2022年高考物理一轮复习课时作业22磁场的描述-磁场对电流的作用-.docx

二十二　磁场的描述　磁场对电流的作用
1．(2021·沈阳市协作校期中联考)地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁铁，小磁铁的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极四周；③赤道四周地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是(　　)

A．①②④　　 B．②③④　　
C．①⑤　　 D．②③
答案：D　解析：地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极四周，地磁南极在地理北极四周；北半球的磁场斜向下，南半球磁场斜向上，赤道处的磁场与地面平行．
2．(2021·上海七校联考)如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布状况(只标出了部分磁感线的方向)，以O点(图中白点)为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为(　　)

答案：C　解析：由磁感线的疏密可推断磁感应强度的大小，磁感线越密的地方，磁感应强度越大，C正确．
3．(2021·天津模拟)如图所示，一个边长为L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中．若通以图示方向的电流(从A点流入，从C点流出)，电流为I，则金属框受到的磁场力为(　　)

A．0　 B．ILB　
C．ILB　 D．2ILB
答案：B　解析：可以把正三角形金属框看做两根导线并联，且两根导线中的总电流等于I，由安培力公式可知，金属框受到的磁场力为ILB，B项正确．
4．(多选)如图所示，在xOy平面内有两根平行y轴水平放置的长直导线，通有沿y轴正方向大小相同的电流I，两导线关于y轴对称，P为x轴上一点，Q为z轴上一点，下列说法正确的是(　　)

A．O点处的磁感应强度为零
B．P、Q两点处的磁感应强度方向垂直
C．P、Q两点处的磁感应强度方向平行
D．正电荷从O点沿z轴向上运动不受洛伦兹力作用
答案：AB　解析：由安培定则及矢量合成法则知，两导线在O点产生的磁感应强度等大反向，则合磁感应强度为零，选项A正确；在Q点产生的磁感应强度方向向左，在P点产生的磁感应强度竖直向上，选项B正确，选项C错误；由左手定则知，正电荷从O点沿z轴向上运动受沿y轴正向的洛伦兹力，选项D错误．
5．如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，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FN1；当导线中有垂直纸面对外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是(　　)

A．FN1<FN2，弹簧的伸长量减小
B．FN1＝FN2，弹簧的伸长量减小
C．FN1>FN2，弹簧的伸长量增大
D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小
答案：C　解析：在题图中，由于条形磁铁的磁感线是从N极动身至S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，导线A中的电流垂直纸面对外时，由左手定则可推断导线A必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受导线A的作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即FN1>FN2；同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90°，所以导线A对磁铁的作用力有沿斜面对下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，C正确．
6．(2021·北京四中高三模拟)如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点．以O为坐标原点，A、B连线为x轴，O、C连线为y轴，建立坐标系．过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流，则过O点的通电直导线所受安培力的方向为(　　)

A．沿y轴正方向　 B．沿y轴负方向
C．沿x轴正方向　 D．沿x轴负方向
答案：A　解析：导线A、B在O点产生的合磁感应强度为0，所以O点磁感应强度为导线C在O点产生的磁感应强度，方向沿x轴负方向，由左手定则可知O点导线受力沿y轴正方向．

7．如图所示，两根平行放置、长度均为L的直导线a和b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当a导线通有电流强度为I，b导线通有电流强度为2I，且电流方向相反时，a导线受到磁场力大小为F1，b导线受到的磁场力大小为F2，则a通电导线的电流在b导线处产生的磁感应强度大小为(　　)

A．　 B．
C．　 D．
答案：C　解析：a、b电流方向相反，两导线之间的磁场力为斥力，设大小为F，对a有F1＝F＋BIL，对b有F2＝F＋2BIL，解得F＝2F1－F2，对于导线b，F＝2F1－F2＝B′·2IL，解得B′＝，选项C正确．
8．(2021·汕头模拟)如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B．则(　　)

