2021高考物理(山东专用)一轮课时作业：27 电路 闭合电路的欧姆定律

课时作业(二十七)　磁场及其对电流的作用[双基巩固练]
1．如图所示，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，弹簧静止时，它的下端刚好跟槽中的水银接触．通电后，关于弹簧，下列说法中正确的是( )
A．弹簧始终不动
B．弹簧不断上下振动
C．弹簧向上收缩后，保持静止
D．弹簧向下伸长后，保持静止
B　[通电后，各圈金属丝中的电流方向相同，相互吸引，弹簧长度变短；弹簧变短后，弹簧的下端离开水银，电路断开，弹簧中没有电流，弹簧长度变长，又与水银接触，又相互吸引，不断重复上述过程，故B正确．]
2．在匀强磁场中，A、B两点分别引入长度相等的长直导线，导线与磁场方向垂直．如图所示，图中a、b两条图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受磁场力F和通过导线的电流I的关系．关于A、B两点的磁感应强度大小B A、B B，下列说法正确的是( )
A．B A＝B B B．B A>B B
C．B A<B B D．无法比较
B　[根据公式F＝BIL，F－I图象的斜率为BL，由于长度L一定，故斜率越大，表示磁感应强度B越大，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，即B A>B B，故B正确．] 3．如图所示，一水平的可自由移动的通电长直导线置于螺线管的右端，通入垂直纸面向外方向的电流，当开关K闭合瞬间，长直导线的运动方向为( )
A．向上 B．向下
C．向左 D．向右
A　[当闭合开关K瞬间，根据右手螺旋定则可知通电螺线管产生的磁场在长直导线处的方向水平向右，再根据左手定则判断出通电导线的受力方向向上，故选项A正确．]
4．(2019·四川成都七中诊断)关于磁场的磁感线，下列说法正确的是( )
A．条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出发，终止于磁铁的S极
B．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线疏的地方磁场弱，磁感线密的地方磁场强C．磁感线是客观存在的物质，没画磁感线的地方就表示磁场不存在
D．通电长直导线周围的磁感线是以导线为圆心的均匀分布的同心圆
B　[在磁体的外部磁感线是从磁体的N极出发回到S极，但在磁体的内部磁感线是从磁体的S极出发回到N极，故A错误；磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线疏的地方磁场弱，磁感线密的地方磁场强，故B正确；磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但磁感线不是真实存在的，故C错误；通电长直导线周围的磁感线是以导线为圆心的同心圆，但不是均匀分布的，越向外磁场越弱，所以磁感线越向外就变得越稀疏，故D错误．] 5．(2019·山东济宁模拟)如图所示，三根长均为L的直导线水平放置，截面构成以A为顶点的等腰直角三角形，且与B、C构成的平面竖直，其中导线A、B中电流的方向垂直纸面向里，导线C中电流的方向垂直纸面向外．若导线B、C中的电流在导线A所在位置处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线A通过的电流大小为I，则导线A受到的安培力的大小和方向为( )
2
A．B0IL，水平向左
B．2B0IL，水平向左
2
C．B0IL，竖直向上
D．2B0IL，竖直向上
C　[B、C中的电流在A处产生的磁感应强度的大小分别为B0，根据平行四边形定则，
2
结合几何关系，则有A处的磁感应强度B A＝B0；由左手定则可知安培力方向竖直向上，大
2
小为F＝B0IL，C正确．]
6．(2017·上海卷·11)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
D [本题考查电流的磁效应、安培力及左手定则．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a →b ，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．]
7．(2019·河北承德联校联考)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，平衡时两导线与水平面的夹角均为θ(θ<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 ，则下列四幅图象中，能正确反映θ与I 的变化规律的是( )
A [金属棒受到重力、沿导线方向的拉力和水平方向的安培力，三个力的合力为零，根
据平衡条件有tan θ＝，＝I ，故A 正确．]
mg BIL 1tan θBL mg 8．(2019·广东五校协作体联考)(多选)两根固定的相互平行的直导线A 和B ，相距为L ，
电流方向如图所示．导线C 用轻绳悬挂在A 、B 导线的中间上方，距离为L ，三根导线中32的电流都为I .下列说法正确的是( )
A．从上往下看，导线C顺时针转动，同时绳子的张力变小
B．从上往下看，导线C逆时针转动，同时绳子的张力变大
3 C．当C转到与A、B平行时，A、B和C单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶
3
∶1
