【走向高考】2022届高三物理人教版一轮复习习题：第8章-第1讲磁场对电流的作用

第一部分第八章第1讲一、选择题(1～6题为单选题，7、8题为多选题)1．(2022·南京模拟)在磁场中的某一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样，图中几幅图象表示的是导线受的力F与通过的电流I的关系。a、b分别代表一组F、I的数据。下列图中正确的是()[答案]C[解析]磁感应强度是由磁场本身性质打算的，在磁场中的某一位置处，磁感应强度应是定值，所以，在导线受的力F与通过的电流I的关系图象中的图线应是过原点的一条直线，故只有选项C正确。2．(2022·课标全国Ⅰ)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小肯定变为原来的一半[答案]B[解析]安培力垂直于导线和磁场打算的方向，A错B对。由F＝BILsinθ可知，C错。当导线从中间折成直角时，有效长度L1＝eq\f(\r(2),2)L，D选项不正确。本题简洁出错的是D选项。没有把握有效长度与原长度的关系。有效长度是连接初、末位置线段的长度。3．(2022·北京西城区期末)一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培力方向为()A．水平向北 B．水平向南C．竖直向上 D．竖直向下[答案]C[解析]依据左手定则，可以推断出安培力的方向竖直向上，C选项正确，解决本题关键是应用左手定则在实际地磁场中的推断，而不是在纸上画模拟磁场。4．(2022·广东江门一模)如图所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最终静止时()A．N极竖直向上 B．N极竖直向下C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右[答案]C[解析]金属环带负电，按题图所示的方向旋转，则金属环的电流方向与旋转方向相反。由右手螺旋定则可知磁极的方向：左端N极，右端S极。因此小磁针N极沿轴线向左。故C正确，ABD错误。5．(2022·浙江杭州一模)如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面对里，当线圈中通有电流I(方向如图)时，发觉天平的右端低左端高，下列哪些调解方案可以使天平水平平衡()A．仅减小电流大小B．仅增长线框的宽度lC．仅减轻左盘砝码的质量D．仅增加线圈的匝数[答案]A[解析]天平是等臂杠杆，当线圈中通有电流I时，依据左手定则，右端线圈受到的安培力竖直向下；天平的右端低左端高，说明安培力偏大，要使天平水平平衡，可以增加左端的砝码，也可以减小安培力，即减小匝数、电流、线框短边的长度；故A正确，BCD错误。6.(2022·南昌调研)如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1。若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为()A.eq\r(3)1 B.eq\r(3)2C．11 D．12[答案]B[解析]如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，依据安培定则可知，二者在圆心O处产生的磁感应强度的大小都为B1/2；当将M长直导线移到P处时，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度的大小也为B1/2，作平行四边形，由图中的几何关系，可得cos30°＝eq\f(\f(B2,2),\f(B1,2))＝eq\f(B2,B1)＝eq\f(\r(3),2)，故选项B正确，选项A、C、D错误。7．(2022·山东理综)如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是()A．FM向右 B．FN向左C．FM渐渐增大 D．FN渐渐减小[答案]BCD[解析]本题主要考查安培定则、左手定则和楞次定律等学问。解题的关键是依据安培定则推断通电导线磁场的方向，以及磁场的变化状况。由安培定则知，M区的磁场方向向外，N区的磁场方向向里。导体棒不管在哪一区，安培力总是阻碍导体棒的运动，即安培力的方向总是向左，选项A错误，B正确；在M区，导体棒越来越靠近通电导线，其磁场越来越强，感应电流越来越大，安培力越来越大，选项C正确；同理在N区，导体棒越来越远离通电导线，安培力将越来越小，选项D正确。本题易漏选D，缘由是没有认真分析受力，想当然的认为在N区和M区的受力是一样的。8．(2022·浙江理综)如图1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2所示的持续沟通电流I，周期为T，最大值为Im，图1中I所示方向为电流正方向。则金属棒()A．始终向右移动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[答案]ABC[解析]本题考查通电导体在磁场中运动。解题关键是结合受力分析，进行运动过程的分析，取安培力向左的方向为正方向，作出导体棒受安培力随时间变化的图象如图甲所示，再依据受力状况，作出导体棒的v－t图象，v向右为正方向，如图乙所示，从甲图可知安培力随时间周期性变化，C正确；由图乙可知，速度方向始终向右，并且随时间作周期性变化，A、B正确；0～eq\f(T,2)时间内，导体棒速度增大，安培力做正功，eq\f(T,2)－T时间，安培力与速度方向相反，安培力做负功，D错误。图象法分析力和运动问题是常用方法之一，优点直观便利。二、非选择题9．某爱好小组在争辩长直导线四周的磁场时，为增大电流，用多根导线捆在一起代替长直导线，不断转变多根导线中的总电流和测试点与直导线的距离r，测得下表所示数据：I/AB/Tr/m5.010.020.00.0204.98×10－510.32×10－519.73×10－50.0402.54×10－55.12×10－59.95×10－50.0601.63×10－53.28×10－56.72×10－50.0801.28×10－52.57×10－55.03×10－5由上述数据可得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B＝______T。(要求估算出比例系数，用等式表示)[答案]2×10－7eq\f(I,r)[解析]分析表格中数据可得，B与电流I成正比，与测试点到直导线的距离r成反比，即B＝k·eq\f(I,r)，取表格中的第一单元格进行计算可得k≈2×10－7，即B＝2×10－7×eq\f(I,r)T。10．(2022·浙江温州中学期中)如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量为M＝0.3kg，棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g＝10m/s2)[答案]2Aa→b[解析]导体棒ab受力如图所示，由平衡条件有：F－Ff－FT＝0又Ff＝μFN，F＝BIL，FT＝Mg联立并代入数据得I＝2A，由左手定则知电流由a→b11.如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.80T、垂直于斜面对上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)。金属导轨是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力的大小。(2)通过金属棒的电流的大小。(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值。[答案](1)0.1N(2)0.5A(3)23Ω[解析](1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示F安＝mgsin30°，代入数据得F安＝0.1N。(2)由F安＝BIL得I＝eq\f(F安,BL)＝0.5A。(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R0，依据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R0＋r)解得R0＝eq\f(E,I)－r＝23Ω。12.(2022·苏州一中模拟)如图所示为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面对外，与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于eq\x\to(ab)。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长为多少？(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k＝2.0N/m，eq\x\to(ab)＝0.20m，eq\x\to(bc)＝0.050m，B＝0.20T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若要将量程扩大2倍，磁感应强度变为多大？[答案](1)eq\f(mg,k)(2)M端(3)2.5A(4)0.10T[解析](1)设弹簧的伸长量为Δx，则有mg＝kΔx，①由①式得Δx＝eq\f(mg,k)。(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必需向下，因此M端应接正极。(3)设满量程时通过