（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題64 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用加練半小時(shí)（含解析）

《（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題64 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用加練半小時(shí)（含解析）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題64 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用加練半小時(shí)（含解析）（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用 [方法點(diǎn)撥]　(1)判斷安培力的方向時(shí)，充分利用F安⊥B、F安⊥I.(2)受力分析時(shí)，要注意將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖. 1.(2018·河北省承德市聯(lián)校聯(lián)考)如圖1所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab兩端由等長(zhǎng)輕質(zhì)軟導(dǎo)線(xiàn)水平懸掛，平衡時(shí)兩導(dǎo)線(xiàn)與水平面的夾角均為θ(θ＜90°).緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位置以改變通過(guò)棒中的電流I，則下列四幅圖象中，能正確反映θ與I的變化規(guī)律的是(　　) 圖1 2.(多選)(2018·四川省成都市模擬)如圖2所示，紙面內(nèi)AB兩點(diǎn)之間連接有四段導(dǎo)線(xiàn)：ACB、ADB、AEB、AFB，四段導(dǎo)線(xiàn)的粗細(xì)相同、材料相同；勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面

2、向內(nèi)，現(xiàn)給AB兩端加上恒定電壓，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A.四段導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力的方向相同 B.四段導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力的大小相等 C.ADB段受到的安培力最大 D.AEB段受到的安培力最小 3.如圖3所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下面掛有匝數(shù)為n的矩形線(xiàn)框abcd，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線(xiàn)框的下半部分處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與線(xiàn)框平面垂直(在圖中垂直于紙面向里)，線(xiàn)框中通以電流I，方向如圖所示，開(kāi)始時(shí)線(xiàn)框處于平衡狀態(tài).令磁場(chǎng)反向，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小仍為B，線(xiàn)框達(dá)到新的平衡，則在此過(guò)程中線(xiàn)框位移的大小Δx及方向是(　　) 圖3 A.Δx＝，方向向上 B.

3、Δx＝，方向向下 C.Δx＝，方向向上 D.Δx＝，方向向下 4.如圖4所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)b被水平固定在與a同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x，當(dāng)a、b中均通以電流為I的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止.已知無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)為一系列的同心圓，周?chē)滁c(diǎn)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)到導(dǎo)線(xiàn)的距離成反比.則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A.a、b中電流必垂直紙面向里 B.b中的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 C.若將b適當(dāng)上移以增大x，則導(dǎo)體棒仍可能靜止 D.無(wú)論將b上移還是下移，導(dǎo)

4、體棒都可能處于靜止?fàn)顟B(tài) 5.(2018·廣東省東莞市模擬)如圖5所示，A、B、C是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，O是A、B連線(xiàn)的中點(diǎn).以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，A、B連線(xiàn)為x軸，O、C連線(xiàn)為y軸，建立坐標(biāo)系.過(guò)A、B、C、O四個(gè)點(diǎn)各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等、方向向里的電流.則過(guò)C點(diǎn)的通電直導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向?yàn)?　　) 圖5 A.沿y軸正方向B.沿y軸負(fù)方向 C.沿x軸正方向D.沿x軸負(fù)方向 6.(2018·四川省遂寧市一診)如圖6所示，絕緣水平桌面上放置一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)a，導(dǎo)線(xiàn)a的正上方某處放置另一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)b，兩導(dǎo)線(xiàn)中均通以垂直紙面向里的恒定電流.現(xiàn)將導(dǎo)線(xiàn)b向右平移一小段距離，若

5、導(dǎo)線(xiàn)a始終保持靜止，則(　　) 圖6 A.導(dǎo)線(xiàn)b受到的安培力方向始終豎直向下 B.導(dǎo)線(xiàn)a對(duì)桌面的壓力減小 C.導(dǎo)線(xiàn)b受到的安培力減小 D.導(dǎo)線(xiàn)a受到桌面水平向右的摩擦力 7.(多選)如圖7所示，在平面直角坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)分布著非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，沿y軸方向磁場(chǎng)分布是不變的，沿x軸方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B與x滿(mǎn)足關(guān)系式B＝kx，其中k是一恒定的正數(shù)，由粗細(xì)均勻的同種規(guī)格導(dǎo)線(xiàn)制成的正方形線(xiàn)框ADCB邊長(zhǎng)為a，A處有一極小開(kāi)口AE，整個(gè)線(xiàn)框放在磁場(chǎng)中，且AD邊與y軸平行，AD邊與y軸距離為a，線(xiàn)框A、E兩點(diǎn)與一電源相連，穩(wěn)定時(shí)流入線(xiàn)框的電流為I，關(guān)于線(xiàn)框受到的安培力情況，下列

