高考物理总复习巩固练习 磁场对电流的作用（提高）

【巩固练习】一、选择题1、在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线与，之间的安培力的大小为、，判断这两段导线（ ） A.相互吸引， B.相互排斥，C.相互吸引， D.相互排斥，2、（2015 陕西省渭南市高三一模）如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcdbc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡则在此过程中线框位移的大小x及方向是（）A. ，方向向上 B. ，方向向下C. ，方向向上 D. ，方向向下3、如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1、I2，且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是（ ） Aa点 Bb点Cc点 Dd点4、如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且abc=bcd=1350。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力（ ）方向沿纸面向上，大小为 方向沿纸面向上，大小为 方向沿纸面向下，大小为 方向沿纸面向下，大小为5、三根相互平行的通电长直导线放在等边三角形的三个顶点上，右图为其截面图，电流方向如图所示。若每根导线的电流均为I，每根直导线单独存在时，在三角形中心O点产生的磁感应强度大小都是B，则三根导线同时存在时O点的磁感应强度大小为（ ）A. 0 B. B C. 2B D. 6、一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通过如图所示的电流时，则从左向右看，线圈L1将（）A. 不动B. 顺时针转动C. 逆时针转动D. 向纸外平动7、（2015 四川省广元市高三一模）如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动已知电流I随时间的关系为I=kt（k为常数，k0），金属棒与导轨间的动摩擦因数一定以竖直向下为正方向，则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中，可能正确的是（）8、如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，电流大小为，质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（ ） A. ，方向垂直斜面向下 B. ，方向竖直向下C. ，方向水平向左 D. ，方向水平向右9、如图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将（ ）A转动同时靠近磁铁 B转动同时离开磁铁C不转动只靠近磁铁 D不转动只离开磁铁10、（2014 浙江省温州市十校联考）下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（ ）二、填空题1、如图所示，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，当导线中通以电流I时，导线的等效长度为2 r，安培力为_。2，一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为L，线框下边部分处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直，如图所示，垂直纸面向里。线框中通以电流I，方向如图，开始时线框处于平衡状态，现令磁场反向，磁感应强度大小仍为B，线框达到新的平衡，在此过程中，线框位移的大小=_，方向_。3、在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，有一个边长为20cm30cm的矩形线圈。通有I=0.8A的电流，线圈共N=50匝。线圈的转轴OO位于长边的1/4处，且与磁场方向垂直。当线圈平面与中性面夹角为30时，线圈短边ab所受的磁场力的大小是多少？三、计算题1、如图所示，导体杆ab质量为m，电阻为R，放在与水平面夹角为的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计.问：（1）导体光滑时，E为多大能使导体杆静止在导轨上？（2）若导体杆与导轨间的动摩擦因数为，且不通电时导体杆不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，E应为多大？2、如图所示，在与水平方向成60角的光滑金属导轨间连一电源，在相距1m的平行导轨上放一重为3N的金属棒ab，棒上通过3A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止，求：（1）匀强磁场的磁感应强度； （2）ab棒对导轨的压力 （3）若要使B取值最小，其方向应如何调整？并求出最小值。 3、磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。