A．该磁场是匀强磁场
B．线圈平面总与磁场方向垂直
C．线圈将逆时针转动
D．a、b导线受到的安培力大小总为BIl
答案：D　解析：匀强磁场的磁感应强度应大小处处相等，方向处处相同，由图可知，选项A错误；在图示的位置，a受向上的安培力，b受向下的安培力，线圈顺时针转动，选项C错误；易知选项B错误；由于磁感应强度大小不变，电流大小不变，则安培力大小始终为BIl，选项D正确．
9．(2021·河北石家庄质检)(多选)如图所示，水平长直导线MN中通以M到N方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈abcd悬挂在其正下方．开头时线圈内不通电流，两细线内的张力均为T，当线圈中通过的电流为I时，两细线内的张力均减小为T′.下列说法正确的是(　　)

A．线圈中通过的电流方向为a→d→c→b→a
B．线圈中通过的电流方向为a→b→c→d→a
C．当线圈中电流变为I时，两细线内的张力均为零
D．当线圈中电流变为I时，两细线内的张力均为零
答案：BC　解析：线圈不通电流时，由力的平衡有2T＝mg，当通过的电流为I时，张力减小为T′，由安培定则知通电导线MN在ab处产生的磁场比dc处强，则可判知ab上必受向上的安培力，且大于cd上所受向下的安培力，再结合左手定则推断电流顺时针流淌，所以A项错，B项正确．当两细线内张力均为T′时，BabIL－BcdIL＋2T′＝mg，当两细线内的张力均为零时，BabI′L－BcdI′L＝mg，且又知2T＝mg，联立以上方程得I′＝I，故C项正确，D项错．
10．(多选)如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，水平放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面对上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A．此过程中磁感应强度B渐渐增大
B．此过程中磁感应强度B先减小后增大
C．此过程中磁感应强度B的最小值为
D．此过程中磁感应强度B的最大值为
答案：AC　解析：导体棒受重力、支持力、安培力作用而处于平衡状态，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面对上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，安培力由沿斜面对上转至竖直向上，导体棒受力的动态变化如图所示，则由图知安培力渐渐增大，即此过程中磁感应强度B渐渐增大，A正确，B错误；刚开头安培力F最小，有sin α＝，所以此过程中磁感应强度B的最小值为，C正确；最终安培力最大，有F＝mg，即此过程中磁感应强度B的最大值为，D错误．
11．(2021·山东名校质检)如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)磁场的磁感应强度B；
(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN.
答案：(1)　(2)mg
解析：(1)从左向右看，受力分析如图所示．由平衡条件得：tan 37°＝F安/mg，F安＝BIL，
解得：B＝.

(2)设两导轨对导体棒支持力为2FN，别有2FNcos 37°＝mg，解得FN＝mg.
即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg.
12．如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽视不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成α＝53°角；ab与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，取重力加速度g＝10 m/s2，ab处于静止状态．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：

(1)通过ab的电流大小和方向；
(2)ab受到的安培力大小；
(3)重物重力G的取值范围．
答案：(1)2 A　方向为a到b　(2)5 N
(3)0.5 N≤G≤7.5 N
解析：(1)I＝＝2 A，方向为a到b
(2)F＝BIL＝5 N
(3)受力分析如图，则fm＝μ(mg－Fcos 53°)＝3.5 N

当最大静摩擦方向向右时，FT＝Fsin 53°－fm＝0.5 N
当最大静摩擦方向向左时，FT＝Fsin 53°＋fm＝7.5 N
所以0.5 N≤G≤7.5 N.
13．(2021·苏州模拟)如图所示为一电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面对外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度．

(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？
(3)若k＝2.0 N/m，＝0.20 m，＝0.050 m，B＝0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？
答案：(1)　(2)M端　(3)2.5 A　(4)0.10 T
解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx，则有mg＝kΔx，①
解得：Δx＝.②
(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必需向下，因此M端应接正极．
(3)设电流表满偏时通过MN的电流强度为Im，则有
BIm＋mg＝k(＋Δx)，③
联立并代入数据得Im＝2.5 A．④
(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B′，则有
2B′Im＋mg＝k(＋Δx)，⑤
解得：B′＝.⑥
代入数据得：B′＝0.10 T.