2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：磁场的描述　磁场对电流的作用.docx

1、2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：磁场的描述磁场对电流的作用􀳊 基础达标􀳊1. 超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船.图是电磁船的简化原理图,AB和CD是与电源相连的导体板,AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直于纸面向内的匀强磁场(磁场由固定在船上的超导线圈产生,其独立电路部分未画出).以下说法正确的是()A.使船前进的力是磁场对海水中电流的安培力B.要使船前进,海水中的电流方向应从CD板指向AB板C.同时改变磁场的方向和电源正负极,推进力方向将与原方向相反D.若接入电路的海水电阻为R,其两端的电压为U,则船在海水中前进时,AB与C

2、D间海水中的电流小于UR2.如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反、大小相等的电流,a、b两点位于两导线所在的平面内,则()A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直于纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变3. 将长为L的导线弯成六分之一圆弧,固定在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,两端点A、C连线竖直,如图所示.若给导线通以由A到C、大小为I的恒定电流,则导线所受安培力的大小和方向是()A.ILB,水平向左B.ILB,水平向右C.3ILB,水平向右D.3ILB,水平向左4. 将一个质量

3、很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一块条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示.当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看()A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁5. 如图所示,三根相互平行的长直导线a、b、c垂直于纸面固定,其中a、b间距为10 cm,b、c间距为8 cm,a、c间距为6 cm.当分别通入电流Ia、Ib和Ic后,导线c所受的安培力恰好与导线a、b的连线平行.已知通电直导线在其周围某点产生的磁场的磁感应强度大小为B=kIr,其中I为通电直导线中的电流,r为该点到通电直导线的

4、距离.下列说法正确的是()A.Ia和Ib方向相同,大小之比为169B.Ia和Ib方向相反,大小之比为916C.若电流Ic的方向垂直于纸面向外,则导线c所受的安培力一定向右D.若电流Ic的方向垂直于纸面向里,则导线c所受的安培力一定向右6.(多选) 如图所示,ab、cd是两根长度均为L=4.0 m、质量分别为m1=0.6 kg和m2=0.2 kg的金属棒,两根等长的细金属杆将两节干电池与两根金属棒串联成闭合回路,整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上,保证金属棒水平.整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1.0 T,电路中的电流I=0.5 A.待系统稳定之后(金属棒、细金属杆在力的作用下不会

5、发生变形,金属杆和电池质量不计,杆与电池固定连接,g取10 m/s2),则()A.绝缘细线与竖直方向的夹角为0B.绝缘细线与竖直方向的夹角为45C.细金属杆与竖直方向的夹角为45D.细金属杆与竖直方向的夹角为90􀳊 技能提升􀳊7. 如图所示,正六边形线框ABCDEF由六根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点A、B与直流电源两端相接.已知导体棒DE受到的安培力大小为F,则下列说法正确的是(不考虑导体棒间的相互作用)()A.导体棒AB受到的安培力大小为FB.导体棒AB受到的安培力大小为6FC.导体棒EF受到的安培力大小为

6、FD.导体棒CD受到的安培力大小为F28. 如图所示,两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L,与电动势为E0的电源相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置,构成闭合回路,回路平面与水平面成角,回路其余电阻不计,重力加速度为g.为使ab棒静止,需在空间施加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及其方向分别为()A.mgRE0L,水平向右B.mgRcosE0L,垂直于回路平面向上C.mgRtanE0L,竖直向下D.mgRsinE0L,垂直于回路平面向下9.(多选) 无限长通电直导线周围磁场中某点的磁感应强度大小可用公式B=kIr表示,式中k是常数,I是导线中电流,r是该点到直导线的距离.通常,通电

7、直导体棒无限长.将两根长度均为L、质量均为m、通有方向相反且大小恒为I的电流的细长直导体棒a、b水平置于光滑半圆筒内,静止时,其横截面如图所示,O为半圆筒的圆心,cd为半圆筒的水平直径,Oa、Ob之间的夹角为,重力加速度为g.下列说法正确的是()A.O处磁感应强度的方向水平向右B.两导体棒连线的中垂线上各点磁感应强度的方向都是竖直向下C.导体棒a中电流产生的磁场在导体棒b处的磁感应强度的大小为mgtanILD.若将导体棒a保持水平沿圆弧向d缓慢移动,a、b中电流大小始终相等,要使导体棒b在原处仍保持静止,则导体棒中的电流必须逐渐增大10. 演示安培力的实验装置可以简化为如图所示的示意图.一长为

8、10 cm、质量为80 g的金属棒ab用两条完全相同的不可伸长的细绳水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为1 T,方向竖直向上;绝缘细绳上端固定,下端与金属棒连接,金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 .已知开关断开时两细绳呈竖直方向;闭合开关,金属棒将受到安培力的作用发生摆动.重力加速度大小取10 m/s2.(1)判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向;(2)若把细绳偏离竖直方向至某一夹角,金属棒恰能保持静止状态,则为多少?􀳊 挑战自我􀳊11.如图所示,在倾角为的斜面上固定有间距为l的平行金属导轨,垂直于导轨放置一质量为m的金

9、属棒ab,整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,导轨与电动势为E、内阻为r的电源连接.金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为,且tan ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,金属棒和导轨电阻不计.现闭合开关S,发现滑动变阻器接入电路的阻值极小时,金属棒不能静止.(1)判断金属棒所受的安培力方向;(2)求使金属棒在导轨上保持静止时滑动变阻器接入电路的最小阻值R1和最大阻值R2.参考答案1.D【解析】 根据题述,AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直于纸面向内的匀强磁场,海水中该部分为导体,与导体板和电源构成回路,海水通电后受到安培力作用,磁场对海水有向后的作用力

