大小与通入电流的大小成正比,当MN分别通以I1,I2的电流时,线框受到的安培力的合力的大小之比为I1∶I2.当通过MN的电流为I1时,两细线中张力均减为aT(0<a<1),所以安培力的合力大小F合1=2T-2aT;而当通过MN的电流为I2时,细线中张力恰好为零,则安培力的合力大小F合2=2T,I1∶I2=F合1∶F合2=(2T-2aT)∶2T=(1-a)∶1,C项正确.12.(2024·吉林延边一模)如图所示,在磁感应强度B=1T、方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E=12V,内阻不计.ab杆长l=0.5m,质量m=0.2kg,杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.1,滑轨与ab杆的电阻忽视不计.求:要使ab杆在滑轨上保持静止,滑动变阻器R的阻值在什么范围内变更?(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,结果保留一位有效数字)解析:分别画出ab杆在恰好