磁场及其对电流的作用-2022年高考物理一轮复习小题多维练

2022年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

专题54磁场及其对电流的作用

（时间:30分钟）

夯实基础练J

1、如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线悬挂，金属棒中通有由M到N的恒定电流，

现在空间中加一匀强磁场，要使金属棒静止且绝缘细线与竖直方向成豺3角，则下列几种情况中磁

感应强度最小的是（）

【答案】A

【解析】

A图中，根据平衡条件可得

解得，磁感应强度大小应为

B图中，根据左手定则判断，安培力竖直向上，根据平衡条件可知必须满足

可得

C图中，根据平衡条件和几何关系可得，

解得，磁感应强度大小

D图中，金属棒所受安培力竖直向下，无法使金属棒保持平衡。由以上分析可知磁感应强度最小的

是A图。

故选Ao

【解析】

缓慢调节磁场方向时，导体棒受安培力大小不变，对导体棒受力分析，并作出安培力的旋转矢量如

图所示，由图可知当安培力方向与细线拉力方向垂直时，导体棒与竖直方向夹角最大，由图中几何

关系可知

变形得

故选Bo

3、（多选）如图所示，间距为乙=0.3m的平行光滑金属导轨上端接有电动势E=3.0V,内阻片1.0。

的直流电源，导轨平面与水平面成。=37。角，匀强磁场方向沿竖直方向，现把一质量为〃X0.1kg,

电阻为R=2.0C的金属棒外垂直放在金属导轨上，使金属棒与导轨保持良好接触，金属棒恰好静

止°已知g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则（）

A.金属棒c必的发热功率为3.0W

B.磁感应强度大小为2.5T

C.磁场方向竖直向上

D.若改变磁场方向，仍使金属棒静止在导轨上，磁感应强度的最小值为2.0T

【答案】BCD

【解析】

A.根据闭合电路欧姆定律可知，电流

金属棒环的发热功率为

A错误；

C.根据受力平衡可知，安培力方向水平向右，则磁场方向竖直向上，C正确；

B.对金属棒外进行受力分析可得

解得

选项B正确；

D.改变磁场方向，仍使金属棒静止在导轨上，磁感应强度最小时磁场的方向应垂直导轨向上，此

时有

解得

选项D正确。

故选BCDo

4、（多选）通有电流的导线〃、Li.△、心处在同一平面（纸面）内，放置方式及电流方向如图

甲、乙所示，其中心、小是固定的，Li.心可绕垂直纸面的中心轴。转动，则下列判定正确的是

L?

0

OL.

