高考物理一轮复习 第九章 第1讲 磁场及其对电流的作用课时作业（含解析）-人教版高三物理试题

磁场及其对电流的作用一、选择题(本题共10小题，1～6题为单选题，7～10题为多选题)1．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结合上述材料，下列说法不正确的是()A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用解析：C由题意可知，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在磁偏角，A正确．磁感线是闭合的，再由图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B正确．只有赤道上方附近的磁感线与地面平行，故C错误．射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁场方向不平行，故地磁场对其有力的作用，这是磁场的基本性质，故D正确．选C.2．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()解析：C磁场向上，电流向里，根据左手定则可得，安培力的方向水平向右，所以A错误；磁场向左，电流向外，根据左手定则可得，安培力的方向向下，所以B错误；磁场向里，电流向左，根据左手定则可得，安培力的方向向下，所以C正确；磁场向外，电流向外，它们的方向相同，不受安培力的作用，所以D错误．3.三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，如图所示，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为B，导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为2B，则O处的磁感应强度的大小和方向为()A．大小为B，方向沿OA方向B．大小为2eq\r(2)B，方向竖直向下C．大小为2B，方向沿OB方向D．大小为2B，方向沿OA方向解析：D由安培定则知导线A、B在O处所产生的磁感应强度大小相等，方向相反，相互抵消，所以O处的磁感应强度即为导线C所产生的磁感应强度，即大小为2B，由安培定则可判定其方向沿OA方向，A、B、C错，D对．4.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则关于导线ab受磁场力后的运动情况，下列说法正确的是()A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管解析：D由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向，导线等效为Oa、Ob两电流元，由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向，如图所示，所以从上向下看导线逆时针转动，当转过90°时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下，即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管，D对．5.(2018·南昌十所省重点中学联考)如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为ρ＝2.5g的导线绕制而成，三条细线对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为(重力加速度为g＝10m/s2)()A．0.1A B．0.2AC．0.05A D．0.01A解析：A设线圈的半径为r，则线圈的质量m＝2nπr×2.5×10－3kg，磁场的水平分量为Bsin30°，线圈受到的安培力为：F＝Bsin30°×I×2nπr2nπr×2.5×10－3×10＝Bsin30°×I×2nπr，解得：I＝0.1A，选项A正确．6．(2018·淮北模拟)利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B.用绝缘轻质丝线把底部长为L、电阻为R、质量为m的“U”型线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用轻质导线连接线框与电源，电源内阻不计，电压可调，导线的电阻忽略不计．当外界拉力F作用于力敏传感器的挂钩上时，力敏传感器会显示拉力的大小F.当线框接入恒定电压为E1的电源时，力敏传感器显示拉力的大小为F1；当线框接入恒定电压为E2的电源时，力敏传感器显示拉力的大小为F2.已知F1>F2，则磁感应强度B的大小为()A．B＝eq\f(RF1－F2,LE1－E2) B．B＝eq\f(RF1－F2,LE1＋E2)C．B＝eq\f(RF1＋F2,LE1－E2) D．B＝eq\f(RF1＋F2,LE1＋E2)解析：B当线框接入恒定电压为E1时，拉力显示器的示数为F1，则F1＝mg＋Beq\f(E1,R)L；接入恒定电压为E2时(电流方向与电压为E1时相反)，拉力显示器的示数为F2，则F2＝mg－Beq\f(E2,R)L；联立解得B＝eq\f(RF1－F2,LE1＋E2)，选项B正确．7.(2018·湖南长沙长郡中学模拟)如图所示，同一平面内有两根平行的无限长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间且与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r.