高考物理一轮复习微专题小练习专题60磁场对电流的作用

专题60 磁场对电流的作用1．[2021·浙江卷6月](多选)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80 A和100 A，流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等．下列说法正确的是( )A．两导线受到的安培力F b＝1.25 F aB．导线所受的安培力可以用F＝ILB计算C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变D．在离两导线平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置2．[2023·安徽省模拟]如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通．如图乙所示为舰艇沿海平面的截面简化图，其与海水接触的两侧壁M和N 分别连接舰艇内电源的正极和负极，使M、N间海水内电流方向为M→N，此时加一定方向的磁场，可使M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向左前进．关于所加磁场的方向，下列说法正确的是( )A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里C．水平向右 D．水平向左3．有三根相互平行的直导线a、b、c垂直纸面放置，且它们在同一连线上．已知这三根导线中电流大小分别为I1、I2、I3，且I1＝I2，电流方向如图所示( ) A．直导线b受到的安培力向左B．直导线b受到的安培力向右C．若只增大I1，导线b受到的安培力从a指向bD．若只增大I2，导线b受到的安培力从a指向b4．[2023·安徽省合肥市联考]如图所示，导线框ABC由直线AB和四分之一圆弧BC组成，用柔软导线悬吊处于静止状态，经过A、C的水平线下方有垂直于ABC所在平面向里的匀强磁场，现给导线ABC通以如图所示方向的电流，则导线框受到的安培力方向( )A.竖直向上 B．竖直向下C ．斜向右下D ．斜向左上 5.通电闭合直角三角形线框ABC 处在水平方向的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里，线框的边BC 水平，线框中电流方向如图所示，那么该线框受到的安培力的合力( )A ．方向水平向左B ．方向竖直向下C ．方向垂直于AB 斜向上D ．为零6．[2023·山东省日照市模拟]如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，其间有竖直向下的匀强磁场，垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．通过金属棒的电流按如图乙所示的规律变化，t ＝0时，将金属棒由静止释放，下列说法正确的是( )A ．t ＝T 2 时，金属棒的加速度最小B ．t ＝T4 时，金属棒的速度为零C ．t ＝T 时，金属棒距离出发点最远D ．在0～T2的时间内，安培力对金属棒做功为零7．[2023·山东省济南市学情检测]如图所示，一通电导体棒放置在粗糙水平桌面上，流过导体棒的电流如图所示，导体棒所在空间存在方向与导体棒垂直的匀强磁场，当匀强磁场方向与竖直方向的夹角为θ时，无论所加磁场多强，均不能使导体棒发生移动．已知导体棒与桌面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列关系式中正确的是( )A.tan θ≥1μB ．tan θ≤1μC ．tan θ≥μD ．tan θ≤μ8.[2023·湖北省部分学校质量检测]如图所示为电磁轨道炮的工作原理图．质量m＝200 g 的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为L＝2 m的两平行轨道上无摩擦滑动．若电容器的电容C＝5×10－2F，充电后电压为U1＝2 kV，轨道内充满磁感应强度B＝2.5 T的匀强磁场，当开关由a点扳向b点后，能在极短的时间内将弹体加速到v＝300 m/s发射出去．若在这个过程中，通过电磁炮的电荷量为q，电容器两端的电压变为U2，则( ) A．q＝24 C U2＝1 976 VB．q＝12 C U2＝1 976 VC．q＝24 C U2＝1 760 VD．q＝12 C U2＝1 760 V9．如图所示，与水平面成α角、宽为L的倾斜平行金属导轨，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中．当回路电流强度为I时，金属杆ab水平静止在光滑导轨上，金属杆ab所受安培力为F，斜面的支持力为N，则下列判断正确的是( )A．安培力方向垂直ab杆沿斜面向上B．安培力方向垂直ab杆水平向左C．N＝BILsin αD．N＝BIL cos α10．如图甲所示，质量为1 kg的金属棒ab静止在粗糙的平行导轨上且与导轨垂直，两平行导轨固定在同一水平面内．ab棒、导轨和定值电阻R组成面积为1 m2的闭合回路，回路总电阻为3 Ω.回路内有与水平面成37°角斜向上且均匀变化的匀强磁场，从t＝0时刻开始，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．