高考物理二轮复习 考前特训 热点10　磁场的性质

热点10磁场的性质1.(多选)(2021·浙江6月选考·15)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80A和100A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等．下列说法正确的是()A．两导线受到的安培力Fb＝125FaB．导线所受的安培力可以用F＝ILB计算C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变D．在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置答案BCD解析两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A错误；因为磁场与导线垂直，导线所受的安培力可以用F＝BIL计算，故B正确；移走导线b前，导线b中的电流较大，则p点磁场方向垂直纸面向里，移走后，p点磁场方向垂直纸面向外，故C正确；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D正确．2．(2022·山东济南市二模)如图所示，abc是以O点为圆心的三分之一圆弧，b为圆弧中点，a、b、c处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等、方向均垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为B的匀强磁场，O点处的磁感应强度恰好为零．若将c处电流反向，其他条件不变，则O点处的磁感应强度大小为()A．BB．2BC．3BD．0答案A解析三条导线的磁场如图甲所示，由矢量的叠加可知，三条导线在O点产生的磁场合磁感应强度大小为B′＝2B0，结合题意可得2B0＝B，若将c处电流反向，三条导线在O点产生的磁场如图乙所示，根据磁感应强度的叠加可知，O点处的磁感应强度大小仍为B，故A正确，B、C、D错误．3.(2022·广东省模拟)如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流I时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上，空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．若电流和磁场的方向均不变，仅将磁感应强度大小变为4B，重力加速度为g，则此时()A．金属细杆中的电流方向垂直于纸面向外B．金属细杆受到的安培力大小为4BILsinθC．金属细杆对斜面的压力大小变为原来的4倍D．金属细杆将沿斜面加速向上运动，加速度大小为3gsinθ答案D解析金属细杆受到重力、斜面的支持力和安培力而平衡，安培力垂直于B，只能水平向右，由左手定则知，电流方向应垂直纸面向里，故A错误；根据安培力公式可得受到的安培力大小为F安＝4BIL，故B错误；金属细杆水平静止在斜面上时，根据平衡条件可得FN＝mgcosθ＋BILsinθ，BILcosθ＝mgsinθ，磁感应强度大小变为4B时，FN′＝mgcosθ＋4BILsinθ<4FN，根据牛顿第三定律知，C错误；由牛顿第二定律可得a＝eq\f(4BILcosθ－mgsinθ,m)＝3gsinθ，加速度方向为沿斜面向上，故D正确．4.(2022·福建三明市三模)如图所示，边长为l的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通有逆时针方向的电流，图中虚线过ab和ac边的中点，虚线的下方有一垂直于导线框向内的匀强磁场，此时通电导线框处于静止状态，细线的拉力大小为FT1.保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场，平移至虚线上方，稳定后细线的拉力大小变为FT2.已知导线框的质量为m，则重力加速度g为()A.eq\f(FT1＋FT2,m) B.eq\f(FT1＋2FT2,3m)C.eq\f(FT1＋FT2,2m) D.eq\f(FT2－FT1,m)答案C解析变化前，导线框在磁场中的等效长度为L等效＝eq\f(l,2)，根据左手定则可知导线框受到的安培力方向竖直向上、大小为F安＝BIL等效＝BI·eq\f(l,2)，根据受力平衡可得FT1＋F安＝mg，变化后，导线框在磁场中的等效长度为L等效′＝eq\f(l,2)，根据左手定则可知导线框受到的安培力方向竖直向下、大小为F安′＝BIL等效′＝BI·eq\f(l,2)，根据受力平衡可得FT2＝F安′＋mg，联立解得重力加速度为g＝eq\f(FT1＋FT2,2m)，C正确，A、B、D错误．5．(2022·湖南省二模)利用霍尔效应传感器可以设计出自行车速度计．如图甲所示，一块磁体安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，这块磁体就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压．如图乙所示，为霍尔元件的工作原理图，电源输出电压为U1.