2022年高考物理一轮考点跟踪练习30《磁场的描述 磁场对电流的作用》（含详解）

2022年高考物理一轮考点跟踪练习30

《磁场的描述 磁场对电流的作用》

一         、单选题

1.法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆(　　)

A.向左摆动    B.向右摆动    C.顺时针转动     D.逆时针转动

2.磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)

A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb

B.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb

C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大

D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小

3.如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和两直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P。当P中通以方向向外的电流时(　　)

A.导线框将向左摆动

B.导线框将向右摆动

C.从上往下看，导线框将顺时针转动

D.从上往下看，导线框将逆时针转动

4.如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g 的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为(　　)

A. 0.1 A        B. 0.2 A     C. 0.05 A       D. 0.01 A

5.如图所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b。闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是(　　)

A.向上     B.向下     C.垂直纸面向外      D.垂直纸面向里

6.如图所示，两根无限长导线均通以恒定电流I，两根导线的直线部分和坐标轴非常接近，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的、半径相同的一段圆弧，规定垂直于纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，已知直线部分在原点O处不形成磁场，此时两根导线在坐标原点处的磁感应强度为B，下列四个选项中均有四根同样的、通以恒定电流I的无限长导线，O处磁感应强度也为B的是(　　)

7.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

8.如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E0的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计。为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为(　　)

A.，水平向右           B.，垂直于回路平面向上

C.，竖直向下     D.，垂直于回路平面向下

9.如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，沿y轴方向磁场分布是不变的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系B=kx，其中k是一恒定的正数，由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框ADCB边长为a，A处有一极小开口AE，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴距离为a，线框A、E两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是(　　)

A.整个线框受到的合力方向与BD连线垂直

B.整个线框沿y轴方向所受合力为0

C.整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向

D.整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向

10.在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0。将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上，让N极指向正北方向，如图所示，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1；现将条形磁铁以P点为轴旋转90°，使其N极指向正东方向，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)(　　)

A.B1－B0      B.B1＋B0       C.       D.

二         、多选题

11. (多选)在同一平面内有①、②、③三根等间距平行放置的长直导线，通入的电流强度分别为1 A、2 A、1 A，②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向水平向右，则(　　)

A.①的电流方向为a→b

B.③的电流方向为e→f

C.①受到安培力的合力方向水平向左

D.③受到安培力的合力方向水平向左

12. (多选)如图所示，同一平面内有两根平行的无限长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间且与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r。现测得a点的磁感应强度大小为B0，已知距一无限长直导线d处的磁感应强度大小B=，其中k为常量，I为无限长直导线的电流大小，下列说法正确的是(　　)

A.b点的磁感应强度大小为

B.若去掉导线2，b点的磁感应强度大小为

C.若将导线1中电流大小变为原来的2倍，b点的磁感应强度为0

D.若去掉导线2，再将导线1中电流大小变为原来的2倍，a点的磁感应强度大小仍为B0

三         、计算题

13.如图所示，梯形金属框架导轨放置在竖直平面内，两腰延长线的夹角为θ，底边ab长为l，垂直于梯形平面有一磁感应强度为B的匀强磁场。在导轨上端再放置一根水平金属棒cd，质量为m，导轨上接有电源，使abcd构成回路，回路电流恒为I，cd棒恰好静止。已知cd棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力加速度为g。求：

(1)cd棒所受安培力；

(2)cd棒与ab边之间的高度差h。

14.如图所示，电源电动势为3 V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m，两环分别与电源正负极相连。现将一质量为0.06 kg、电阻为1.5 Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触。两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T的匀强磁场。当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为0.5 m，此位置与环底的高度差是多少？

0.2022年高考物理一轮考点跟踪练习30《磁场的描述 磁场对电流的作用》（含详解）答案解析

一         、单选题

1.答案为：D；

解析：由左手定则知，图示位置金属杆所受安培力方向与金属杆垂直向里，从上往下看，金属杆逆时针转动，D正确。

2.答案为：A；

解析：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误；由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出Ba>Bb，所以A正确，B错误。

