（新課標(biāo)）2020屆高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練25 第八章 磁場(chǎng) 第1講 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（選修3-1）（通用）

第1講 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 一、選擇題1(2020·上海嘉定區(qū)期末考試)當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時(shí)N極指向讀者的是()解析小磁針靜止時(shí)，N極所指的方向是該處磁場(chǎng)的方向，由安培定則可知，N極指向讀者的是C.答案C2(多選)(2020·新課標(biāo)全國(guó)卷)指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一關(guān)于指南針，下列說(shuō)法正確的是()A指南針可以?xún)H具有一個(gè)磁極B指南針能夠指向南北，說(shuō)明地球具有磁場(chǎng)C指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾D在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)解析指南針有N、S兩個(gè)磁極，受到地磁場(chǎng)的作用靜止時(shí)S極指向南方，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確指南針有磁性，可以與鐵塊相互吸引，選項(xiàng)C正確由奧斯特實(shí)驗(yàn)可知，小磁針在通電導(dǎo)線(xiàn)放置位置合適的情況下，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案BC3(2020·江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市部分學(xué)校聯(lián)考)如圖所示，兩根無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)，均通以恒定電流I.直線(xiàn)部分和坐標(biāo)軸接近重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線(xiàn)部分在原點(diǎn)O處不形成磁場(chǎng)，則圖乙中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是()解析由題意可知，圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段導(dǎo)線(xiàn)在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的2倍，方向垂直紙面向里；圖乙中A，根據(jù)右手螺旋定則可知，左上段與右下段的通電導(dǎo)線(xiàn)在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加為零，則剩余的兩段通電導(dǎo)線(xiàn)在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是其中一段在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的2倍，且方向垂直紙面向里，故選項(xiàng)A正確圖乙中B，同理，四段通電導(dǎo)線(xiàn)在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度是其中一段在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的4倍，方向垂直紙面向外，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤圖乙中C，右上段與左下段的通電導(dǎo)線(xiàn)在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加為零，則剩余兩段通電導(dǎo)線(xiàn)在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是其中一段在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的2倍，方向垂直紙面向外，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤圖乙中D與C選項(xiàng)分析相同，四段在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是其中一段在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的2倍，方向垂直紙面向外，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案A4(2020·陜西渭南一模)如圖所示，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，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x及方向是()Ax，方向向上Bx，方向向下Cx，方向向上Dx，方向向下解析線(xiàn)框在磁場(chǎng)中受重力、安培力、彈簧彈力作用，處于平衡狀態(tài)，安培力為F安nBIl，且開(kāi)始時(shí)方向向上，然后方向向下，大小不變?cè)O(shè)在電流反向之前彈簧的伸長(zhǎng)為x，則反向之后彈簧的伸長(zhǎng)為(xx)，則有kxnBIlG0，k(xx)nBIlG0，聯(lián)立解得x，且線(xiàn)框向下移動(dòng)答案B5(2020·福建四地六校上學(xué)期第三次月考)如圖所示，O為圓心，KN和LM是半徑分別為ON、OM的同心圓弧，在O處垂直紙面有一載流直導(dǎo)線(xiàn)，電流方向垂直紙面向外，用一根導(dǎo)線(xiàn)圍成如圖KLMN所示的回路，當(dāng)回路中沿圖示方向通過(guò)電流時(shí)(電源未在圖中畫(huà)出)，此時(shí)回路()A將向左平動(dòng)B將向右平動(dòng)C將在紙面內(nèi)繞通過(guò)O點(diǎn)并垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)DKL邊將垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，MN邊垂直紙面向里運(yùn)動(dòng)解析