2022届高考物理一轮复习专题71磁吃电流的作用练习含解析

这是一份2022届高考物理一轮复习专题71磁吃电流的作用练习含解析，共8页。

1．[2021·江西吉水中学月考](多选)超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船，如图是电磁船的简化原理图，MN和CD是与电源相连的两个电极，MN与CD之间部分区域有垂直纸面向内的匀强磁场(磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，通电的海水会受到安培力的作用，船体就在海水的反作用力推动下向前驶动．以下说法正确的是( )
A.电磁船将电能转化为船的机械能，效率可高达100%
B.仅改变电流的方向，就能控制船前进或者后退
C.仅将磁场方向改变90°，就能控制船前进或者后退
D.仅将磁场方向改变180°，就能控制船前进或者后退
2．[2020·全国卷Ⅱ]管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接．焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接．焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为( )
A．库仑B．霍尔
C.洛伦兹D．法拉第
3.
[2021·广东七校联考]如图，同一平面内有两根互相平行的长直导线M和N，通有等大反向的电流，该平面内的a、b两点关于导线N对称，且a点到两导线的距离相等．若a点的磁感应强度大小为B，则下列关于b点磁感应强度Bb的判断正确的是( )
A.Bb＞2B，方向垂直该平面向里
B.Bb＜eq \f(1,2)B，方向垂直该平面向外
C.eq \f(1,2)B＜Bb＜B，方向垂直该平面向里
D.B＜Bb＜2B，方向垂直该平面向外
4．[2021·河北衡水中学联考]如图所示，abcd是一个用粗细均匀、同种材料的导线弯折成的长方形线框，导线框竖直放置，ab长度为L，bc长度为eq \f(L,2).匀强磁场的方向垂直于导线框平面向里，磁感应强度大小为B.若导线框a、b两端与恒压电源相连，电流方向如图所示，若通过ab边的电流大小为I，则导线框受到的安培力大小和方向分别为( )
A.eq \f(3,2)BIL，方向竖直向上B．2BIL，方向竖直向上
C.eq \f(3,4)BIL，方向竖直向下D．3BIL，方向竖直向下
5．(多选)如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时( )
A.磁铁对桌面的压力增大
B.磁铁对桌面的压力减小
C.磁铁受到向右的摩擦力作用
D.磁铁受到向左的摩擦力作用
6．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒．当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是( )
A.逐渐增大 B．逐渐减小
C.先增大后减小D．先减小后增大
7.
如图甲所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放一金属棒MN.现从t＝0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I＝kt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．下列关于金属棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图像，可能正确的是( )
8.
[2021·银川一中摸底]如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．如果让P、Q中的电流都反向，其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为( )
A.0B．2B0
C.eq \r(3)B0D．eq \f(\r(3),3)B0
9.
[2021·昆明市调研](多选)如图所示，在一磁感应强度大小为B0、方向水平向右的匀强磁场中，有一通电直导线abc从中点折成夹角为120°的两段(abc平面位于纸面内)，为使两段通电导线ab、bc所受安培力大小相等，在纸面内abc所在区域再加上另一磁感应强度也为B0的匀强磁场，此时，合磁场的磁感应强度大小变为B，则( )
A.B＝eq \r(3)B0B．B＝eq \f(2\r(3),3)B0
C.B＝B0D．B＝eq \f(\r(3),3)B0
10.
如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为( )
A.2FB．1.5F
．0
11．[2021·江西赣州市摸底]利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B的大小．用绝缘轻质丝线把底部长为L、电阻为R、质量为m的“U”形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，导线的电阻忽略不计．当有拉力F作用于力敏传感器的挂钩上时，拉力显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力．当线框接入恒定电压为E1时，拉力显示器的示数为F1；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.已知F1＞F2，则磁感应强度B的大小为( )
A.B＝eq \f(R（F1－F2）,L（E1－E2）)B．B＝eq \f(R（F1－F2）,L（E1＋E2）)
C.B＝eq \f(R（F1＋F2）,L（E1－E2）)D．B＝eq \f(R（F1＋F2）,L（E1＋E2）)
12．[2021·武汉市调研](多选)磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针．蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示．当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量．不考虑电磁感应现象，由题中的信息可知( )
A.该电流表的刻度是均匀的
B.线圈转动过程中受到的安培力的大小不变
C.若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动
D.更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即eq \f(Δθ,ΔI))
13．(多选)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等.矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是( )
A.均向左B．均向右
C.a的向左，b的向右D．a的向右，b的向左
14.
[2021·重庆市模拟]如图所示，细金属杆ab的质量为m、长度为L，用长为d的绝缘细线悬挂，金属杆ab两端恰好与宽度也为L的水平光滑金属导轨良好接触，金属导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁场磁感应强度大小为B.闭合开关S后金属杆ab向右摆起，悬线的最大偏角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g.求：
(1)刚离开金属导轨时，金属杆ab的速度大小v；
(2)从闭合开关S到金属杆离开轨道的短时间内通过金属杆ab的电荷量q.
