(江苏专版)2020版高考物理一轮复习 课时跟踪检测(二十六)磁场的描述 磁场对电流的作用(含解析)

磁场的描述磁场对电流的作用对点训练：磁感应强度、安培定则1．[多选](2019·扬州月考)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。

进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。

结合上述材料，下列说法正确的是( )A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用解析：选ABD 地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，有磁偏角，选项A正确；地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，选项B正确；只有在赤道附近，在地球表面的地磁场方向与地面平行，选项C错误；根据带电粒子在磁场中会受到力的作用可知，地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用，选项D正确。

2．[多选](2018·常熟模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是( )A．a、b两处的磁感应强度大小B a＜B bB．a、b两处的磁感应强度大小B a＞B bC．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有F a＜F bD．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小可能有F a＞F b解析：选AD 磁感线越密，磁场越强，故A正确，B错误；通电导线放在a、b两处，但没有说明导线的方向与磁场的方向的关系，其所受安培力的大小关系不确定，故C错误，D正确。

3.电视机显像管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所示。

则环心O处的磁场方向( )A．向下B．向上C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外解析：选A 对于左右两个螺线管，由安培定则可以判断出上方均为磁场北极，下方均为磁场南极，所以环心O处的磁场方向向下，即A选项正确。

4．[多选]如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L 1、L 2，L 1中的电流方向向左，L 2中的电流方向向上；L 1的正上方有a 、b 两点，它们相对于L 2对称。

整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B 0，方向垂直于纸面向外。

已知a 、b 两点的合磁感应强度大小分别为13B 0和12B 0，方向也垂直于纸面向外。

则( )A ．流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为712B 0B ．流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为112B 0C ．流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为112B 0D ．流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为712B 0解析：选AC L 1在a 、b 两点产生的磁感应强度大小相等，设为B 1，方向都垂直于纸面向里，而L 2在a 点产生的磁感应强度大小设为B 2，方向向里，在b 点产生的磁感应强度大小也为B 2，方向向外，规定向外为正，根据矢量叠加原理可知B 0－B 1－B 2＝13B 0，B 2＋B 0－B 1＝12B 0，可解得：B 1＝712B 0，B 2＝112B 0，故A 、C 正确。

5.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 ＝90°。

在M 、P 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，这时O 点的磁感应强度大小为B 0。

若将P 处长直导线移开，则O 点的磁感应强度的大小为( )A.12B 0 B.22B 0 C.32B 0 D ．B 0解析：选B 根据安培定则可知，两导线在O 点形成的磁感应强度如图所示，合磁感应强度大小为B 0。

则根据几何关系可知，两导线单独形成的磁感应强度大小为22B 0，故B 正确，A 、C 、D 错误。

对点训练：判定安培力作用下导体的运动6.如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是( )A．线圈向左运动 B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动解析：选A 将环形电流等效成一条形磁铁，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动，选项A正确。

也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，反向电流相排斥”，可判断出线圈向左运动。

7．(2018·江阴模拟)如图中甲、乙所示，在匀强磁场中，有两个通电线圈处于如图所示的位置，则( )A．从上往下俯视，甲中的线圈顺时针转动B．从上往下俯视，甲中的线圈逆时针转动C．从上往下俯视，乙中的线圈顺时针转动D．从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动解析：选D 根据题图甲所示，由左手定则可知，线圈各边所受安培力都在线圈所在平面内，线圈不会绕OO′轴转动，故A、B错误；根据题图乙所示，由左手定则可知，线圈左、右两边所受安培力分别垂直于纸面向外和向里，线圈会绕OO′轴转动，从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动。

故C错误，D正确。

8．(2019·南京冲刺练习)刘老师在课堂上做了一个演示实验：装置如图所示，在容器的中心放一个圆柱形电极B，沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A，把A和B分别与电源的两极相连，然后在容器内放入液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋转起来。

王同学回去后重复刘老师的实验步骤，但液体并没有旋转起来。

造成这种现象的原因可能是：该同学在实验过程中( ) A．将磁铁的磁极放反了B．将直流电源的正负极接反了C．使用的电源为50 Hz的交流电源D．使用的液体为食盐溶液解析：选C 老师将该容器放在磁场中，能使液体旋转起来，是在安培力作用下导致的，因此要强调溶液能导电，且电流方向确定，并有磁场。

