（新课标）2020高考物理一轮复习 课时作业41 磁感应强度和安培力（含解析）新人教版

磁感应强度和安培力一、选择题1(2018江苏学业考试)关于磁感应强度，下列说法正确的是()A一小段通电直导线在空间某处不受磁场力作用，那么该处的磁感应强度一定为零B一小段通电直导线放在磁感应强度为零的位置上，它受到的磁场力一定等于零C根据BF/IL可知，在磁场中某确定位置，磁感应强度与磁场力成正比，与电流和导线长度的乘积成反比D磁场中某处的磁感应强度的方向，跟电流在该处所受磁场力的方向相同答案B解析A项，一小段通电直导线在空间某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度不一定为零，可能是由于导线与磁场平行，故A项错误B项，一小段通电直导线放在磁感应强度为零的位置上，由FBIL知它受到的磁场力一定等于零，故B项正确C项，公式B是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度与磁场力F、电流元IL无关，故C项错误D项，磁场中某处的磁感应强度的方向，跟电流在该处所受磁场力的方向垂直，故D项错误2(2018绍兴模拟)如图所示，取一柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”当电池与铝箔接通时()A铝箔条中部向磁铁S极运动B铝箔条中部向磁铁N极运动C铝箔条中部向下方运动D铝箔条中部向上方运动答案D解析由题意，可知，通过天桥的电流方向由外向内，而磁场方向由N到S极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，故A、B、C三项错误，D项正确3(2018济南一模)如图所示，O为正方形ABCD的中点，两根无限长通电直导线PQ、MN与均通过O点(彼此绝缘)且PQAB、MNBC，PQ、MN中的电流大小分别为2I和I，方向如图所示下列说法正确的是()AA、B两点的磁感应强度大小相同BB、C两点的磁感应强度大小相同CA、B两点的磁感应强度方向相同DB、C两点的磁感应强度方向相同答案C解析A、B两项，通电无限长直导线周围产生的磁场与距离、电流大小相关，距离相同处的磁感应强度大小相同；相同距离处电流越大，磁场越强设垂直纸面向内为正，MN导线在A、B、C处的磁感应强度分别为B1、B1、B1；PQ导线在A、B、C处的磁感应强度分别为B2、B2、B2；由PQ的电流是MN的两倍，故B2B1；故A、B、C处的磁感应强度的矢量和为(B1B2)、(B2B1)、B1B2.可知A、C大小相同；故A、B两项错误；C、D两项，依据右手螺旋定则，结合矢量的合成法则，可知，A、B方向相同，C与D方向相同，故C项正确，D项错误4.如图所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为.导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流I.空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.现缓慢增大(090)，若电流I不变，且ab始终静止在斜面上(不考虑磁场变化产生的影响)，下列说法正确的是()AB应缓慢增大BB应缓慢减小CB应先增大后减小 DB应先减小后增大答案A解析如图作出右侧侧视图，则可知，金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用；增大角度，则支持力的方向将向左旋转，要使棒仍然平衡，则支持力与安培力的合力一直等于重力；则由图可知，安培力必须增大；故磁感应强度应增大5(2018南宁模拟)一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠右极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，逐渐增大导电棒中的电流，磁铁一直保持静止可能产生的情况是()A磁铁对桌面的压力不变B磁铁对桌面的压力一定增大C磁铁受到摩擦力的方向可能改变D磁铁受到的摩擦力一定增大答案D解析以导线为研究对象，假如左端为N极，右端为S极，则由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向左下方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向右上方，磁铁有向右运动的趋势，受到向左的摩擦力，同时磁铁对地的压力减小；假如左端为S极，右端为N极，则由