已知两平行导轨的间距为1 m，ab 棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．在t＝1 s时，ab棒恰好开始相对导轨开始运动，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.下列判断正确的是( )A．ab棒中的电流方向为a流向bB．t＝1 s时，ab棒受到的安培力方向水平向右C．t＝1 s时，ab棒与导轨间的压力大小为4 N11．如图所示为电流天平的示意图．当左边导线框通以图示方向电流时，天平恰好平衡．如改变电流方向而仍维持天平平衡，则需在天平右端再加上质量为2Δm的砝码．由此可见通电线框在磁场中所受的磁场力的大小为( )A.12Δmg B ．Δmg C ．2Δmg D ．3Δmg 12．[2023·辽宁省沈阳市练习](多选)如图所示为某种电磁泵模型的示意图，泵体是长为L 1，宽与高均为L 2的长方体．泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为B 的匀强磁场中，泵体的上下表面接电压为U 的电源(内阻不计)，理想电流表示数为I .若电磁泵和水面高度差为h ，液体的电阻率为ρ，在t 时间内抽取液体的质量为m ，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，取重力加速度为g ，则( )A ．泵体上表面应接电源正极B ．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL 1C ．电源提供的电功率为U 2L 1ρD ．质量为m 的液体离开泵体时的动能为UIt －mgh －I 2ρL 1t专题60 磁场对电流的作用1．BCD 两导线间的安培力是作用力与反作用力的关系，大小相等、方向相反，A 错误；与导线平行的直线上各点的磁感应强度相同且与直线垂直，即一条导线上各处的磁感应强度相同且与导线垂直，可用公式F ＝ILB 计算安培力大小，B 正确；移走导线b 之前，p 点的磁感应强度垂直纸面向里，移走导线b 之后，p 点的磁感应强度垂直纸面向外，C 正确；在离两导线平面有一定距离的某处，两导线电流产生的磁场方向不在同一条直线上，则磁感应强度的合成量一定不为零，D 正确．2．A 海水中电流方向从M 流向N ，船向左运动，则船受到海水的作用力向左，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根据左手定则可知，磁场方向应为垂直纸面向外，A 正确．3．C 导线a 在b 处产生的磁场方向垂直于ab 向上，直导线c 在b 处产生的磁场方向垂直于bc 向下，且I 1＝I 2，直导线b 处合磁场为0，因此直导线b 受到的安培力也为0，A 、B 错误；若只增大I 1，在b 处产生的合磁场方向垂直于ab 向上，再由左手定则，则安培力从a 指向b ，C 正确；若只增大I 2，在b 处产生的合磁场方向垂直于bc 向下，再由左手定则，则安培力从b 指向a ，D 错误．4．B 导线框受到安培力的等效长度为AC 的连线，电流方向由C 指向A ，根据左手定则可知，导线框受到的安培力方向竖直向下，B 项正确．5．D 由F ＝BIL 可知，三角形各边安培力的大小与各边长度成正比，另外根据左手定则和力的平行四边形法则可知，任意两条边受到的安培力的合力与第三条边受到的安培力等大反向，故线框受到的总的安培力为零，故A 、B 、C 错误，D 正确．6．D t ＝T2 时，金属棒通过的电流反向最大，所受安培力最大，所产生的加速度也最大，A 项错误；0～T 4 时间内，电流方向不变，安培力方向不变，安培力始终做正功，t ＝T4时，金属棒的速度不为零，又T 4 ～T2 时间内，电流方向与之前相反，大小变化相等，始终做负功，根据对称性，可知在0～T2 的时间内，金属棒先做加速后做减速且减为零，安培力对金属棒总功为零，B 项错误，D 项正确；金属棒做周期性运动，前半个周期先沿正方向加速后减速为零，后半个周期沿反方向先做加速后减速为零，根据对称性可知t ＝T 时，金属棒再次回到出发点，C 项错误．7．D 导体棒受的安培力斜向右下方，则受力分析可知F 安sin θ＝f ＝μF N ＝μ(mg＋F 安cos θ)，解得F 安＝μmgsin θ－μcos θ，当sin θ－μcos θ＝0时，F 安→∞，即当tan θ≤μ时无论所加磁场多强，均不能使导体棒发生移动，D 正确．8．D 在极短的时间内将弹体加速发射出去的过程中，由动量定理B I －L·t＝mv ，通过电磁炮的电荷量为q ＝I －t ，联立解得q ＝mv BL ＝200×10－3×3002.5×2 C ＝12 C ；电容器两端的电压将变为U 2＝CU 1－q C ＝5×10－2×2 000－125×10－2V ＝1 760 V ，选项D 正确． 9．C10．D12．AD 当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，故A 正确；电磁泵对液体产生的推力大小为F ＝BIL 2，B 错误；电源提供的电功率为P ＝UI ，C 错误；根据电阻定律，泵体内液体的电阻R ＝ρL 2L 1L 2 ＝ρL 1 ，则电源提供的电功率为P ＝IU ，若t 时间内抽取水的质量为m ，根据能量守恒定律，则这部分水离开泵时的动能为E k ＝UIt －mgh －I 2Rt ＝UIt －mgh －I2ρL 1t ，D 正确．。