与磁铁的磁极是否接反、直流电源正负是否接反都没有关系。

而该同学实验中的液体不能旋转可能是因为使用了交流电源。

对点训练：安培力作用下的平衡和加速问题9.如图，一导体棒ab静止在U型铁芯的两板之间，导体棒在开关闭合后仍在原位置保持静止状态。

则按图示视角( )A．铁芯上板为N极B．导体棒对下板的压力变大C．导体棒受到垂直棒向左的安培力D．导体棒对下板有垂直棒向右的静摩擦力解析：选D 由题图中线圈的绕向，根据安培定则，可知线圈下面是N极，上面是S极，故导体棒ab位置的磁场方向向上；电流方向是a→b，根据左手定则，安培力向右；根据平衡条件，导体棒对下板的压力不变，但受到向左的静摩擦力；根据牛顿第三定律可知，导体棒对下板有垂直棒向右的静摩擦力。

故D正确，A、B、C错误。

10．[多选](2019·沭阳月考)在同一光滑斜面上放同一导体棒，如图所示是两种情况的剖面图。

它们所在空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场，但方向不同，一次垂直斜面向上，另一次竖直向上，两次导体棒分别通有电流I1和I2，都处于静止状态。

已知斜面的倾角为θ，则( )A．I1∶I2＝cos θ∶1B．I1∶I2＝1∶1C．导体棒所受安培力大小之比F1∶F2＝sin θ∶cos θD．斜面对导体棒的弹力大小之比N1∶N2＝cos2θ∶1解析：选AD 导体棒受力如图，根据共点力平衡得：F1＝mg sin θ，N1＝mg cos θ；F2＝mg tan θ，N2＝mgcos θ。

所以导体棒所受的安培力之比为：F1∶F2＝sin θ∶tan θ＝cos θ∶1。

斜面对导体棒的弹力大小之比为：N1∶N2＝cos2θ∶1。

因为F＝BIL，所以I1∶I2＝F1∶F2＝cos θ∶1。

故A、D正确，B、C错误。

考点综合训练11．(2018·江苏高考)如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d。

导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。

质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流。

金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g。

求下滑到底端的过程中，金属棒(1)末速度的大小v ； (2)通过的电流大小I ； (3)通过的电荷量Q 。

解析：(1)金属棒做匀加速直线运动， 根据运动学公式有v 2＝2as 解得v ＝2as 。

(2)金属棒所受安培力F 安＝IdB 金属棒所受合力F ＝mg sin θ－F 安 根据牛顿第二定律有F ＝ma 解得I ＝m g sin θ－adB。

(3)金属棒的运动时间t ＝v a， 通过的电荷量Q ＝It 解得Q ＝m g sin θ－a2asdBa。

答案：(1)2as (2)m g sin θ－a dB (3)m g sin θ－a2asdBa12.如图所示，质量为m 的金属棒长为L 1，棒两端与长为L 2的细软金属线相连，吊在磁感应强度为B 、竖直向上的匀强磁场中。

当金属棒中通过稳恒电流I 后，金属棒向纸外摆动，摆动过程中的最大偏角θ＝60°。

求：(1)金属棒中电流大小和方向； (2)金属棒在摆动过程中动能的最大值。

解析：(1)金属棒向纸外摆动，所受的安培力向外，根据左手定则判断得知，金属棒中电流方向水平向右；金属棒上摆的过程，根据动能定理得：F B L 2sin 60°－mgL 2(1－cos 60°)＝0又安培力为：F B ＝BIL 1 联立解得：I ＝3mg 3BL 1。

(2)由题意，金属棒向上摆动的最大偏角θ＝60°，根据对称性可知，偏角为30°时是其平衡位置，金属棒受力如图所示：则有：G ＝F B cot 30°当金属棒偏角是30°时，速度最大，动能最大，由动能定理可得：E km ＝F B L 2sin 30°－mgL 2(1－cos 30°)解得最大动能为：E km ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫233－1mgL 2。

答案：(1)3mg 3BL 1 方向水平向右 (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫233－1mgL 2。