10、,根据牛顿第三定律,海水对磁场(实质是海水对超导电磁船)有向前的作用力,该力是使船前进的力,选项A错误;根据左手定则,要使船前进,海水中的电流方向应从AB板指向CD板,选项B错误;同时改变磁场的方向和电源正负极,推进力方向将与原方向相同,选项C错误;若接入电路的海水电阻为R,其两端的电压为U,则船在海水中前进时,由于可视为导线的海水切割磁感线,产生与电流方向相反的感应电动势,所以AB与CD间海水中的电流小于UR,选项D正确.2.D【解析】 根据右手螺旋定则可知,两导线在b点处产生的磁场方向均垂直于纸面向外,b点的磁感应强度不为零,选项A错误;ef导线在a点产生的磁场方向垂直于纸面向外,选项B错

11、误;根据左手定则可判断,方向相反的两个电流互相排斥,选项C错误,选项D正确.3.D【解析】 弧长为L,圆心角为60,则弦长AC=3L,导线受到的安培力F=BIAC=3ILB;由左手定则可知,导线受到的安培力方向水平向左,选项D正确.4.C【解析】 根据左手定则可判断,圆环靠近磁铁的一侧向纸内转动,另一侧向纸外转动,从上往下看,圆环逆时针转动,转动后圆环产生的磁场方向与磁铁的磁场方向相同,圆环将靠近磁铁,C正确.5.B【解析】 根据通电平行直导线间的相互作用规律可知,若Ia和Ib方向相同,则a、b对c的安培力合力方向不会与a、b连线平行,因此Ia和Ib方向相反,如图所示,根据平行四边形定则作图,

12、则FaFb=tan 37,又Fa=BaIcL,Fb=BbIcL,Ba=kIarac,Bb=kIbrbc,其中rac=6 cm,rbc=8 cm,联立解得IaIb=916,故A错误,B正确.不管电流Ic的方向垂直于纸面向外或向里,由于a、b的电流方向未知,不能确定导线c所受的安培力方向,故C、D错误.6.AC【解析】 以整体为研究对象,整体共受到四个力的作用,水平方向上,两金属棒受到大小均为F=BIL、方向相反的安培力,这两个力互相平衡,竖直方向上,绝缘细线的拉力与总的重力平衡,因为重力的方向竖直向下,所以绝缘细线的拉力一定是竖直向上,即绝缘细线与竖直方向的夹角为0,A正确,B错误;以cd棒为研

13、究对象,cd棒受三个力而平衡,安培力F=BIL=10.54 N=2 N,cd棒的重力m2g=0.210 N=2 N,由平衡条件得F=m2gtan ,解得=45,即细金属杆与竖直方向的夹角为45,C正确,D错误.7.C【解析】 通过导体棒AB的电流是通过导体棒DE的电流的5倍,则导体棒AB受到的安培力大小为5F,故A、B错误;通过导体棒EF、CD的电流大小与通过导体棒DE的电流大小相同,则导体棒EF、CD受到的安培力大小均为F,故C正确,D错误.8.D【解析】 对金属棒受力分析,受到重力、支持力和安培力,如图所示,由图可以看出,当安培力沿导轨向上时,安培力最小,安培力的最小值为FA=mgsin

14、,故磁感应强度的最小值为B=FAIL=mgsinIL,此时磁感应强度的方向垂直于回路平面向下,根据欧姆定律得E0=IR,解得B=mgRsinE0L,故D正确.9.BD【解析】 由安培定则可知,a、b在O点产生的磁场方向如图甲所示,由平行四边形定则可知,两导体棒连线的中垂线上各点磁感应强度的方向都是竖直向下,故A错误,B正确;设半圆筒对b的支持力为F,受力示意图如图乙所示,由平行四边形定则和共点力的平衡条件得 Fcos 2=mg,Fsin 2=BIL,解得B=mgtan 2IL,故C错误;将a向d缓慢移动,要使b保持静止,平行四边形如图乙中虚线所示,可知a对b的安培力必须逐渐增大,而a、b之间的

15、距离又逐渐增大,由B=kIr可知,导体棒中电流必须逐渐增大,故D正确.10.(1)垂直于纸面向里(2)37【解析】 (1)开关闭合后,电流由b流向a,根据左手定则可知,受到的安培力方向垂直于纸面向里.(2)开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为F=BIL由闭合电路欧姆定律得E=IR对金属棒进行受力分析,根据平衡条件得tan =Fmg联立解得=37.11.(1)平行于导轨向上(2)BElmgsin+mgcos-rBElmgsin-mgcos-r【解析】 (1)由左手定则可判断金属棒所受安培力的方向平行于导轨向上(2)当R最小时,金属棒所受安培力为最大值F1,所受的摩擦力为最大静摩擦力,方向沿导轨平面向下,则由平衡条件得FN1=mgcos F1=mgsin +FfmaxFfmax=FN1由闭合电路欧姆定律有I1=ER1+r安培力F1=BI1l联立解得滑动变阻器接入电路的最小阻值为R1=BElmgsin+mgcos-r当R最大时,金属棒所受安培力为最小值F2,所受的摩擦力为最大静摩擦力,方向沿导轨平面向上,同理可得F2=mgsin -mgcos 由闭合电路欧姆定律有I2=ER2+r安培力F2=BI2l联立解得滑动变阻器接入电路的最大阻值为R2=BElmgsin-mgcos-r