2020高考物理一轮总复习 第九章 磁场 基础课1 磁场及磁场对电流的作用练习（含解析）新人教版

基础课 1 磁场及磁场对电流的作用跟踪检测一、选择题1(多选)指南针是我国古代四大发明之一，关于指南针，下列说法正确的是 ()A指南针可以仅具有一个磁极B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C指南针的指向会受到附近铁块的干扰D在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转解析：选BC指南针两端分别是N极和S极，具有两个磁极，选项A错误；指南针静止时，N极的指向为该处磁场的方向，故指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，选项B正确；铁块在磁场中被磁化，会影响指南针的指向，选项C正确；通电直导线在其周围会产生磁场，会影响指南针的指向，选项D错误2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，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直，选项A错误，B正确；安培力的大小FBILsin，与直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力的大小变为原来的一半，若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来的，因此安培力大小不一定是原来的一半，选项D错误3(2017年上海卷)如图，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间电键闭合后导体棒受到的安培力方向()A向上 B向下C向左 D向右解析：选D根据图中的电流方向，由安培定则知U形铁芯下端为N极，上端为S极，ab中的电流方向由ab，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D正确4如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面，b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直磁感应强度可能为零的点是()Aa点 Bb点Cc点 Dd点解析：选C由安培定则画出a、b、c、d点的磁感线的分布图，由图可知电流I1、I2在a、c两点的磁场方向相反，这两点处的磁感应强度可能为零，又I1I2，故磁感应强度为零的点距I1的距离应比I2的大，故C正确，A、B、D均错误5(多选)通有电流的导线L1、L2、L3、L4处在同一平面(纸面)内，放置方式及电流方向如图甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可绕垂直纸面的中心轴O转动，则下列描述正确的是()AL2绕轴O按顺时针转动BL2绕轴O按逆时针转动CL4绕轴O按顺时针转动DL4绕轴O按逆时针转动解析：选BC题图甲中由安培定则，可知导线L1上方磁场垂直纸面向外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，导线L2上每一小部分受到的安培力方向水平向右，但轴O下方导线所受安培力较大，所以L2绕轴O按逆时针转动，A错，B对；题图乙中轴O上方导线L4所受安培力向右，轴O下方导线L4所受安培力向左，即L4绕轴O按顺时针转动，C对，D错6如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为(不考虑金属棒切割的影响)()A37 B30C45 D60解析：选B由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成角，则有BILcos(mgBILsin)，整理得BIL.电流有最小值，就相当于安培力有最小值，由数学知识解得30，则选项A、C、D错误，B正确7如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()A棒中的电流变大，角变大B两悬线等长变短，角变小C金属棒质量变大，角变大D磁感应强度变大，角变小解析：选A金属棒MN受力分析及其侧视图如图所示，由平衡条件可知F安mgtan，而F安BIL，即BILmgtan，则I，m，B，故A正确，C、D错误；角与悬线长度无关，B错误8(多选)如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行且足够长的水平光滑导轨上，电流方向由M指向N，在两导轨间存在着竖直磁场，取垂直导轨面向下的方向为磁感应强度的正方向，当t0时导线恰好静止，若磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，则下列说法正确的是()A在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B在最初的一个周期内，导线一直向左运动C导线一直做加速度不变的匀加速直线运动D在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析：选AD由安培力的表达式FBIL结合题图乙可知，安培力F在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化，在前周期内，安培力F大小方向均不变，加速度大小方向均不变，由于初速度为零，所以导线在水平方向上向右做匀加速直线运动；在周期到周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至周期时速度减小到零，所以D项正确；而后在周期到周期内，导线MN反向加速，周期到1个周期内，导线又减速，在一个周期结束时又回到原来的位置，即做往复运动，所以A项正确，B、C错误9(多选)(2019届山东潍坊调研)美国研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以5倍音速，击向200公里外目标，射程为海军常规武器的10倍，其破坏力惊人电磁炮原理如图所示，若炮弹质量为m，水平轨道长L，宽为d，轨道摩擦不计，炮弹在轨道上做匀加速运动要使炮弹达到5倍音速(设音速为v)，则()A炮弹在轨道上的加速度为B磁场力做的功为mv2C磁场力做功的最大功率为D磁场力的大小为解析：选AC炮弹在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，由公式v22ax得a，A正确；不计摩擦，磁场力做的功等于炮弹增加的动能，即Wm(5v)2，B错误；由动能定理得FLm(5v)2，磁场力的大小F，则磁场力的最大功率PmF(5v)(5v)，C正确，D错误10(多选)(2018届沈阳四校联考)一质量为0.06 kg、长为0.1 m的金属棒MN用两根长度均为1 m 的绝缘细线悬挂于天花板的顶端，现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5 T的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直平面内摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为37，已知一切阻力可忽略不计，g10 m/s2 ，sin370.6，cos370.8.下列正确的说法是()A金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能增加B金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少C通入金属棒中的电流为9 AD通入金属棒中的电流为4 A解析：选AD金属棒的长度用l表示，细线的长度用R表示，则在金属棒上升过程中，安培力做正功，机械能一直增加，A正确，B错误；由动能定理知W安W重0，即BIlRsin37mgR(1cos37)，代入数值得I4 A，C错误，D正确二、非选择题11如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘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 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量解析：开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FBIL式中，I是回路电流，L是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有EIR式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻联立式，并代入题给数据得m0.01 kg.答案：竖直向下0.01 kg12(2019届陕西渭南教学质量检测)如图所示，电源电动势为3 V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m，两环分别与电源正负极相连现将一质量0.06 kg、电阻1.5 的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T的匀强磁场当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为0.5 m，此位置与环底的高度差是多少？解析：棒受的安培力FBIL棒中电流为I，代入数据解得F0.8 N对棒受力分析如图所示(从右向左看)，两环支持力的总和为2N代入数据解得N0.5 N由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为0.5 N由图中几何关系有tan，得53棒距环底的高度为hr(1cos)0.2 m.答案：0.5 N0.2 m7