如图2所示，通道尺寸a2.0m、b0.15m、c0.10m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B8.0T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U99.6V；海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率0.20m。（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；（2）船以5.0m/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5.0m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到8.0m/s。求此时两金属板间的感应电动势U感；（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按计算，海水受到电磁力的80可以转化为对船的推力。当船以5.0m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。【答案与解析】一、选择题1、D 解析：电键S分别置于a、b两处时，电源分别为一节干电池、两节干电池，而电路中灯泡电阻不变，则电路中电流IaIb，在处的磁感应强度BaBb，应用安培力公式FBIL可知fafb，又在电流方向相反、则相互排斥。2、【答案】B【解析】线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡，安培力为：FB=nBIL，且开始的方向向上，然后方向向下，大小不变设在电流反向之前弹簧的伸长为x，则反向之后弹簧的伸长为（x+x），则有：kx+nBILG=0k（x+x）nBILG=0解之可得：，且线框向下移动，故B正确3、C解析：磁感应强度是矢量，磁感应强度的叠加符合平行四边形定则。a、b、c、d各点的磁感应强度等于电流I1、I2各自产生的磁场的磁感应强度的矢量和。某点磁感应强度为零，则两电流在该点的磁感应强度大小相等方向相反。由通电直导线磁场中的磁感线分布规律、安培定则和平行四边形定则知，b、d两点合磁感应强度一定不为零。两电流在a、c两点的磁感应强度方向相反，又I1I2，因此a点合磁感应强度不可能为零，而c点合磁感应强度可能为零。本题选C。4、A解析：该导线可以用a和d之间的直导线长为来等效代替，根据，可知大小为，方向根据左手定则，A正确。5、C解析：参见例1，三根通电长直导线分别在O点的磁感应强度方向如图，大小相等，合成后的磁感应强度大小为2B。故选C。6、C解析：本题可把L1、L2等效成两根长直导线，利用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，即可判断出L1将逆时针转动。7、【答案】B【解析】因为开始加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的变减速运动故A错误，B正确；根据牛顿第二定律得，金属棒的加速度，f=N=FA=BIL=BLkt，联立解得加速度，与时间成线性关系故C错误；t=0时刻无电流，无安培力，只有重力，加速度竖直向下，为正值故D错误8、AC解析：当磁感应强度方向竖直向下时，安培力水平向左，受力图如图1所示，根据平衡条件解得，A对；当磁感应强度方向垂直斜面向下时，安培力沿斜面向上，受力图如图2所示，根据平衡条件解得，B错；当磁感应强度方向水平向左时，安培力方向竖直向上，此时支持力等于零，安培力等于重力，C对；当磁感应强度方向水平向右时，安培力方向竖直向下，无法静止，D错。故选AC。9、A解析：N极附近磁场方向向左，由左手定则，线圈右侧受安培力向纸内，左侧受安培力向纸外，因此将逆时针转动（从上向下看），转动90后，线圈N极在左，S极在右，将受磁铁吸引靠近磁铁。10、【思路点拨】安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激的磁场的磁感线方向间关系的定则，根据安培定则的应用即可正确解答加强练习熟练掌握安培定则的内容，注意磁场方向的表示方法【答案】C 【解析】通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向由此可知AB错误；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，据此可知C正确，D错误故选C二、填空题1、2BIr解析：导线垂直磁场方向的有效长度为2r，故安培力等于F=2BIr。2、2nBIL/k 向下解析：第一次平衡时，弹簧的弹力为，安培力为，方向向上。根据平衡条件，电流反向后，第二次平衡时，弹簧的弹力为，安培力为，方向向下。联立解得.3、4N解析：无论线圈平面与中性面夹角为多少度，磁场方向始终与电流方向垂直，直接根据安培力公式进行计算即可。 三、计算题（1） （2）解析：（1）电流，电流方向从b到a，取截面，电流向里，受力图如图，安培力 ，方向水平向右，根据平衡条件 ，联立解得 （2）不通电时导体杆不能静止在导轨上，即重力沿斜面的分力大于摩擦力，当E小于某一值时，导体杆有沿斜面向下滑动的趋势，摩擦力方向沿斜面向上，要使杆静止在导轨上，受力图如图，最小电动势为,根据平衡条件 联立解得 。当E大于某一值时，导体杆有沿斜面向上滑动的趋势，摩擦力方向沿斜面向下，要使杆静止在导轨上，最大电动势为,根据平衡条件 联立解得 。所以E的范围为 2、（1）；（2）；（3）B垂直斜面向上，。解析：（1）棒静止时，其受力如图所示则有：F=mg tan60 即BIL=mg ta