当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差为U2，称为霍尔电势差．下列说法正确的是()A．图乙中霍尔元件的载流子带正电B．自行车的车速变大，霍尔电势差U2不变C．传感器的电源输出电压减小，霍尔电势差U2变大D．已知自行车车轮的半径，再根据霍尔电势差U2的大小，即可求得车速大小答案B解析根据电流方向及左手定则可以判定该霍尔元件载流子带负电，A错误；设霍尔元件的长为a，宽为b，高为c，稳定后电荷所受静电力和洛伦兹力平衡，即qv′B＝qeq\f(U2,b)，解得U2＝Bbv′，由电流微观表达式I＝nqSv′，n是霍尔元件内的载流子数，q是单个载流子所带的电荷量，S是导体的横截面积，v′是载流子的运动速度，整理得U2＝eq\f(IB,nqc)，由于电流大小I和磁感应强度B不变，因此霍尔电势差U2不变，与车速大小无关，B正确；由U2＝eq\f(IB,nqc)可知，传感器的电源电压U1减小，那么电流I减小，则霍尔电势差U2减小，C错误；根据霍尔电势差U2的大小，不能求出单位时间内的脉冲数，因此不能求得车的速度大小，D错误．6．(2021·河北卷·5)如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间，相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，导轨平面与水平面夹角为θ，两导轨分别与P、Q相连，质量为m、接入电路的电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止，重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，下列说法正确的是()A．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，v＝eq\f(mgRsinθ,B1B2Ld)B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，v＝eq\f(mgRsinθ,B1B2Ld)C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，v＝eq\f(mgRtanθ,B1B2Ld)D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，v＝eq\f(mgRtanθ,B1B2Ld)答案B解析等离子体垂直于磁场喷入板间时，根据左手定则可得金属板Q带正电，金属板P带负电，则电流由金属棒a端流向b端．由于金属棒恰好静止，则此时等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势U满足qeq\f(U,d)＝qB1v，由欧姆定律I＝eq\f(U,R)和安培力公式F＝BIL可得F安＝B2Leq\f(U,R)＝eq\f(B2B1Lvd,R)，再根据金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止，可得F安＝mgsinθ，则v＝eq\f(mgRsinθ,B1B2Ld)，金属棒ab受到的安培力方向沿导轨向上，由左手定则可判定导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，故选B.7．(多选)(2022·湖北卷·11)如图所示，两平行导轨在同一水平面内．一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数恒定．整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角θ可调．导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动．已知导体棒加速时，加速度的最大值为eq\f(\r(3),3)g；减速时，加速度的最大值为eq\r(3)g，其中g为重力加速度大小．下列说法正确的是()A．棒与导轨间的动摩擦因数为eq\f(\r(3),6)B．棒与导轨间的动摩擦因数为eq\f(\r(3),3)C．加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，θ＝60°D．减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，θ＝150°答案BC解析当导体棒加速时，所受合力向右，设此时磁场方向与水平方向的夹角为θ1，θ1<90°；根据左手定则和受力分析可知安培力应该斜向右上方，磁场方向斜向右下方，此时有Fsinθ1－μ(mg－Fcosθ1)＝ma1，令cosα＝eq\f(1,\r(1＋μ2))，sinα＝eq\f(μ,\r(1＋μ2))，根据数学知识可得Feq\r(1＋μ2)sin(θ1＋α)＝μmg＋ma1，则有sin(θ1＋α)＝eq\f(μmg＋ma1,F\r(1＋μ2))≤1.同理当导体棒减速时，所受合力向左，设磁场方向与水平方向夹角为θ2，θ2<90°，根据左手定则和受力分析可知安培力应该斜向左下方，磁场方向斜向左上方，此时有Fsinθ2＋μ(mg＋Fcosθ2)＝ma2，有Feq\r(1＋μ2)sin(θ2＋α)＝ma2－μmg，所以有sin(θ2＋α)＝e