人教版高考物理一轮复习第9章磁场第1讲磁场及其对电流的作用课时练含答案

这是一份人教版高考物理一轮复习第9章磁场第1讲磁场及其对电流的作用课时练含答案，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．如图所示是我国最早期的指南仪器——司南，静止时它的长柄指向南方，是由于地球表面有地磁场。下列与地磁场有关的说法，正确的是( C )
A．地磁场是假想的，客观上不存在
B．地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行
C．通电导线在地磁场中可能不受安培力作用
D．运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力可以对运动电荷做正功
[解析] 本题考查地磁场。地磁场是客观存在的，磁感线是人们为了研究方便而假想出来的，故A错误；磁场是闭合的曲线，地球磁场从地理南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故B错误；当通电导线与地磁场平行放置时，导线不受安培力，故C正确；由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力不做功，故D错误。
2．(2020·江苏连云港期末)三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相同、方向如图所示的电流，且ab＝ad＝ac。导线c产生的磁场在a点的磁感应强度大小为B，则a点处的合磁感应强度大小为( D )
A．eq \r(2)B B．eq \r(3)B
C．2B D．eq \r(5)B
[解析] 本题考查安培定则与磁场的叠加。由安培定则可知，导线b在a点处产生的磁场与导线d在a点处产生的磁场方向相同、大小相等，合磁场方向从a指向c，磁感应强度大小为2B；而导线c在a点处产生的磁场方向从a指向中d，磁感应强度大小为B。由平行四边形定则知，a点处的合磁感应强度大小为eq \r(2B2＋B2)＝eq \r(5)B，故D正确。
3．如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内，则( D )
A．b点的磁感应强度可能为零
B．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变
[解析] 本题考查安培定则、左手定则的应用。根据安培定则，两平行直导线在b点产生的磁场方向相同，所以b点的磁感应强度垂直纸面向外，不可能为零，故A错误；根据安培定则，ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外，选项B错误；根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥可知，cd导线受到的安培力方向向左，选项C错误；同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力依然向左，方向不变，选项D正确。
4．教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫作“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫作“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是( C )
A．图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向不变
B．图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变
C．图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动
D．图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动
[解析] 图甲中，仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，液体的旋转方向要改变，选项A、B均错误；图乙中，当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，开始重复上述过程，可以观察到弹簧不断上下振动；如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动；但是如果将水银换成酒精，酒精不导电，则弹簧将不再上下振动，选项C正确，D错误。
5．(2021·湖南雅礼中学月考)如图所示，菱形线框abcd由四根完全相同的导体棒连接而成，固定在匀强磁场中，菱形所在平面与磁场方向垂直，现将直流电源E连接在菱形线框的a、c两点之间，此时导体棒ab所受安培力大小为F，若每根导体棒长度均为L，a、c两点间距离为1.5L，则菱形线框abcd所受安培力的大小为( C )
A．F B．2F
C．3F D．4F
[解析] 本题考查安培力作用下的力的合成。由F＝BIL和题目条件知，导体棒ab和bc串联，通过的电流I相等，且长度L和所处位置的磁感应强度B也相同，所以两根导体棒所受安培力大小相等，即Fbc＝Fab＝F，同理可知导体棒ad和dc所受安培力大小相等，即Fad＝Fdc＝F，由左手定则和力的平行四边形定则可知，ab和bc两导体棒所受安培力的合力大小为Fac＝1.5F，方向沿线框平面垂直ac而指向d；同理，两导体棒ab和dc所受安培力的合力也为1.5F，与Fac方向相同，所以菱形线框abcd所受安培力的大小为3F。
6．(2020·山东潍坊一模)如图所示，导体棒ab用绝缘细线水平悬挂，且通有由a到b的电流，ab的正下方放一圆形线圈，导体棒ab与线圈平面平行，线圈通过导线、开关与直流电源连接。开关闭合的瞬间，导体棒ab将( B )
A．向外摆动
B．向里摆动
C．保持静止，细线上张力变大
D．保持静止，细线上张力变小
[解析] 当开关闭合时，根据安培定则可以判断，线圈在通电导线ab处产生的磁场方向竖直向下，再根据左手定则可知，ab棒受到的安培力垂直于纸面向里，故导体棒向里摆动，B正确。