现测得a点的磁感应强度大小为B0，已知距一无限长直导线d处的磁感应强度大小B＝eq\f(kI,d)，其中k为常量，I为无限长直导线的电流大小，下列说法正确的是()A．b点的磁感应强度大小为eq\f(B0,4)B．若去掉导线2，b点的磁感应强度大小为eq\f(B0,6)C．若将导线1中电流大小变为原来的2倍，b点的磁感应强度为0D．若去掉导线2，再将导线1中电流大小变为原来的2倍，a点的磁感应强度大小仍为B0解析：BD根据B＝eq\f(kI,d)，可知a点磁感应强度B0＝eq\f(kI,r)＋eq\f(kI,r)＝eq\f(2kI,r)，则：eq\f(kI,r)＝eq\f(1,2)B0，根据右手螺旋定则，此时b点磁感应强度为：Bb＝eq\f(kI,r)－eq\f(kI,3r)＝eq\f(2kI,3r)＝eq\f(1,3)B0，方向向外，故选项A错误；若去掉导线2，b点的磁感应强度大小为：Bb′＝eq\f(kI,3r)＝eq\f(1,6)B0，故选项B正确；若将导线1中电流大小变为原来的2倍，b点的磁感应强度为Bb″＝eq\f(kI,r)－eq\f(k·2I,3r)＝eq\f(kI,3r)＝eq\f(1,6)B0，方向向外，故选项C错误；若去掉导线2，再将导线1中电流大小变为原来的2倍，a点的磁感应强度大小为Bb″＝eq\f(k·2I,r)＝B0，故选项D正确．8.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是()A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短C．F1>F2 D．F1<F2解析：BC如图甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以台秤对条形磁铁的支持力减小，即台秤示数F1>F2，在水平方向上，由于F′有水平向左的分力，条形磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短．9．(2018·肇庆模拟)如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是()A．在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动B．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析：AD当t＝0时，由左手定则可知，MN受到向右的作用力，根据F安＝BLI，由于B最大，故此时的安培力最大，则MN的加速度最大，随着时间的延长，磁感应强度B减小，故加速度减小，而MN的速度在增大，当B＝0时，加速度为0，速度最大，当B反向时，安培力也会反向，则加速度也反向，MN做减速运动，到半个周期时，MN减速到0，此时的加速度反向最大，然后MN再反向运动，到一个周期时MN又回到原出发的位置，故在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动，选项A正确，B错误；在最初的半个周期内，导线的加速度先减小后增大，而其速度则是先增大后减小，故选项C错误，D正确．10.(2018·河北定州中学模拟)如图所示，在两磁极之间放一培养皿，磁感线垂直培养皿，皿内侧壁有环状电极A，中心有电极K，皿内装有电解液，若不考虑电解液和培养皿之间的阻力，当通以如图所示电流时，则()A．电解液将顺时针旋转流动B．电解液静止不动C．若将滑动变阻器的滑片向左移动，则电解液旋转流动将变慢D．若将磁场的方向和电流的方向均变为和原来相反，则电解液转动方向不变解析：AD电解液中当通以如题图所示电流时，将电解液看成无数个幅条状导体组成，每根导体中电流从环边缘流向K，由左手定则判断可知，电解液所受的安培力方向沿顺时针，因此电解液将顺时针旋转流动，故A正确，B错误；若将滑动变阻器的滑片向左移动，其有效电阻减小，电路中电流增大，由F＝BIL知，电解液所受的安培力增大，则电解液旋转流动将变快，故C错误；若将磁场的方向和电流的方向均变为和原来相反，由左手定则可知安培力方向不变，则电解液转动方向不变，故D正确．二、计算题(需写出规范的解题步骤)11.如图所示，MN是一根长为l＝10cm，质量m＝50g的金属棒，用两根长度也为l的细软导线将导体棒MN水平吊起，使导体棒处在B＝eq\f(1,3)T的竖直向上的匀强磁场中，未通电流时，细导线在竖直方向，通入恒定电流后，金属棒向外偏转的最大偏角θ＝37°，求金属棒中恒定电流的大小．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：金属棒向外偏转的过程中，受重力mg、导线拉力FT、安培力F共三个力的作用，其中导线的拉力不做功，由动能定理得：WF＋WG＝0其中WF＝Flsinθ＝BIl2sinθ，WG＝－mgl(1－cosθ)金属棒中的电流为I＝eq\f(mg1－cos37°,Blsin37°)解得：I＝5A答案：5A12．(2018·渭南质检)如图所示，电源电动势为3V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1m，两环分别与电源正负极相连．现将一质量为0.06kg、电阻为1.5Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触．两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4T的匀强磁场．当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为0.5m，此位置与环底的高度差是多少