3.答案为：D；

解析：当P中通以方向向外的电流时，由安培定则可知长直导线P产生的磁场方向为逆时针方向。由左手定则可判断出ab所受的安培力方向垂直纸面向外，cd所受的安培力方向垂直纸面向里，故从上往下看，导线框将逆时针转动，D正确。

4.答案为：A；

解析：设线圈的半径为r，则线圈的质量m=2nπr×2.5×10－3 kg，磁场的水平分量为Bsin 30°，线圈受到的安培力为：F=Bsin 30°×I×2nπr，由于线圈所受向上的安培力等于线圈的重力，则2nπr×2.5×10－3×10=Bsin 30°×I×2nπr，解得：I=0.1 A，选项A正确。

5.答案为：D；

解析：根据右手定则可知，开关闭合后，缧线管产生的磁极N极在右侧。根据左手定则可知，a端受力垂直纸面向里，选项D正确。

6.答案为：A；

解析：由磁场的叠加可知A图中四根导线在O处的合磁感应强度为B；B图中四根导线在O处的合磁感应强度为2B；C图中，O处的合磁感应强度大小为－2B；D图中，O处的合磁感应强度为－B。

7.答案为：D；

解析：对导体棒受力分析，受重力G、支持力FN和安培力FA，三力平衡，合力为零，将支持力FN和安培力FA合成，合力与重力相平衡，如图所示，

从图中可以看出，安培力FA先变小后变大，由于FA=BIL，其中电流I和导体棒的长度L均不变，故磁感应强度先变小后变大，故D正确。

8.答案为：D；

解析：对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示；

从图可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，故安培力的最小值为：FA=mgsin θ，故磁感应强度的最小值为B==，根据欧姆定律，有E0=IR，故B=，故D正确。

9.答案为：B；

解析：根据左手定则可知，DC边和BE边受的安培力大小相等，方向相反，AD边受的安培力水平向左，大小为F1=BIL=ka·I·a=ka2I，CB边受的安培力水平向右，大小为F2=B′IL=k·2a·I·a=2ka2I，整个线框受的安培力水平向右，大小为F2－F1=ka2I，A、C、D错误，B正确。

10.答案为：D；

解析：设条形磁铁在P点处产生的磁感应强度为B′，当N极指向正北方时，B1=B0＋B′，解得B′=B1－B0，当N极指向正东方时，P点的磁感应强度B===，D正确。

二         、多选题

11.答案为：BCD；

解析：根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，因②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向水平向右，可知①的电流方向为b→a，③的电流方向为e→f，选项A错误，B正确；①受到②③的排斥力，故安培力的合力方向水平向左，选项C正确；③受到②的吸引力和①的排斥力，因②的吸引力大于①的排斥力，故③受到安培力的合力方向水平向左，选项D正确。

12.答案为：BD；

解析：根据B=，可知a点磁感应强度B0=＋=，则：=B0，根据右手螺旋定则，此时b点磁感应强度为：Bb=－==B0，方向向外，故选项A错误；若去掉导线2，b点的磁感应强度大小为：Bb′==B0，故选项B正确；若将导线1中电流大小变为原来的2倍，b点的磁感应强度为Bb″=－==B0，方向向外，故选项C错误；若去掉导线2，再将导线1中电流大小变为原来的2倍，a点的磁感应强度大小为Bb″==B0，故选项D正确。

三         、计算题

13.解：(1)cd棒在安培力与重力的作用下处于平衡状态，

因此cd棒所受安培力Fcd=mg，方向竖直向上。

(2)设cd棒的有效长度为l′，由cd棒静止得：mg=BIl′，

因此l′=

根据几何关系知cd棒的有效长度l′=l＋2htan

解得h=。

14.解：棒受的安培力F=BIL，

棒中电流为I=，代入数据解得F==0.8 N，

对棒受力分析如图所示(从右向左看)，

两环支持力的总和为2FN=，

代入数据解得FN=0.5 N。

由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为0.5 N，

由图中几何关系有tan θ===，得θ=53°，

棒距环底的高度为h=r(1－cos θ)=0.2 m.