【与名师对话】高考物理总复习8.1磁场、磁场对电流的作用课时作业新人教版选修3-11．(2022·安庆月考)磁场中某处的磁感线分布如右图所示，下列说法正确的是( )A．磁感应强度Ba>BbB．同一通电导线在b处所受的磁场力一定比在a处大C．通电导线在b处所受磁场力的方向可能与b处磁感线的方向相同D．若在a处的通电导线垂直磁感线放置，则所受磁场力最大解析：由于a处磁感线比b处磁感线疏，所以磁感应强度Ba<Bb，A错误；若在b处的通电导线平行磁感线放置，则所受磁场力为零，B错误；根据左手定则，通电导线在b处所受磁场力的方向一定垂直b处的磁感线，C错误；若在a处的通电导线垂直磁感线放置，则所受磁场力最大，D正确．答案：D2.(2022·泰州月考)如右图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A．a、b两点磁感应强度相同B．c、d两点磁感应强度大小相等C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最小解析：磁感应强度是矢量，根据安培定则可确定直导线产生的磁场在a、b、c、d四点磁感应强度的方向．根据矢量合成法则，可得A、C、D错误，B正确．答案：B3．一段长0.2m，通过2.5A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是( )A．如果B＝2T，F一定是1NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4T，F有可能是1ND．如果F有最大值时，通电导线一定与B平行解析：当导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F<BIL，A、B、D不正确，C正确．答案：C4．(2022·海南卷)如图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a，b，导轨两端e，f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是( )A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动5\nB．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动解析：运用右手螺旋定则判断出磁场方向，运用左手定则可判断出L受力方向，BD正确．答案：BD5.(2022·淮安期中)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，此时磁铁对水平面的压力为N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为N2，则以下说法正确的是( )A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短C．N1＞N2D．N1＜N2解析：画出导体棒所在处的磁感线方向，用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下，由牛顿第三定律可知，导体棒对条形磁铁的安培力斜向左上，所以弹簧长度将变短，N1＞N2，选项BC正确．答案：BC6.(2022·成都月考)质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，如图所示．已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ，在题图所加各种磁场中，导体均静止，则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是( )解析：要使静摩擦力为零，如果FN＝0，必有Ff＝0.B选项题图中安培力的方向竖直向上与重力的方向相反可能使FN＝0.B是正确的；如果FN≠0，则导体除受静摩擦力Ff以外的其他力的合力只要为零，那么Ff＝0在选项中，导体所受到的重力G.支持力FN及安培力F安三力合力可能为零，则导体所受静摩擦力可能为零．C、D选项中，从导体所受到的重力G.支持力FN及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以导体所受静摩擦力不可能为零，答案为AB.答案：AB7.如右图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是( )A．方向向上B．大小为C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移D．若使b下移，a将不能保持静止5\n解析：由安培定则可知A正确；由mgsinα＝BILcosα知B＝，B错误；若要使B最小，应在垂直斜面向上的方向上，所以C、D正确．答案：B8．如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是( )A．在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析：由安培力的表达式F＝BIL结合图乙可知，安培力F在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化，在前周期内，安培力F方向不变，大小变小，加速度方向不变，大小变小，由于初速度为零，所以在水平方向上做变加速直线运动；在周期到周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至周期时速度减小到零，所以D项正确；而后在周期到周期内，MN反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，即做往复运动，所以A项正确．答案：AD9．(2022·云南一模)如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为( )A.(x1＋x2)B.(x2－x1)C.(x2＋x1)D.(x2－x1)解析：由平衡条件，mgsinα＝kx1＋BIL，调转题图中电源极性使棒中电流反向，由平衡条件，mgsinα＋BIL＝kx2，联立解得B＝(x2－x1)．答案：D10.(2022·江苏南通模拟)无限长的通电直导线在周围产生磁场，磁场中某点的磁感应强度B5\n与该点到导线的距离r成反比，与导线中的电流I成正比，可表示为B＝，其中μ0＝4π×10－7T·m/A.如图所示，有一个半径为R的圆形通电线圈，电流强度为I，在过圆心O的轴线上任取一点P，OP＝x，P点的磁感应强度为B.下面给出B的四个表达式，只有一个是合理的．你可能不会求解此处的磁感应强度B，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断，B的合理表达式应为( )C．B＝D．B＝解析：根据公式，可以把各物理量的单位代入进行运算，最后的单位应是T，结合题意可得只有A选项正确．答案：A11.(2022·上海卷)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B＝kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为矩导线的距离．在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂，如右图所示．开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0.当MN通以强度为I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1，当MN内电流强度变为I2时，两细线内的张力均大于T0.(1)分别指出强度为I1，I2的电流的方向；(2)求MN分别通以强度为I1，I2的电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比；(3)当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I3.解析：(1)根据题意判断I1方向向左，I2方向向右，(2)当MN中通以电流I时，线圈所受安培力大小为F＝kIiL(－)，F1∶F2＝I1∶I2.(3)分析受力得：2T0＝G,2T1＋F1＝G，F3＋G＝，I1∶I3＝F1∶F3＝(T0－T1)g/(a－g)T0，I3＝(a－g)T0I1/(T0－T1)g.答案：(1)I1方向向左，I2方向向右 (2)I1∶I2(3)(a－g)T0I1/(T0－T1)g12.有一长为l＝0.50m、质量为m＝10g的通电导线cd，由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的z轴上，如右图所示．z轴垂直纸面向外，g＝10m/s2.求：(1)当磁感应强度B1＝1.0T，方向与x轴负方向相同时，要使悬线中张力为零，cd中通入的电流I1的大小和方向？(2)当cd中通入方向由c到d大小为I2＝0.40A的电流，这时磁感应强度B2＝1.0T，方向与x轴正方向相同，当cd静止时悬线中的张力是多大？5\n(3)当cd中通入方向由c到d、大小为I3＝0.10A的电流，若磁场方向垂直z轴，且与y轴负方向夹角为30°，与x轴正方向夹角为60°，磁感应强度B3＝2.0T，则导线cd静止时悬线中的张力又是多大？解析：(1)要使悬线的张力为零，导线cd受到的安培力必须与重力平衡，有mg＝B1I1l所以I1＝mg/lB1＝A＝0.20A由左手定则可判定cd中的电流方向由c到d.(2)根据题意，由左手定则可判定此时cd受到竖直向下的安培力．当cd静止时，有mg＋B2lI2＝2T.所以T＝＝N＝0.15N.(3)根据题意，作出导线cd所受重力、安培力如图所示．这时cd受到的安培力大小F3＝B3I3l所以F3＝2.0×0.10×0.50N＝0.10N＝mg又因F3的方向与B3的方向垂直，因此F合的方向与mg的方向夹角为30°.所以2T′＝F合＝2mgcos30°T′＝mgcos30°＝0.09N即此时每根悬线中的张力大小为0.09N，悬线与y轴负方向的夹角为30°，即导线cd受安培力作用后使悬线向x轴负方向偏转30°角．答案：(1)0.20A 由c到d (2)0.15N(3)0.09N5
