高考物理总复习专题九磁场第1讲磁场、磁场对电流的作用练习含答案

第1讲磁场、磁场对电流的作用知识巩固练1.(2023年佛山模拟)如图(俯视图)，在竖直向下、磁感应强度大小为2T的匀强磁场中，有一根长0.4m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A到C、大小为5A的电流时，该棒所受安培力为()A.方向水平向右，大小为4.0NB.方向水平向左，大小为4.0NC.方向水平向右，大小为2.0ND.方向水平向左，大小为2.0N【答案】D【解析】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2N，根据左手定则可判定安培力水平向左，故A、B、C错误，D正确.2.(2023年北京昌平二模)如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直.当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡.所测磁场的磁感强度B的大小为()A.mg2NILB.2mgNILC.NIL2【答案】A【解析】根据平衡条件有mg=2NBIL，解得B=mg2NIL，A3.(2022年华师附中测试)(多选)在匀强磁场中放入一条通电短导线，并将它固定.然后改变导线中通入的电流，画出该导线所受安培力的大小F与通过导线电流I的关系图像，其中图A为曲线.M、N各代表一组F、I的数据.则在下列四幅图中，你认为可能正确的是()ABCD【答案】BD【解析】在匀强磁场中，通电导线受到的安培力为F=BILsinθ，当电流方向与磁场方向平行时，安培力为0.当电流方向与磁场方向不平行时，在匀强磁场中，安培力与电流大小成正比，F-I图像为过原点的直线.故B、D正确.4.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，其中b最短，c为直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计.现将装置置于向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们受到安培力的大小关系为()A.Fa＞Fb=FcB.Fa=Fb＞FcC.Fa=Fb=FcD.Fa＞Fb＞Fc【答案】B【解析】导体棒a、b、c的有效长度相等，但c的电阻大于a、b，所以通过c的电流小于a、b.由F=BIL，可知B正确，A、C、D错误.5.如图所示，在匀强磁场中，有一个正六边形线框.现给线框通电，正六边形线框中依次相邻的四条边受到的安培力的合力大小是F，则正六边形线框的每条边受到的安培力的大小为()A.33FB.FC.3FD.2【答案】A【解析】根据左手定则，依次相邻的四条边中相对的两条边受的安培力等大反向合力为零，中间相邻的两条边受安培力方向夹角为60°，每边受安培力设为F1，则2F1cos30°=F，可得F1=33F，A正确综合提升练6.(2023年朝阳模拟)如图甲所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两根等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的O、O'两点，两细线均与导体棒垂直.图乙中直角坐标系的x轴与导体棒及OO'平行，z轴竖直向上.若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度可能()A.沿x轴正方向，大小为mgB.沿y轴正方向，大小为mgcosC.沿z轴正方向，大小为mgtanD.沿细线向下，大小为mgsin【答案】D【解析】若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力.导体棒不可能在图示位置保持静止，A错误；若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力竖直向上，导体棒不可能在图示位置保持静止，B错误；沿z轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力水平向左，导体棒不可能在图示位置保持静止，C错误；沿细线向下，大小为mgsinθIL，安培力大小F安=mgsinθ，方向与细线垂直斜向右上方.安培力与细线的拉力的合力恰好与重力平衡.且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ，D7.(多选)如图所示，两平行导轨ab，cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I随时间t变化的关系式为I=kt(k为常数，k＞0)，金属棒与导轨间存在摩擦.则下面关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图像中，可能正确的有()ABCD【答案】AD【解析】根据牛顿第二定律，得金属棒的加速度a=mg-Ffm，Ff=μFN=μF安=μBIL=μBLkt，联立解得加速度a=g-μBLktm，与时间呈线性关系，且t=0时，a=g，故A正确，B8.(2023年大同模拟)(多选)如图所示，正三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条垂直于纸面的长直导线.a、c处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，b处导线电流是a、c处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里.已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比.关于b、c处导线所受的安培力，下列表述正确的是()A.方向相反B.方向夹角为60°C.大小的比值为2D.大小的比值为2【答案】AD【解析】如图所示，结合几何关系知b、c处导线所受安培力方向均在平行纸面方向，方向相反，A正确，B错误；设导线长度为L，导线a在b处的磁感应强度大小为B，结合几何关系知b处磁感应强度为B合=3B，b导线受安培力为F安=B合(2I)L=23BIL，c处磁感应强度为B'合=3B，c导线受安培力为F'安=B'合IL=3BIL，联立解得F安F'安=2，C9.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杆的电阻忽略不计.要使ab杆在滑轨上保持静止，求滑动变阻器R的阻值的变化范围(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1位有效数字).解：分别画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图，如图所示.甲乙当ab杆恰好不下滑时，如图甲所示.由平衡条件，得沿滑轨方向mgsinθ=μFN1+F安1cosθ，垂直滑轨方向FN1=mgcosθ+F安