7．(2021·陕西咸阳模拟)如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来处于静止状态，此时磁铁对水平面的压力为FN1。现在磁铁左上方位置固定一导体棒，在导体棒中通以垂直纸面向里的电流瞬间，磁铁对水平面的压力变为FN2，同时出现其他变化，则以下说法正确的是( BC )
A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短
C．FN1>FN2 D．FN1[解析] 在磁铁的左上方位置固定一导体棒，在导体棒中通以垂直纸面向里的电流瞬间，由左手定则可判断出导体棒所受的安培力斜向右下，由牛顿第三定律可知，条形磁铁所受的安培力斜向左上，因此弹簧长度将变短，磁铁对水平面的压力减小，即FN1>FN2，选项B、C正确，A、D错误。
8．(2020·湖南湘潭一模)全球性“超导热”的兴起，使超导电磁船的制造成为可能。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)，两电极之间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，下列说法正确的是( BC )
A．要使船前进，图中MN导体棒应接直流电源的正极
B．改变电极的正负或磁场方向，可控制船前进或后退
C．增大电极间的电流，可增大船航行的速度
D．增大匀强磁场的磁感应强度，可减小船体的推动力
[解析] 本题考查电磁驱动原理。当MN接直流电源的正极时，海水中电流方向由MN指向CD，根据左手定则，海水受到的安培力指向船头方向，根据牛顿第三定律可知，船体受到海水指向船尾方向的作用力，故使船体向后运动，选项A错误；改变电极的正负或磁场方向，可改变安培力的方向，可控制船前进或后退，选项B正确；增大电极间的电流，根据安培力公式，增大了安培力(动力)，由牛顿第二定律可知增大了船航行的加速度，使船航行的速度增大，选项C正确；增大匀强磁场的磁感应强度，由安培力公式F＝BIL可知，可增大船体的推动力，选项D错误。
9．(2020·北京海淀期末)如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为θ，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，整个装置处于垂直轨道平面向上的匀强磁场中。一根金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，ab杆处于静止状态。现将滑动变阻器的滑片向N端缓慢滑动，此过程中ab杆始终保持静止状态。下列说法中正确的是( AC )
A．金属杆与轨道之间一定不是光滑的
B．金属杆所受安培力的方向沿斜面向上
C．滑片向N端滑动的过程中金属杆所受安培力变小
D．滑片向N端滑动的过程中金属杆对轨道的压力变小
[解析] 导体棒受力平衡，从a端一侧看去，对导体棒受力分析如图，由左手定则可知导体棒受到的安培力沿斜面向下，金属杆和轨道之间有摩擦力，故A正确，B错误；滑片向N端滑动，电路中电阻增大，电流减小，根据F安＝BIL可知安培力减小，故C正确；根据受力分析可知，轨道对金属杆的支持力始终与重力垂直于斜面的分力大小相等，由牛顿第三定律可知金属杆对轨道的压力大小不变，故D错误。故选A、C。
二、非选择题
10．(2021·成武模拟)如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，连入导轨间的电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，轻绳对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10 m/s2，ab处于静止状态。已知sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，求：
(1)通过ab的电流大小和方向；
(2)ab受到的安培力大小；
(3)重物重力G的取值范围。
[答案] (1)2 A 电流方向为a到b (2)5 N (3)0.5 N≤G≤7.5 N
[解析] (1)通过ab的电流大小为I＝eq \f(E,R＋R0＋r)＝2 A
方向为a到b。
(2)ab受到的安培力为F＝BIL＝5 N。
(3)对ab受力分析如图所示，
最大静摩擦力fm＝μFN＝μ(mg－Fcs α)＝3.5 N
当最大静摩擦力方向向右时
FT＝Fsin α－fm＝0.5 N
当最大静摩擦力方向向左时
FT＝Fsin α＋fm＝7.5 N
又FT＝G
所以0.5 N≤G≤7.5 N。
11．如图所示，半径为R的eq \f(1,4)光滑圆弧金属导轨宽为L，全部处在竖直面内的辐向磁场区域中，磁场方向和轨道曲面垂直，轨道处磁感应强度大小为B，圆弧最高点A处切线竖直，质量为m的金属棒ab通过导轨和电路连接，电源电动势E及内阻r，电阻R1，重力加速度g均为已知。金属轨道水平部分无磁场且与导体棒的动摩擦因数为μ，当开关S闭合瞬间将导体棒由A点静止释放，运动中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，不考虑导体棒切割磁感线产生的电动势以及导轨和导体棒的电阻，求：
(1)金属棒到圆弧上D点(切线水平)时对轨道的压力；
(2)金属棒在平直导轨上滑行的最大距离(导轨足够长)。
[答案] (1)3mg＋πBLeq \f(E,r＋R1)
(2)eq \f(2R1＋rmgR＋πBLER,2μmgR1＋r)
[解析] (1)当开关S闭合后，导体棒中的电流I，由欧姆定律得：I＝eq \f(E,R1＋r)①
金属棒在辐向磁场中受到的安培力分析沿圆弧切线，大小为F∶F＝BIL②
从A到D过程，由动能定理知：mgR＋BIL×eq \f(πR,2)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,D)③
在D点，金属棒受到支持力N和重力mg的合力充当向心力：N－mg＝meq \f(v\\al(2,D),R)④
联立②③④解得N＝3mg＋πBLeq \f(E,r＋R1)。
(2)金属棒在水平轨道上水平方向只受摩擦力，由动能定理得：－μmgx＝－eq \f(1,2)mveq \\al(2,D)，
解得：x＝eq \f(2R1＋rmgR＋πBLER,2μmgR1＋r)。