2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)23 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（含解析）一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等，夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A0B0.5BIlCBIlD2BIl解析：V形導(dǎo)線通入電流I時(shí)每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力FBIl，C正確答案：C2.如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對(duì)它的安培力作用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法中正確的是()A導(dǎo)線a所受合力方向水平向右B導(dǎo)線c所受合力方向水平向右C導(dǎo)線c所受合力方向水平向左D導(dǎo)線b所受合力方向水平向左解析：導(dǎo)線b、c在a處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向向上，由左手定則知a所受合力方向水平向左，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線a、b在c處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向向下，由左手定則知，c所受合力方向水平向右，B正確，C錯(cuò)誤；導(dǎo)線a、c在b處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，導(dǎo)線b所受合力為零，D錯(cuò)誤答案：B3.如圖所示，abcd四邊形閉合金屬線框，a、b、c三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整個(gè)空間處于沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框通入電流I，方向如圖所示，關(guān)于四邊形線框的四條邊所受到的安培力的大小，下列敘述中正確的是()Aab邊與bc邊受到的安培力大小相等Bcd邊受到的安培力最大Ccd邊與ad邊受到的安培力大小相等Dad邊不受安培力作用解析：根據(jù)公式FBIL，ab邊受到的安培力大小為FabBIL，bc邊平行于磁場(chǎng)方向，不受安培力作用，A錯(cuò)誤；ad邊受到安培力大小為FadBILdO，D錯(cuò)誤；cd邊受到的安培力大小為FcdBILcd，因?yàn)長(zhǎng)cd>LdO，所以Fcd>Fad，B正確，C錯(cuò)誤答案：B4.如右圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根豎直放置的平行導(dǎo)軌AB、CD，導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN下滑，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)從t0時(shí)刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流大小與時(shí)間成正比，即Ikt，其中k為正恒量若金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直，則如下圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時(shí)間變化的四幅圖中，正確的是()解析：當(dāng)FfBILBLkt<mg時(shí)，棒沿導(dǎo)軌向下加速；當(dāng)FfBLkt>mg時(shí)，棒沿導(dǎo)軌向下減速；在棒停止運(yùn)動(dòng)前，棒所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為FfBLkt；當(dāng)棒停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力立即變?yōu)殪o摩擦力，大小為Ffmg，C正確答案：C5.如圖所示，MN、PQ為水平放置的平行導(dǎo)軌，通電導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上，已知導(dǎo)體棒質(zhì)量m1 kg，長(zhǎng)l2.0 m，通過的電流I5.0 A，方向如圖所示，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù).若使導(dǎo)體棒水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，要求軌道內(nèi)所加與導(dǎo)體棒ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)最小，則磁場(chǎng)的方向與軌道平面的夾角是(g10 m/s2)()A30B45C60D90解析：對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析，如圖所示，要使導(dǎo)體棒勻速直線運(yùn)動(dòng)，則安培力需為動(dòng)力，則設(shè)磁場(chǎng)方向與軌道平面成角向左斜向上，由左手定則可知安培力方向與磁場(chǎng)垂直斜向右上方，如圖所示，則BIlsinFN，F(xiàn)NBIlcosmg，聯(lián)立、式可得B，故60時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小答案：C二、多項(xiàng)選擇題6.如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN2，則以下說法正確的是()A彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng)B彈簧長(zhǎng)度將變短CFN1>FN2DFN1<FN2解析：畫出導(dǎo)體棒所在處的磁感線方向，用左手定則可判斷出條形磁鐵對(duì)導(dǎo)體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可知，導(dǎo)體棒對(duì)條形磁鐵的安培力斜向左上方，所以彈簧長(zhǎng)度將變短，F(xiàn)N1>FN2，B、C正確答案：BC7.如圖所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成角(環(huán)面軸線為豎直方向)若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法正確的是()A導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)B導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin解析：若導(dǎo)線環(huán)上載有如題圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin，A、B、D正確，C錯(cuò)誤答案：ABD8.光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng)20 cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m60 g、電阻R1 、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線與豎直方向成53角，擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，sin530.8，g10 m/s2則()A磁場(chǎng)方向一定豎直向下B電源電動(dòng)勢(shì)E3.0 VC導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F3 ND導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048 J解析：導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng)，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場(chǎng)方向一定豎直向下，A對(duì)；導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理知BILLsinmgL(1cos)0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I3 A，由EIR得電源電動(dòng)勢(shì)E3.0 V，B對(duì)；由FBIL得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F0.3 N，C錯(cuò)；由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量E的和，即WQE，而EmgL(1cos)0.048 J，D錯(cuò)答案：AB三、非選擇題9如圖所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距1 m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m0.2 kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量M0.3 kg，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T，方向豎直向下，(g10 m/s2)為了使物體勻速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流？方向如何？解析：對(duì)導(dǎo)體棒ab受力分析，由平衡條件得，豎直方向FNmg水平方向BILFfMg0又FfFN聯(lián)立解得I2 A由左手定則知電流方向由a指向b.答案：2 A電流方向由a指向b10.質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)軌棒MN靜止于水平導(dǎo)軌上，通過MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成角斜向下，如圖所示，求棒MN受到的支持力和摩擦力解析：設(shè)棒MN受到的安培力F，支持力為FN，摩擦力為Ff，對(duì)其受力分析如圖所示，由平衡條件知，水平方向FfFsin豎直方向FNFcosmg又FBIL解得FfBILsinFNBILcosmg答案：BILcosmgBILsin11載流長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BkI/r，式中常量k>0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離在水平長(zhǎng)直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通過逆時(shí)針方向的恒定電流，被兩根等長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示開始時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0.當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1：當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí)，兩細(xì)線的張力均大于T0.(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí)，線框受到的安培力F1與F2大小之比；(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求I3.解析：(1)由題意知，當(dāng)MN通以電流I1時(shí)，線圈受到的安培力向上，根據(jù)左手定則、安培定則可以判斷I1的方向向左，當(dāng)MN通以電流I2時(shí)，線圈受到的安培力應(yīng)向下，同理，可以判斷I2的方向向右(2)當(dāng)MN中的電流為I時(shí)，線圈受到的安培力大小為FkIiL式中r1、r2分別為ab、cd與MN的間距，i為線圈中的電流，L為ab、cd的長(zhǎng)度所以(3)設(shè)MN中電流為I3時(shí)，線圈所受安培力為F3，由題設(shè)條件有2T0mg,2T1F1mg，F(xiàn)3mgma，由以上各式得I3I1答案：(1)I1方向向左，I2方向向右(2)(3)I1