2025届高三物理一轮复习第九章第1讲磁场的描述磁吃电流的作用课时作业含解析

PAGEPAGE1磁场的描述磁场对电流的作用1．(2024·高考上海卷)如图，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安培力方向()A．向上 B．向下C．向左 D．向右解析：依据图中的电流方向，由安培定则知U形铁芯下端为N极，上端为S极，ab中的电流方向由a→b，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D正确．答案：D2．(2024·湖南师大附中月考)如图所示，两根平行放置、长度均为L的直导线a和b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中．当a导线通有电流大小为I、b导线通有电流大小为2I，且电流方向相反时，a导线受到的磁场力大小为F1，b导线受到的磁场力大小为F2，则a通电导线的电流在b导线处产生的磁感应强度大小为()A.eq\f(F2,2IL) B.eq\f(F1,IL)C.eq\f(2F1－F2,2IL) D.eq\f(2F1－F2,IL)解析：a、b导线中电流方向相反，两导线之间的磁场力为斥力，设大小为F，对a有F1＝F＋BIL，对b有F2＝F＋2BIL，解得F＝2F1－F2，对于导线b，F＝2F1－F2＝B′·2IL，解得B′＝eq\f(2F1－F2,2IL)，故C正确．答案：C3．(2024·河南六市联考)如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1m．P、M间接有一个电动势为E＝6V、内阻不计的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.4kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10m/s2)，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不行能的是()A．2Ω B.2.5ΩC．3Ω D．4Ω解析：对棒受力分析可知，其必受绳的拉力FT＝Mg和安培力F安＝BIL＝eq\f(BEL,R).若摩擦力向左，且满意eq\f(BEL,R1)＋μmg＝Mg，代入数据解得R1＝4Ω；若摩擦力向右，且满意eq\f(BEL,R2)－μmg＝Mg，代入数据解得R2＝2.4Ω，所以R的取值范围为2.4Ω≤R≤4Ω，则选A.答案：A4．通有电流的导线L1、L2、L3、L4处在同一平面(纸面)内，放置方式及电流方向如图甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可绕垂直纸面的中心轴O转动，则下列描述正确的是()A．L2绕轴O按顺时针转动B．L2绕轴O按逆时针转动C．L4绕轴O按顺时针转动D．L4绕轴O按逆时针转动解析：题图甲中由右手螺旋定则可知，导线L1上方磁场垂直纸面对外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，导线L2上每一小部分受到的安培力方向水平向右，但轴O下方导线所受安培力较大，所以L2绕轴O按逆时针转动，A错，B对；题图乙中轴O上方导线L4所受安培力向右，轴O下方导线L4所受安培力向左，即L4绕轴O按顺时针转动，C对，D错．答案：BC5．(多选)如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是()A．方向竖直向上B．大小为eq\f(\r(2)mg,2LI)C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移D．若使b下移，a将不能保持静止解析：由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向应竖直向上，A正确．a的受力如图甲所示．tan45°＝eq\f(F安,mg)＝eq\f(BIL,mg)，所以B＝eq\f(mg,IL)，B错误．b无论上移还是下移，b在a处的磁感应强度均减小，若上移，a的受力如图乙所示．上移过程中FN渐渐减小，F安先减小后增大，两个力的合力等于mg，可见b适当上移，a仍能保持静止，故C正确．若使b下移，导体棒中的安培力减小，依据受力平衡条件，当a受的安培力方向顺时针转动时，只有变大才能保持平衡，故a将不能保持静止，D正确．答案：ACD6．(多选)(2024·高考全国卷Ⅰ)如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是()A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶eq\r(3)D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为eq\r(3)∶eq\r(3)∶1解析：由安培定则可推断出L2在L1处产生的磁场(B21)方向垂直L1和L2的连线竖直向上，L3在L1处产生的磁场(B31)方向垂直L1和L3的连线指向右下方，依据磁场叠加原理，L3和L2在L1处产生的合磁场(B合1)方向如图a所示，依据左手定则可推断出L1所受磁场作用力的方向与L2和L3的连线平行，选项A错误；同理，如图b所示，可推断出L3所受磁场(B合3)作用力的方向(竖直向上)与L1、L2所在的平面垂直，选项B正确；同理，L2处的磁场方向如图c所示．设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为B，依据几何学问可知，B合1＝B，B合2＝B，B合3＝eq\r(3)B，由安培力公式可知，L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小与该处的磁感应强度大小成正比，所以L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶eq\r(3)，选项C正确，D错误．答案：BC7．(多选)(2024·山西太原模拟)一金属条放置在相距为d的两金属轨道上，如图所示．现让金属条以v0的初速度从AA′进入水平轨道，再由CC′进入半径为r的竖直圆轨道，金属条到达竖直圆轨道最高点的速度大小为v，完成圆周运动后，再回到水平轨道上，整个轨道除圆轨道光滑外，其余均粗糙，运动过程中金属条始终与轨道垂直且接触良好．已知由外电路限制流过金属条的电流大小始终为I，方向如图中所示，整个轨道处于水平向右的匀强磁场中，磁感应强度为B，A、C间的距离为L，金属条恰好能完成竖直面内的圆周运动．重力加速度为g，则由题中信息可以求出()A．金属条的质量B．金属条在磁场中运动时所受的安培力的大小和方向C．金属条运动到DD′时的瞬时速度D．金属条与水平粗糙轨道间的动摩擦因数解析：在圆轨道最高点，由牛顿其次定律，有BId＋mg＝meq\f(v2,r)，所以选项A正确；由题中信息可求出金属条在磁场中运动时所受的安培力的大小和方向，选项B正确；由于不知道CD间距，故不能求出金属条运动到DD′时的瞬时速度，所以选项C错误；由动能定理得－(mg＋BId)·2r－μ(mg＋BId)·L＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02，所以选项D正确．答案：ABD8．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中通以改变的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动．已知电流I随时间改变的关系为I＝kt(k为常数，k>0)，金属棒PQ与导轨间的动摩擦因数肯定．以竖直向下为正方向，则下面关于金属棒PQ的速度v、加速度a随时间改变的关系图象中，可能正确的是()解析：因为起先时金属棒PQ加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度渐渐减小，即做加速度渐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加