由安培定則可知，KN和ML中電流的方向與磁場(chǎng)方向平行，這兩個(gè)邊不受安培力，由左手定則知，KL受的安培力垂直于紙面向外，MN受的安培力垂直于紙面向里，D正確答案D6(多選)(2020·浙江六校摸底)如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤有一定的讀數(shù)現(xiàn)在磁鐵上方中心偏右位置固定一通電導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)通以一定的電流后，臺(tái)秤的示數(shù)增加，同時(shí)彈簧縮短(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))，則下列說(shuō)法正確的是()A可能是磁鐵右端為N極，左端為S極，導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向里B可能是磁鐵右端為N極，左端為S極，導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向外C可能是磁鐵右端為S極，左端為N極，導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向里D可能是磁鐵右端為S極，左端為N極，導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向外解析若磁鐵右端為N極，左端為S極，磁鐵的磁感線(xiàn)在它的外部從N極到S極，因?yàn)殚L(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)在磁鐵的中心偏右位置，所以此處的磁感線(xiàn)是斜向左上的，若電流的方向垂直紙面向里，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線(xiàn)受磁鐵給的安培力方向斜向右上，長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)是固定不動(dòng)的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導(dǎo)線(xiàn)給磁鐵的反作用力方向就是斜向左下的，將這個(gè)力在水平和豎直方向分解，可知光滑平板對(duì)磁鐵的支持力增大，由于水平向左產(chǎn)生分力，所以對(duì)彈簧產(chǎn)生壓力，彈簧長(zhǎng)度將變短，故A正確，B錯(cuò)誤若磁鐵右端為S極，左端為N極，磁鐵的磁感線(xiàn)在它的外部從N極到S極，因?yàn)殚L(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)在磁鐵的中心偏右位置，所以此處的磁感線(xiàn)是斜向右下的，若電流的方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線(xiàn)受磁鐵給的安培力方向斜向右上，長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)是固定不動(dòng)的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導(dǎo)線(xiàn)給磁鐵的反作用力方向就是斜向左下的，將這個(gè)力在水平和豎直方向分解，可知光滑平板對(duì)磁鐵的支持力增大，由于水平向左產(chǎn)生分力，所以對(duì)彈簧產(chǎn)生壓力，彈簧長(zhǎng)度將變短，故C錯(cuò)誤，D正確答案AD7(2020·河南豫東豫北十所名校聯(lián)考)在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極B，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極A，把A、B分別與電源的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體現(xiàn)把玻璃皿放在如圖所示的磁場(chǎng)中，液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái)若從上向下看，下列判斷正確的是()AA接電源正極，B接電源負(fù)極，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)BA接電源負(fù)極，B接電源正極，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)CA、B與50 Hz的交流電源相接，液體持續(xù)旋轉(zhuǎn)D僅磁場(chǎng)N、S極互換后，重做該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向不變解析若A接電源正極，B接電源負(fù)極，在電源外部電流由正極流向負(fù)極，因此電流由邊緣流向中心；器皿所在處的磁場(chǎng)豎直向下，由左手定則可知，導(dǎo)電液體受到的磁場(chǎng)力沿順時(shí)針?lè)较?，因此液體沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)故A正確同理，若B接電源正極、A接電源負(fù)極，根據(jù)左手定則可知，液體沿逆時(shí)針做圓周運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤A、B與50 Hz的交流電源相接，液體不會(huì)旋轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤若磁場(chǎng)N、S極互換后，重做該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向變化，故D錯(cuò)誤答案A8(2020·江西臨川一中、高安中學(xué)、玉山一中等重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體模擬)如圖所示，由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導(dǎo)體框，垂直磁場(chǎng)放置，將A、B兩點(diǎn)接入電壓恒定的電源兩端，通電時(shí)，線(xiàn)框受到的安培力為F，若將ACB邊移走，則余下線(xiàn)框受到的安培力大小為()A.F B.FC.F D.F解析根據(jù)左手定則判斷出各段受到的安培力的方向，由于ACB段受到的安培力等效于長(zhǎng)為AB的電阻絲受到的安培力，所以等效電路為r和2r并聯(lián)，并聯(lián)后總電阻為r.根據(jù)歐姆定律，并聯(lián)電路的總電流I1，則安培力大小為FBI1L.