专题71 磁场对电流的作用
1．BD 电磁船的工作原理是通电的海水受到向后的安培力作用，根据牛顿第三定律可知，船体同时受到相反方向的作用力，使船体向前运动，由于有一部分电能转化为海水的动能，电磁船将电能转化为船的机械能的效率不可能达到100%，A错误；仅改变电流的方向，或仅将磁场方向改变180°，根据左手定则，会改变海水的受力方向，即能改变船体的受力方向，故能控制船体的前进或后退，B、D正确；仅将磁场方向改变90°，根据左手定则，海水受到的安培力方向向上或向下，无法控制船前进或者后退，C错误．
2．D 焊接过程中利用电磁感应产生的涡流将材料熔化，发现电磁感应规律的是法拉第，故D选项正确．
3．B 设M在a点产生的磁感应强度大小为B0，根据安培定则和磁场叠加原理可得B＝2B0.N在b点产生的磁感应强度大小为B0，方向垂直平面向外，由于b点距离M较远，则M在b点产生的磁感应强度大小一定小于B0，方向垂直该平面向里，所以b点的磁感应强度Bb＜eq \f(1,2)B，方向垂直该平面向外，B正确，ACD错误．
4．A 由题意可知，边ab(cd)的长度是边ad(bc)长度的2倍，所以边ab(cd)的电阻是边ad(bc)电阻的2倍，由并联关系可知，通过adcb支路的电流为eq \f(I,2)，所以边dc所受安培力大小为Fdc＝eq \f(1,2)BIL，方向竖直向上，边ab所受安培力大小为Fab＝BIL，方向竖直向上，边ad和边bc所受安培力的合力为零，所以导线框所受安培力大小为F＝eq \f(3,2)BIL，方向竖直向上，A正确，B、C、D错误．
5．BC 6.D 7.D 8.B
9．AC 磁场B0水平向右垂直ab，要使ab受到的安培力与bc受到的安培力相等，另加磁场的大小仍为B0方向需垂直bc，若垂直bc斜向上，两磁场方向夹角为60°，其合磁场B＝eq \r(3)B0，若垂直bc斜向下，两磁场方向夹角为120°，其合磁场B＝B0，AC正确，BD错误．
10．B 本题考查安培力及考生应用数学知识解决物理问题的能力，体现了核心素养中的模型建构要素．
设三根相同的导体棒的电阻均为R，长度均为l，其中ML和LN为串联关系，总电阻为2R.由并联电路特点可知，通过MN的电流为通过ML和LN中的电流的两倍，若MN受到的安培力F＝BIl，则ML和LN受到的安培力的合力F1＝eq \f(BIl,2)，MN受到的安培力与ML和LN受到的安培力的合力的方向相同，故线框受到的安培力为F合＝F＋F1＝1.5F，故选B.
11．B 因为F1＞F2，所以拉力显示器的示数为F1时线框受的安培力竖直向下，拉力显示器的示数为F2时线框受的安培力竖直向上，由平衡条件得F1＝mg＋BI1L，F2＋BI2L＝mg，由闭合电路欧姆定律得I1＝eq \f(E1,R)，I2＝eq \f(E2,R)，由以上四式解得，B＝eq \f(R（F1－F2）,L（E1＋E2）)，B正确，ACD错误．
12．AB 由NBIS＝kθ可知，电流与指针的偏转角成正比，故电流表的刻度是均匀的，A正确；蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，电流与磁场方向始终垂直，故线圈转动过程中受到的安培力的大小不变，B正确；由左手定则知，线圈左边受的安培力方向向上，右边受的安培力方向向下，线圈将沿顺时针方向转动，C错误；由NBIS＝kθ可知，电流相同时，k值越大，指针偏转的角度越小，电流表的灵敏度低，D错误．
13．CD 本题考查安培定则、磁场的叠加、左手定则和安培力等知识点，意在考查考生的理解能力和推理能力，考查的核心素养是科学思维．
若a，b的电流方向均向左，根据安培定则和磁场的叠加可知．a直导线到a、b直导线正中间部分的磁场方向垂直纸面向外，而b直导线到a、b直导线正中间部分的磁场方向垂直纸面向里，再根据左手定则可知，矩形线框受到的安培力的合力不为零，与题中线框在磁场作用下静止不符；同理，若a、b的电流方向均向右，可知矩形线框受到的安培力的合力不为零，与题中线框在磁场作用下静止也不符．选项A、B均错误．
若a的电流方向向左、b的电流方向向右，根据安培定则和磁场的叠加可知，a、b直导线在a、b直导线中间所有空间产生的磁场方向均垂直纸面向外，根据左手定则可知，矩形线框受到的安培力的合力为零，与题中线框在磁场作用下静止相符；同理，a的电流方向向右、b的电流方向向左，根据安培定则和磁场的叠加可知，a、b直导线在a、b直导线中间所有空间产生的磁场方向均垂直纸面向里，根据左手定则可知，矩形线框受到的安培力的合力也为零，与题中线框在磁场作用下静止相符，选项C、D均正确．
14．(1)eq \r(2gd（1－csθ）) (2)eq \f(m\r(2gd（1－csθ）),BL)
解析：(1)由机械能守恒定律有eq \f(1,2)mv2＝mgd(1－csθ)
解得v＝eq \r(2gd（1－csθ）)
(2)金属杆在通电瞬间受到磁场作用的安培力．
根据动量定理可得eq \x\t(F)安·t＝mv，eq \x\t(F)安＝Beq \x\t(I)L，q＝eq \x\t(I)t
可得BqL＝mv
解得q＝eq \f(m\r(2gd（1－csθ）),BL)