高考物理一轮复习 磁场 磁场对电流的作用同步练习 新

磁场磁场对电流的作用同步练习
一、选择题(本题共10小题，每题7分，至少一个答案正确，选不全得4分，共70分)
1．关于磁感应强度，下列说法正确的是（）
A．由可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力F成正比
B．一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零
C．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零
D．放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场力为1 N，则该处的磁感应强度就是1 T 解析磁感应强度是反映磁场基本属性的物理量，一旦磁场确定，各处的磁感应强度B也就客观地确定了．选项A认为磁场某处的磁感应强度B的值随通电导线受力情况而变，是没有深刻理解的意义，故A错误；根据磁感应强度的定义，B选项对；C选项通电导线(电流I)与磁场方向平行时，磁场力为零，磁感应强度不为零，C选项错；D选项只有通电导线(电流I)与磁场方向垂直时，该处磁感应强度大小才为1 T，D选项错．答案B
2．(2013·南京一中月考)磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B b
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B b
C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由题图知b处的磁感线疏密程度较a处密，所以B a＜B b，A错，B对；导线放在磁场中的受力不仅与B和I的大小有关，还与导线放置的方向有关，C、D错．答案 B 3．在赤道上某处有一支避雷针垂直于地面安置．当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为（）
A．正东B．正西 C．正南D．正北
解析电流方向自下而上，赤道处地磁场水平由南向北，根据左手定则可知，B正确．答案B
4．如图所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于
与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流
I时，该V形通电导线受到的安培力大小为（）
A．0 B．0.5BIl C．BIl D．2BIl
解析V形导线两部分的受力情况如图所示．其中F＝BIl，V形导线受到的安培力应为这两个力的合力，大小为F合＝2Fco s 60°＝BIl，故C项正确．答案 C
5．(2013·东城区模拟)三根相互平行的通电长直导线放在等边三角形的三个顶
点上，如图所示为其截面图，电流方向如图，若每根导线的电流均为I，每根直
导线单独存在时，在三角形中心O点产生的磁感应强度大小都是B，则三根导线
同时存在时的磁感应强度大小为
A．0 B．B C．2B D.3B
解析对三根导线分析可得到在O点的磁感应强度．因三根导线在O点产生的磁感应强度大小都是B，将三根导线的磁感应强度合成可知，总的磁感应强度的大小为2B，C选项正确．答案 C
6．如图所示，用绝缘丝线悬挂着的环形导体，位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁
场中，若环形导体通有如图所示方向的电流I，试判断环形导体的运动情况（）
A．环形导体向右倾斜
B．环形导体仍静止不动
C．环形导体向左倾斜
D．条件不够，无法判断
解析闭合导线在匀强磁场中所受安培力的合力为零，又因导线所在平面
与磁场垂直，故无转动趋势，B正确．答案 B
7．(2013·长沙质检)如图所示，两根足够长的平行导线a和b水平放置(a、
b在同一竖直平面内)，两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流，且
I a＞I b.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时，导线a恰好不再受安培力的作用．则与加磁场B以前相比较（）
A．b也恰好不再受安培力的作用
B．b受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上
C．b受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下
D．b受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下
解析导线a不受安培力，说明I b在a处所产生的磁场与外加匀强磁场在a处叠加后的磁感应强度为零，据此可判断所加匀强磁场垂直纸面向外，因I a＞I b，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里，b受安培力向下，且比原来小．答案 D
8．如图所示，条形磁铁放在光滑的斜面上(斜面固定不动)，用平行于斜面的轻弹簧
拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为
F1；导线中有电流时，磁铁对斜面的压力为F2，此时弹簧的伸长量减小．则（）
A．F1＜F2，A中电流方向向内 B．F1＜F2，A中电流方向向外
C．F1＞F2，A中电流方向向内 D．F1＞F2，A中电流方向向外
解析由题意知，导线受安培力应如图所示，由左手定则和牛顿第三定律知A正确．答
案 A
9．如图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为θ的导轨上，导轨和杆间不光滑．通有电流时，杆静止在导轨上．如图8－1－24所示是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是
解析 四种情况受力如图所示，可知A 、B 正确．答案 AB
10．(2011·课标全国理综)电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹
体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从
一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成
在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小
与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现
欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是（ ）
A ．只将轨道长度L 变为原来的2倍
B ．只将电流I 增加至原来的2倍
C ．只将弹体质量减至原来的一半
D ．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L 变为原来的2倍，其他量不变
解析 由题意可知，B ＝kI ，设轨道宽为d ，则F 安＝BId ＝kI 2d ，由动能定理得，F 安·L＝12mv 2，联立以上式子解得v ＝ 2kI 2
dL m ，选项B 、D 正确．答案 BD 二、计算题(本大题共2小题，共30分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11．(14分)(2013·海淀区期末)如图甲所示，在水平地面上固定
一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为l ，
两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源．将一根质量为m
的直导体棒ab 放在两轨道上，且与两轨道垂直．已知轨道和导体
棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略，通过导体棒的恒定电流大
小为I ，方向由a 到b ，图乙为图甲沿a→b 方向观察的平面图．若重力加速度为g ，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止．
(1)请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图；
(2)求出磁场对导体棒的安培力的大小；
(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁
感应强度B 的最小值的大小和方向．
解析 (1)如图所示
(2)根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小
F ＝mgtan α
(3)要使磁感应强度最小，则要求安培力最小．根据受力情况可知，最小安培力F min ＝mgsin α，方向平行于轨道斜向上．
所以最小磁感应强度B min ＝F min Il ＝mgsin αIl ， 根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上．
答案 (1)见解析 (2)mgtan α (3)mgsin αIl
方向垂直轨道平面斜向上 12．(16分)如图所示 ，质量为0 .05 kg 、长l ＝0.1 m 的铜棒，用长度也为l 的两根轻
软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ＝0.5 T ．不通电时，轻线在
竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度θ＝37°，求此棒中恒定电流多大？
(不考虑棒摆动过程中产生的感应电流，g 取10 N/kg)
同学甲的解法如下：
对铜棒受力分析如图所示：
当最大偏转角θ＝37°时，棒受力平衡有：
F T cos θ＝mg ，F T sin θ＝F 安＝BIl ，
得I ＝mgtan θBl ＝0.05×10×340.5×0.1
A ＝7.5 A 同学乙的解法如下：
如图所示，F 安做功
W F ＝Fx 1＝BIlsin 37°×lsin 37°＝BI(lsin 37°)2
重力做功：W G ＝－mgx 2＝－mgl(1－cos37°)，
由动能定理得：W F ＋W G ＝0.
代入数据解得：I ＝509
A≈5.56 A， 请你对甲、乙两同学的解法作出评价；若你对两者都不支持，则给出你认为正确的解答．
解析 甲同学的错误原因：认为铜棒速度为零时，处于平衡位置，或者认为偏角最大时为平衡位置． 乙同学的错误原因：将安培力表达式误写为
F 安＝BIlsin 37°，应为：F 安＝BIl.
正确的解法如下：铜棒向外偏转过程中
F 安做功：W F ＝Fx 1＝BIl×lsin 37°，
重力做功：W G ＝－mgx 2＝－mgl(1－cos 37°)，
由动能定理得：W F ＋W G ＝0，
代入数据解得：I ＝103
A≈3.33 A. 答案 评价见解析 3.33 A。