6、說(shuō)法正確的是(　　) 圖7 A.整個(gè)線(xiàn)框受到的合力方向與BD連線(xiàn)垂直 B.整個(gè)線(xiàn)框沿y軸方向所受合力為0 C.整個(gè)線(xiàn)框在x軸方向所受合力為ka2I，沿x軸正向 D.整個(gè)線(xiàn)框在x軸方向所受合力為ka2I，沿x軸正向 8.(多選)如圖8甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線(xiàn)MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長(zhǎng)導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場(chǎng)，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0時(shí)導(dǎo)線(xiàn)恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖8 A.在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng) B.在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)一直向左運(yùn)動(dòng) C

7、.在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)的加速度先增大后減小 D.在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)的速度先增大后減小 9.(多選)電磁軌道炮工作原理如圖9所示.待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸.電流I從一條軌道流入，通過(guò)導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回.軌道電流可在彈體處形成垂直于軌道面的磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成反比.通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出.現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來(lái)的2倍，理論上可采用的方法是(　　) 圖9 A.只將軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 B.只將電流I增加至原來(lái)的2倍 C.只將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半 D.將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的

8、一半，軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其他量不變 10.如圖10所示，兩根傾斜直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，它們所構(gòu)成的導(dǎo)軌平面與水平面之間的夾角θ＝37°，兩導(dǎo)軌之間的距離L＝0.50m.一根質(zhì)量m＝0.20kg的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，整套裝置處于與ab桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.在導(dǎo)軌的上端接有電動(dòng)勢(shì)E＝36V、內(nèi)阻r＝1.6Ω的直流電源和電阻箱R.已知導(dǎo)軌與金屬桿的電阻均可忽略不計(jì)，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，重力加速度g取10m/s2. 圖10 (1)若金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦可忽略不計(jì)，當(dāng)電阻箱接入電路中的電阻R1＝2.0Ω時(shí)，金屬

9、桿ab靜止在導(dǎo)軌上. ①如果磁場(chǎng)方向豎直向下，求滿(mǎn)足條件的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??； ②如果磁場(chǎng)的方向可以隨意調(diào)整，求滿(mǎn)足條件的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及方向. (2)如果金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦不可忽略，整套裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面斜向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電阻箱接入電路中的電阻R2＝3.4Ω時(shí)，金屬桿ab仍保持靜止，求此時(shí)金屬桿ab受到的摩擦力Ff大小及方向. 答案精析 1.A　[金屬棒受到重力、沿導(dǎo)線(xiàn)方向的拉力和水平方向的安培力，三個(gè)力的合力為零，根據(jù)平衡條件有tanθ＝，＝I，故A正確.] 2.AC　[導(dǎo)線(xiàn)的粗細(xì)相同、材料相同，由電阻定律R＝

10、可知：導(dǎo)線(xiàn)越長(zhǎng)，電阻越大，由I＝可知：ACB導(dǎo)線(xiàn)中電流最小，而ADB導(dǎo)線(xiàn)中電流最大，四段導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度都相同，由F＝BIL可知，ADB段導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力最大，而ACB段導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力最小，由左手定則可知，四段導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力的方向均相同，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤.] 3.B　[線(xiàn)框在磁場(chǎng)中受到重力、安培力和彈簧彈力處于平衡狀態(tài)，安培力為FA＝nBIL，且開(kāi)始時(shí)方向向上，改變磁場(chǎng)方向后方向向下，大小不變.設(shè)在磁場(chǎng)反向之前彈簧的伸長(zhǎng)量為x，則反向之后彈簧的伸長(zhǎng)量為x＋Δx，由平衡條件知kx＋nBIL＝mg及k(x＋Δx)＝nBIL＋mg，聯(lián)立解得Δx＝，且線(xiàn)框向下移動(dòng)，B對(duì).] 4. C　[

11、因a恰能在斜面上保持靜止，其受力如圖甲所示，而由平行通電直導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用可知，電流同向時(shí)導(dǎo)線(xiàn)相互吸引，電流反向時(shí)導(dǎo)線(xiàn)相互排斥，故A錯(cuò)；由圖甲知tan45°＝，即B＝，B錯(cuò)；無(wú)論b是上移還是下移，b中的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均減小，上移時(shí)其重力mg、安培力BIL、斜面支持力F滿(mǎn)足圖乙所示關(guān)系，支持力逐漸減小，安培力減小，但兩個(gè)力的合力仍可能等于重力，即a仍可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，C對(duì)；當(dāng)b下移時(shí)，安培力在減小，而支持力方向不變，則a所受合力不可能為零，即a不可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，D錯(cuò).] 5.B　[由安培定則可得：A、B處的通電導(dǎo)線(xiàn)在C處的合磁場(chǎng)水平向右，O處的通電導(dǎo)線(xiàn)在C處的磁場(chǎng)也是