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，同时磁铁对地的压力增大；如果电流逐渐增大，则磁铁受到的摩擦力一定增大，而磁铁对桌面的压力可能增大，也可能减小故D项正确，A、B、C三项错误6(2018河南模拟)在电场中我们已经学过，三个点电荷在同一条直线上均处于平衡状态时，一定满足“两同夹一异，两大夹一小，近小远大”仿造上面的规律，假设有三根相同的通电长直导线平行放在光滑水平地面上的A、B、C三个位置并处于静止状态，截面如图所示已知ABBC，直线电流在周围产生的磁场的磁感应强度公式为BK，其中K是常数，I是导线中电流的大小，r是某点到导线的距离，关于三根导线中的电流方向和电流大小的比例关系，正确的是()AA、B中电流方向一定相同BA、C中电流方向一定相反C三根导线中的电流强度之比为414D三根导线中的电流强度之比为212答案D解析根据三点电荷在同一条直线上均处于平衡状态时，一定满足“两同夹一异，两大夹一小，近小远大”的原理，那么三个通电直导线，要使各自处于平衡状态，那么也必须满足各自受力平衡，A、B两项，根据安培定则与左手定则，可知，同向电流相互吸引的，而异向电流相互排斥的；因此A、B中电流方向一定相反，而A、C中电流方向一定相同，故A、B两项错误；C、D两项，根据直线电流在周围产生的磁场的磁感应强度公式为BK，及ABBC，同时依据矢量的合成法则，那么A与C的电流大小必须相等，由于电流与间距成正比，因此A与C的电流是B电流的2倍，故C项错误，D项正确7.(2018武汉模拟)如图所示，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120，此时悬线的张力为F.若圆环通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大小和方向是()A电流大小为，电流方向沿顺时针方向B电流大小为，电流方向沿逆时针方向C电流大小为，电流方向沿顺时针方向D电流大小为，电流方向沿逆时针方向答案A解析要使悬线拉力为零，则圆环通电后受到的安培力方向向上，根据左手定则可以判断，电流方向应沿顺时针方向，根据力的平衡FBIR，求得I，故A项正确，B、C、D三项错误8.(2018承德模拟)如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，金属棒ab两端由等长轻质软导线水平悬挂，平衡时两悬线与水平面的夹角均为(90)，缓慢调节滑动变阻器的滑片位置以改变通过棒中的电流I，则下列四幅图像中，能正确反映与I的变化规律是()答案A解析导体棒受力如图所示，tan；可得：I即与I成正比故A项正确，B、C、D三项错误9.(2018郑州三模)(多选)电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度的大小测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中放入质量为m的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质量为m0、匝数为n、下边长为l的矩形线圈挂在右边托盘的底部，再将此矩形线圈的下部分放在待测磁场中如图甲所示，线圈的两头连在如图乙所示的电路中，不计连接导线对线圈的作用力，电源电动势为E，内阻为r.开关S闭合后，调节可变电阻至R1时，天平正好平衡已知m0m，取重力加速度为g，则()A矩形线圈中电流的方向为逆时针方向B矩形线圈的电阻RrR1C匀强磁场的磁感应强度的大小BD若仅将磁场反向，在左盘添加质量为2m0m的砝码可使天平重新平衡答案AC解析A项，由于m0m，要使天平平衡，故右端必须受到一个向上的安培力，根据左手定则可知，线框中的电流方向为逆时针方向，故A项正确B项，根据闭合电路的欧姆定律可知I，解得RR1，故B项错误；C项，根据平衡条件可知mgm0gBIL，其中I，解得B，故C项正确；D项，若仅将磁场反向，在左盘添加质量为2(m0m)的砝码可使天平重新平衡，故D项错误10.(2017课标全国)(多选)如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反下列说法正确的是()AL1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直BL3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为11DL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1答案BC解析由题意可知，相互平行的两条导线通过同向电流，则相互吸引，若通过相反电流，则相互排斥，故三根导线受力分析如下：故A项错误，B项正确F12F13F23F21F31F32F3F1F2.