A.上绕轴。按顺时针转动

B.七绕轴0按逆时针转动

C.小绕轴0按顺时针转动

D.小绕轴0按逆时针转动

【答案】BC

【解析】

AB.图甲中，根据安培定则可知，L导线上方的磁场方向豆直纸面向外，离导线越远，磁场越弱，

由左手定则可知，通电导线上处于垂直纸面向外的磁场，且越靠近安培力越强，从而出现心

绕轴0按逆时针方向转动，故B正确，A错误：

CD.图乙中O点上方导线0所受安培力向右，。点下方导线心所受安培力向左，即U绕轴O按

顺时针转动，故C正确，D错误。

故选BCo

技能专题练,

5、小波同学在网上购买了两块长方体的钞铁硼强磁铁（能导电），他将两个强磁体吸在一个5号

吸引，反向电流相排斥，分别作出RG对E的作用力，再根据平行四边定则进行合成，得E点

处通电直导线所受安培力耳，其方向如右图所示

由图可知，4点电荷所受电场力方向与七点处通电直导线所受安培力方向不相同，故C错误；

D.在电场中，作出A、B、C三个点电荷在。点产生的电场强度方向，因正电荷A、8两点电荷

产生的电场强度大小相等，与DC线的夹珀相等，根据平行四边形定则可知，4、8的合电场强度

方向由。指向C，而负电荷C在。点产生的电场强度方向，也是由。指向C，如左匿所示，故三

个点电荷在0点产生的电场强度方向最终也是由。指向C,所以将正电荷放在。点，其所受的电

场力方向山。指向C；在磁场中，分别作出E、尸、G三根通电导线在，点产生的磁感应强度方

向，因£、F的电流大小相等，方向相同，且都向里，则两根通电导线在“点产生的磁感应强度大

小相等，方向如右图所示

根据平行四边形定则，可知从产两根通电导线的合磁感应强度方向沿水平向右，而G通的电流方

向灵垂直纸面向外，故在“点产生的磁感应强度方向是水平向右，故三根通电导线的最终合磁感

应强度方向水平向右，所以根据左手定则可知，在H点放一根电流方向垂直纸面向外的通电导线，

所受的安培力方向由”指向G,即正电荷在。点处所受电场力方向与电流方向垂直纸面向外的通

电导线在〃点处所受安培力方向相同，故D正确。

故选D。

【答案】BC

【解析】

A.由题意可知通电流力和/2时，导体棒均能沿斜面匀速运动且人＜/2,故通人时导体棒沿斜面向

下运动，通/2时导体棒沿斜面向上运动，故A错误；

BC.两种情况下，导体棒匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得，沿斜面向下运动有

沿斜面向上运动有

联立解得

故BC正确；

D.因人和/2可分别使导体棒沿斜面向下或向上做匀速运动直线，而根据磁场方向又知安培力在沿

斜面方向，摩擦力大小不变，重力沿斜面分力不变，故不存在其它电流让导体棒做匀速直线运动，

故D错误。

故选BCo

A.若在电流天平的左端增加的祛码质量为〃?，则长螺线管内部的磁感应强度8为〃

D.假如使通过。。段导线的电流反向，仍可以通过悬挂祛码的方式测量磁感应强度

【答案】AB

【解析】

A.当电流天平两端平衡时，由于力臂相等，两端的受力相等，则有

故A正确；

B.螺线管内部的磁场方向平行于螺线管，对同样平行的导线没有力的作用，故B正确；

C.根据

解得加

故C错误；

D.当段导线电流反向时，根据左手定则，安培力变为向上，则不能通过悬挂硅码的方式测量

磁感应强度，故D错误。

故选ABo

9、如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感

应强度大小为0.1T,方向垂直于纸面向里：弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与

一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Q.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭

合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm,重力加速度大小取

10in/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量.

【解析】

根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下

10、电磁轨道炮工作原理如图所示，待发射弹体可在两平行光滑轨道之间自由移动，并与轨道保持

良好接触。电流%从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可在弹体处形

成垂直于轨道平面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小BY/0.通电的弹体在轨道上由于

受到安培力的作用而高速射出。小明同学从网上购买了一个轨道炮模型，其轨道长度为L=50cm,

平行轨道间距d=2cm,弹体的质量n?=2g,导轨中的电流/o=10A,系数^=0.1T/A求

（1）弹体在轨道上运行的加速度

（2）弹体离开轨道过程中受到安培力的冲量/;

（3）现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，通过分析说明，理论上可采用的哪些办法？（至

少说出两种方法）

【解析】

（1）磁感应强度

所受安培力

可得

（2）由动能定理可知

弹体受到的冲量

可得

/=0.02N-s

（3）由以上表达式可知

可知：欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，可采用的方法有：轨道中的电流变为原来的2倍;

弹体质量变为原来的4；轨道间距变为原来的4倍；轨道长度变为原来的4倍。

3

维核心素养练J

11、（多选）如图所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为心其间有竖直向下的匀强磁场，磁

感应强度为从垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从，=o时刻起，棒上的交变电流按如

图所示的规律变化，则金属棒（）

A.一直向右移动

B.速度随时间周期性变化

C.受到的安培力随时间周期性变化

D.受到的安培力在一个周期内做正功

【答案】BC

【解析】

T_

AB.由左手定则可知，金属棒一开始向右加速运动，当/=4时电流反向，金属棒开始减速，在/

£

=5时刻速度变为零，然后反向加速再减速运动，时速度变为零并回到原出发点，接着重复

上述运动，故A错误，B正确；

C.安培力

F=BIL

由图象可知安培力“随时间周期性变化，故C正确；

D.一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内做功为零，故D错

误。

故选BCo

12、如图所示，水平导轨间距为L=0.5m,导轨电阻忽略不计：导体棒必的质量〃?=1kg,电阻

Ro=O.9Q,与导轨接触良好；电源电动势E=10V,内阻r=0.1。，电阻R=4C；外加匀强磁场

的磁感应强度8=5T,方向垂直于与导轨平面成夹角a=53。；c活与导轨间的动摩擦因数为〃

=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，线对M的拉力沿水平方向，重力加

速度g=10m/s2,〃〃处于静止状态。己知sin53。=0.8,cos53°=0.6o求：

（1）通过他的电流大小和方向；

（2）出?受到的安培力大小；

(3)重物重力G的取值范围。

【答案】(1)2A