12、水平向右，故A、B、O處的三條通電導(dǎo)線(xiàn)在C處的合磁場(chǎng)方向水平向右.再由左手定則可得：C點(diǎn)的通電直導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向豎直向下，沿著y軸的負(fù)方向，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤.] 6.C 　[因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)a、b均處在對(duì)方產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，故兩導(dǎo)線(xiàn)都會(huì)受到安培力作用，由“同向電流相互吸引，反向電流相互排斥”可知，導(dǎo)線(xiàn)b未移動(dòng)前，受到的安培力方向豎直向下，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)b向右平移一小段距離后，受到的安培力指向?qū)Ь€(xiàn)a，不是豎直向下，故A錯(cuò)誤；由于導(dǎo)線(xiàn)a、b之間的距離增大，導(dǎo)線(xiàn)中的電流不變，故導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力減小，故C正確；導(dǎo)線(xiàn)b向右平移后，導(dǎo)線(xiàn)a的受力情況如圖所示，由于導(dǎo)線(xiàn)a始終靜止，所以FN＝G－Fsinθ

13、，因?yàn)榘才嗔p小，θ減小，所以桌面對(duì)導(dǎo)線(xiàn)a的支持力增大，由牛頓第三定律可知，導(dǎo)線(xiàn)a對(duì)桌面的壓力增大，故B錯(cuò)誤；由圖可知，桌面對(duì)導(dǎo)線(xiàn)a的靜摩擦力方向向左，故D錯(cuò)誤.] 7.BC　[由于沿y軸方向磁場(chǎng)分布是不變的，故而整個(gè)線(xiàn)框沿y軸方向所受合力為0，B正確；沿x軸方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B與x滿(mǎn)足關(guān)系式B＝kx，AD邊受到的向左的安培力小于BC邊受到的向右的安培力，故而整個(gè)線(xiàn)框受到的合力方向沿x軸正向，A錯(cuò)誤；整個(gè)線(xiàn)框在x軸方向所受合力為k(a＋a)Ia－(ka)Ia＝ka2I，C正確，D錯(cuò)誤.] 8.AD　[當(dāng)t＝0時(shí)，由左手定則可知，MN受到向右的安培力，根據(jù)F安＝BLI，由于B最大，故此時(shí)的安培力

14、最大，則MN的加速度最大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，故加速度減小，而MN的速度在增大，當(dāng)B＝0時(shí)，加速度為0，速度最大，當(dāng)B反向時(shí)，安培力也會(huì)反向，則加速度也反向，MN做減速運(yùn)動(dòng)，到半個(gè)周期時(shí)，MN速度減小到0，此時(shí)的加速度反向最大，然后MN再反向運(yùn)動(dòng)，到一個(gè)周期時(shí)MN又回到原出發(fā)的位置，故在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)的加速度先減小后反向增大，而其速度則是先增大后減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.] 9.BD　[設(shè)發(fā)射速度為v時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為I，彈體的質(zhì)量為m，軌道長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩軌道間距離為a，當(dāng)速度為2v時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為I′，彈體

15、的質(zhì)量為m′，軌道長(zhǎng)度為L(zhǎng)′，依題意有，B＝kI，F(xiàn)＝BIa＝kI2a，由動(dòng)能定理得，F(xiàn)L＝mv2，即kI2aL＝mv2，同理有kI′2aL′＝m′·4v2，兩式相比可得＝，四個(gè)選項(xiàng)中只有B、D兩個(gè)選項(xiàng)使前式成立，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B、D正確.] 10.(1)①0.30T?、?.24T　垂直于導(dǎo)軌平面斜向下 (2)0.24N　沿導(dǎo)軌平面向下 解析　(1)①設(shè)通過(guò)金屬桿ab的電流為I1，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知I1＝，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B1，由安培定則可知，金屬桿ab所受安培力沿水平方向，金屬桿ab受力如圖甲所示.對(duì)金屬桿ab，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有B1I1L＝mgtanθ，解得B1＝＝0.30T. ②根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知，最小的安培力方向應(yīng)沿導(dǎo)軌平面向上，金屬桿ab受力如圖乙所示.設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為B2，對(duì)金屬桿ab，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有B2I1L＝mgsinθ，解得B2＝＝0.24T.根據(jù)左手定則可判斷出，此時(shí)磁場(chǎng)的方向應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面斜向下. (2)設(shè)通過(guò)金屬桿ab的電流為I2，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知I2＝，假設(shè)金屬桿ab受到的摩擦力方向沿導(dǎo)軌平面向下，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有BI2L＝mgsinθ＋Ff，解得Ff＝0.24N，結(jié)果為正，說(shuō)明假設(shè)成立，摩擦力方向沿導(dǎo)軌平面向下. 9