故D项错误，C项正确11.(2018海淀区校级二模)利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B，用绝缘轻质丝线把底部长为L、电阻为R，质量为m的“”型线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用轻质导线连接线框与电源，导线的电阻忽略不计当外界拉力F作用于力敏传感器的挂钩上时，数字电压表会有示数U，且数字电压表上的示数U与所加拉力F成正比，即UKF，式中K为比例系数当线框接入恒定电压为E1时，电压表的示数为U1；接入恒定电压为E2时(电流方向不变)，电压表示数为U2.则磁感应强度B的大小为()AB BBCB DB答案A解析当通上电流后，对线框受力分析得出FmgBIL，由于数字电压表上的读数U与所加外力成正比，即UKF，式中K为比例系数，有UKBILKB(I1I2)L，即U1U2KB()L，整理得：B，故A项正确，B、C、D三项错误12(2018浙江模拟)在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a；在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45的b、c两点，测得b、c两点距离为L.由此可确定金属管线()A平行于EF，深度为 B平行于EF，深度为LC垂直于EF，深度为 D平行于EF，深度为L答案A解析用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a，说明a点离电流最近；找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF，故说明这些点均离电流最近，根据电流应该时是平行MN；画出左侧视图，如图所示：b、c间距为L，且磁场方向与地面夹角为45，故深度为，故A项正确，B、C、D三项错误二、非选择题13.(2018湖北模拟)如图所示，afe、bcd为两条平行的金属导轨，导轨间距l0.5 med间连入一电源E1 V，ab间放置一根长为l0.5 m的金属杆与导轨接触良好，cf水平且abcf为矩形空间中存在一竖直方向的磁场，当调节斜面abcf的倾角时，发现当且仅当在3090之间时，金属杆可以在导轨上处于静止平衡已知金属杆质量为0.1 kg，电源内阻r及金属杆的电阻R均为0.5 ，导轨及导线的电阻可忽略，金属杆和导轨间最大静摩擦力为弹力的倍重力加速度g10 m/s2，试求磁感应强度B及.解析由磁场方向和平衡可判断，安培力F方向为水平且背离电源的方向由题意可知当90时，金属杆处于临界下滑状态有：f1mgN1Ff1N1当30时，金属杆处于临界上滑状态有：N2mgcos30Fsin30f2mgsin30Fcos30f2N2由解得：Fmg由闭合电路欧姆定律：I1 A由安培力性质：FBIl由得：B2 T方向竖直向下14(2018江苏二模)我国航母采用自行研制的电磁弹射器其工作原理可简化为如图所示；上下共4根导轨，飞机前轮下有一牵引杆，与飞机前轮连为一体，可收缩并放置在飞机的腹腔内起飞前牵引杆伸出至上下导轨之间，强迫储能装置提供瞬发能量，强大的电流从导轨流经牵引杆，牵引杆在强大的安培力作用下推动飞机运行到高速现有一弹射器弹射某飞机，设飞机质量m2104 kg，起飞速度为v60 m/s，起飞过程所受到阻力恒为机重的0.2倍，在没有电磁弹射器的情况下，飞机从静止开始匀加速起飞，起飞距离为l200 m，在电磁弹射器与飞机的发动机(设飞机牵引力不变)同时工作的情况下，匀加速起飞距离减为50 m，假设弹射过程强迫储能装置的能量全部转为飞机的动能取g10 m/s2.求：(1)判断图中弹射器工作时磁场的方向；(2)计算该弹射器强迫储能装置贮存的能量；(3)若假设强迫储能装置释放电能时的平均放电电压为U1 000 V，飞机牵引杆的宽度d2.5 m，计算强迫储能装置放电时的电流以及加速飞机所需的磁感应强度B的大小答案(1)竖直向上(2)2.7107 J(3)1.63104 A T解析(1)根据左手定则可知磁场方向竖直向上(2)没有电磁弹射器的情况下，由动能定理：(F0kmg)lmv2代入数据得：F02.2105 N.有电磁弹射器的情况下，由：E(F0kmg)smv2解得：E2.7107 J.(3)飞机的加速度为：a m/s236 m/s2，起飞时间：t1 s s.由UIt1E得：I1.63104 A.由：F0BIdkmgma1解得：B T.9