D．当C转到与A、B平行时，A、B和C单位长度所受磁场作用力大小之比为1∶1∶1 BD　[由安培定则可以判断导线C左侧的磁感应强度竖直方向的分量从下往上，右侧的
磁感应强度竖直方向的分量从上往下，从而可判断导线C左侧受到垂直纸面向外的力，右侧受到垂直纸面向里的力，从上往下看导线C逆时针转动；利用极限法可判断导线C转动到与A、B平行时受到向下的安培力，所以绳子张力变大，A错误，B正确．转到与A、B平行时，三根导线处于等边三角形的顶点上，三根导线电流方向都是垂直纸面向里，且电流大小都为I，所以A、B和C单位长度受到的磁场作用力大小相等，C错误，D正确．] [能力提升练]
9．已知通电导线在空间某点产生的磁场的磁感应强度B的大小与电流成正比，与该点
到通电导线的距离成反比．现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ADC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示，∠ACD＝60°，O为斜边的中点．已
知I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场的磁感应强度大小为B，则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是( )
A．大小为2B，方向垂直于AD向左
3
B．大小为2B，方向垂直于AD向左
C．大小为2B，方向垂直于AD向右
3
D．大小为2B，方向垂直于AD向右
B　[通电导线周围的磁场的磁感线是围绕导线形成的同心圆，空间某点的磁场方向沿该
点的切线方向，即与该点和通电导线的连线垂直，根据安培定则，可知三根通电导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．已知通电导线在空间某点产生的磁场的磁感应强度
B的大小与电流成正比，与该点到通电导线的距离成反比，已知I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁感应强度大小为B，O点到三根通电导线的距离相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由几
何关系可知三根通电导线在平行于AD方向的合磁感应强度为零，在垂直于AD方向的合磁
3
感应强度为2B.方向垂直于AD向左，故B正确，A、C、D错误．]
10．(多选)(2017·全国卷Ⅱ·21)某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将( )
A ．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉
B ．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉
C ．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D ．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
AD [装置平面示意图如图所示．如图所示的状态，磁感线方向向上，若形成通路，线圈下边导线中电流方向向左，受垂直纸面向里的安培力，同理，上边导线中电流受安培力垂直纸面向外，使线圈转动．当线圈上边导线转到下边时，若仍通路，线圈上、下边中电流方向与图示方向相比均反向，受安培力反向，阻碍线圈转动．若要线圈连续转动，要求左、右转轴只能上一侧或下一侧形成通路，另一侧断路．]
11．如图所示，在水平放置的平行导轨一端架着一根质量m ＝0.04 kg 的金属棒ab ，导轨另一端通过开关与电源相连．该装置放在高h ＝20 cm 的光滑绝缘垫块上．当有竖直向下的匀强磁场时，接通开关金属棒ab 会被拋到距垫块水平位置s ＝100 cm 处．试求开关接通后安培力对金属棒做的功．(g 取10 m/s 2)
解析　设从接通开关到金属棒离开导轨的短暂时间内，安培力对金属棒做的功为W ，金
属棒离开导轨右端时的速度为v .由动能定理得W ＝m v 2
12设金属棒做平拋运动的时间为t ，则
在竖直方向有h ＝gt 2
12在水平方向有s ＝v t
联立各式解得W ＝0.5 J.
答案　0.5 J
12．(2018·北京海淀区期末)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m 1＝15.0 g 的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质量m 0＝10.0 g 、匝数n ＝10匝、下边长l ＝10.0 cm 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E ＝1.5 V ，内阻r ＝1.0 Ω.开关S 闭合后，调节可变电阻R 1使天平平衡，此时理想电压表示数U ＝1.4 V ，R 1＝10 Ω.g 取10 m/s 2，求：
(1)线圈下边所受安培力的大小F ，以及线圈中电流的方向；
(2)矩形线圈的电阻R ；
(3)该匀强磁场的磁感应强度B 的大小．
解析　(1)天平平衡，因此有m 1g ＝m 0g ＋F ，可得F ＝m 1g －m 0g ＝0.05 N ，F 的方向竖直
向下，根据左手定则可判断出线圈中电流方向为顺时针．(2)线圈中电流的大小I ＝＝0.1 E －U r A ，根据电路规律有U ＝I (R 1＋R )，可得R ＝4 Ω.(3)矩形线圈下边所受安培力大小F ＝nBIl ，
可得B ＝＝0.5 T.
F nIl 答案　(1)0.05 N 顺时针　(2)4 Ω　(3)0.5 T。