若將ACB邊移走，則剩余線(xiàn)框中的電流I2，余下線(xiàn)框受到的安培力大小為F2BI2LF，故選D.答案D9(2020·河北唐山期末考試)如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，一端與電源連接一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，可使流過(guò)導(dǎo)體棒的電流最小，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向成()A37° B30°C45° D60°解析經(jīng)分析可知磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向應(yīng)斜向右下，設(shè)其與豎直方向的夾角為，由平衡可知：BILcosf，NBILsinmg，fN，三式聯(lián)立解得I，整理得I.令sin即60°，則I，當(dāng)90°，即30°時(shí)，導(dǎo)體棒中的電流最小答案B10(2020·重慶一診)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度當(dāng)外界拉力作用于力敏傳感器的掛鉤上時(shí)，數(shù)字電壓表上的讀數(shù)U與所加外力F成正比，即UKF，式中K為比例系數(shù)用絕緣懸絲把底部長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R、質(zhì)量為m的方形線(xiàn)框固定在力敏傳感器的掛鉤上，并用軟細(xì)銅絲連接線(xiàn)框與電源，細(xì)銅絲的電阻忽略不計(jì)當(dāng)線(xiàn)框接入電壓為E1時(shí)，電壓表的示數(shù)為U1；當(dāng)線(xiàn)框接入電壓為E2時(shí)，電壓表示數(shù)為U2.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()AB BBCB DB解析由于數(shù)字電壓表上的讀數(shù)U與所加外力成正比，即UKF，式中K為比例系數(shù)，當(dāng)通上電流后，設(shè)安培力為FA，有UK(FAFA)，即KBILU，整理得B，而I，整理得B，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤答案A二、非選擇題11(2020·重慶卷)音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤(pán)、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī)，如圖是某音圈電機(jī)的原理示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線(xiàn)圈構(gòu)成，線(xiàn)圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為n，磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線(xiàn)圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場(chǎng)忽略不計(jì)線(xiàn)圈左邊始終在磁場(chǎng)外，右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi)，前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度始終相等，某時(shí)刻線(xiàn)圈中電流從P流向Q，大小為I.(1)求此時(shí)線(xiàn)圈所受安培力的大小和方向(2)若此時(shí)線(xiàn)圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，求安培力的功率解析(1)根據(jù)安培力公式可得每匝線(xiàn)圈所受安培力為F1BIL，n匝線(xiàn)圈所受安培力為FnF1nBIL.根據(jù)左手定則可知，安培力方向?yàn)樗较蛴?2)安培力的功率PFvnBILv.答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv12.有一長(zhǎng)為l0.50 m、質(zhì)量為m10 g的通電導(dǎo)線(xiàn)cd，由兩根絕緣細(xì)線(xiàn)水平懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的z軸上，如右圖所示z軸垂直紙面向外，g10 m/s2.求：(1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B11.0 T，方向與x軸負(fù)方向相同時(shí)，要使懸線(xiàn)中張力為零，則cd中通入的電流I1的大小和方向？(2)當(dāng)cd中通入方向由c到d大小為I20.40 A的電流，這時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B21.0 T，方向與x軸正方向相同，當(dāng)cd靜止時(shí)懸線(xiàn)中的張力是多大？(3)當(dāng)cd中通入方向由c到d、大小為I30.10 A的電流，若磁場(chǎng)方向垂直z軸，且與y軸負(fù)方向夾角為30°，與x軸正方向夾角為60°，磁感應(yīng)強(qiáng)度B32.0 T，則導(dǎo)線(xiàn)cd靜止時(shí)懸線(xiàn)中的張力又是多大？解析(1)要使懸線(xiàn)的張力為零，導(dǎo)線(xiàn)cd受到的安培力必須與重力平衡，有mgB1I1l所以I1mg/lB1 A0.20 A由左手定則可判定cd中的電流方向由c到d.(2)根據(jù)題意，由左手定則可判定此時(shí)cd受到豎直向下的安培力當(dāng)cd靜止時(shí)，有mgB2lI22T.所以T N0.15 N.(3)根據(jù)題意，作出導(dǎo)線(xiàn)cd所受重力、安培力如圖所示這時(shí)cd受到的安培力大小F3B3I3l所以F32.0×0.10×0.50 N0.10 Nmg又因F3的方向與B3的方向垂直，因此F合的方向與mg的方向夾角為30°.所以2TF合2mgcos30°Tmgcos30°0.0866 N即此時(shí)每根懸線(xiàn)中的張力大小為0.09 N，懸線(xiàn)與y軸負(fù)方向的夾角為30°，即導(dǎo)線(xiàn)cd受安培力作用后使懸線(xiàn)向x軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)30°角答案(1)0.20 A由c到d(2)0.15 N(3)0.0866 N