考点22 磁场的描述及磁场对电流的作用两年高考真题演练1．(2022·新课标全国卷Ⅱ，18)(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是( )A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转2．(2022·江苏单科，4)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )3．(2022·新课标全国卷Ⅰ，15)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半4．(2022·浙江理综，20)(多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒( )A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功5．(2022·重庆理综，7)音圈电机是一种应用于7\n硬盘、光驱等系统的特殊电动机，如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计。线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I。(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率。6．(2022·新课标全国Ⅰ，24)如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。7\n考点22 磁场的描述及磁场对电流的作用一年模拟试题精练1．(2022·沈阳质检)水平面上有U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为θ，如图所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为( )A．BILsinθB．BILcosθC．μ(mg－BILsinθ)D．μ(mg＋BILcosθ)2．(2022·河北石家庄质检)(多选)如图所示，水平长直导线MN中通以M到N方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈abcd悬挂在其正下方。开始时线圈内不通电流，两细线内的张力均为T，当线圈中通过的电流为I时，两细线内的张力均减小为T′。下列说法正确的是( )A．线圈中通过的电流方向为a→d→c→b→aB．线圈中通过的电流方向为a→b→c→d→aC．当线圈中电流变为I时，两细线内的张力均为零D．当线圈中电流变为I时，两细线内的张力均为零3．[2022·沈阳高三质量监测(二)](多选)如图所示有一平行的水平光滑导轨，其间距为L，现将长度也为L的通电导体棒平放在导轨上，导体棒与导轨垂直，用一劲度系数为k的橡皮筋系在导体棒的中点，橡皮筋另一端拴在竖直的墙壁上。在一垂直导轨平面向上的匀强磁场作用下，橡皮筋沿导轨方向伸长x，棒静止在导轨上，则下列说法中正确的是( )7\nA．导体棒中有从a指向b的电流B．导体棒中的电流大小为I＝C．如果将磁场在竖直面内缓慢转过一个小角度，则橡皮筋的伸长量增大D．如果将磁场在竖直面内缓慢转过一个小角度，则橡皮筋的伸长量减小4．(2022·甘肃一模)(多选)如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。质量为m、长为L的金属杆ab垂直导轨放置，整个装置处于垂直ab方向的匀强磁场中。当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab保持静止。则磁感应强度的方向和大小可能为( )A．竖直向上，B．平行导轨向上，C．水平向右，D．水平向左，5．(2022·广州从化月考)(多选)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为( )A．z轴正向，tanθB．y轴正向，C．z轴负向，tanθD．沿悬线向上，sinθ6．(2022·潍坊调研)(多选)美国研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以5倍音速，击向200公里外目标，射程为海军常规武器的10倍，且破坏力惊人。电磁炮原理如图所示，若炮弹质量为m，水平轨道长L，宽为d，轨道摩擦不计，炮弹在轨道上做匀加速运动。要使炮弹达到5倍音速(设音速为v)，则( )A．炮弹在轨道上的加速度为B．磁场力做的功为mv2C．磁场力做功的最大功率为7\nD．磁场力的大小为7．(2022·昆明市三校联考)如图所示，金属梯形框架导轨放置在竖直平面内，顶角为θ，底边ab长为l，垂直于梯形平面有一个磁感应强度为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。已知金属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棒所受磁场力；(2)cd棒与ab边之间的高度差h。参考答案考点22 磁场的描述及磁场对电流的作用两年高考真题演练1．BC [指南针不可以仅具有一个磁极，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D错误。]2．A [由题意知，处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长，根据F＝BIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由图知选项A中导体的有效长度最大，所以A正确。]3．B [由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直，选项A错、B正确；安培力的大小F＝BILsinθ与直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力的大小变为原来的一半，若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来的。因此安培力大小不一定是原来的一半，选项D错误。]4．ABC [根据题意作出vt图象如图所示，金属棒一直向右运动，A7\n正确；速度随时间做周期性变化，B正确；据F安＝BIL及左手定则可判定，F安大小不变，方向做周期性变化，则C项正确；F安在前半周期做正功，后半周期做负功，则D项错误。]5．解析 (1)对线圈前后两边所受安培力的合力为零，线圈所受的安培力即为右边所受的安培力，由安培力公式得F＝nBIL①由左手定则知方向水平向右(2)安培力的功率为P＝Fv②联立①②式解得P＝nBILv③答案 (1)nBIL 方向水平向右 (2)nBILv6．解析 金属棒通电后，闭合回路电流I＝＝＝6A导体棒受到的安培力大小为F＝BIL＝0.06N由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知：开关闭合前：2kx＝mg开关闭合后：2k(x＋Δx)＝mg＋F代入数值解得m＝0.01kg答案 0.01kg一年模拟试题精练1．B2．BC [线圈不通电流时，由力的平衡有2T＝mg，当通过的电流为I时，张力减小为T′，由安培定则知通电导线MN在ab处产生的磁场比dc处强，则可判知ab上必受向上的安培力，且大于cd上所受向下的安培力，再结合左手定则判断电流顺时针流动，所以A错，B正确；当两细线内张力均为T′时，BabIL－BcdIL＋2T′＝mg，当两细线内的张力均为零时，BabI′L－BcdI′L＝mg，且又知2T＝mg，联立以上方程得I′＝I，故C项对，D项错。]3．ABD [对导体棒受力分析并根据平衡条件可知，导体棒受到水平向右的安培力作用，其大小等于kx，即BIL＝kx，所以I＝，选项B正确；根据左手定则可知，导体棒中的电流方向从a指向b，选项A正确；若只将磁场方向缓慢转过一小角度，导体棒受到的安培力大小不变，但方向也缓慢转过一小角度，安培力沿水平方向的分力减小，根据导体棒水平方向上的平衡条件可知，7\n橡皮筋的弹力也要减小，所以x变小，则选项C错误，D正确。]4．AD [ab杆保持静止，所受合力为零，当磁感应强度的方向竖直向上时，根据左手定则可知，安培力方向水平向右，此外ab杆还受到重力、支持力作用，根据平衡条件可知，mgtanθ＝BIL，故B＝，A正确；当磁感应强度的方向平行导轨向上时，由左手定则可知安培力垂直斜面向下，ab杆所受合力不为零，B错误；当磁感应强度的方向水平向右时，安培力竖直向下，ab杆所受合力不为零，C错误；当磁感应强度的方向水平向左时，安培力竖直向上，根据平衡条件可知，BIL＝mg，故B＝，D正确。]5．BC6．AC [炮弹在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，由公式v2＝2as得a＝，A正确；不计摩擦，磁场力做的功等于炮弹增加的动能，即W＝m(5v)2＝，B错误；由动能定理得FL＝m(5v)2，磁场力的大小F＝，则磁场力的最大功率Pm＝F·(5v)＝·(5v)＝，C正确，D错误。]7．解析 (1)对于金属棒cd，在安培力与重力的作用下处于平衡状态，因此cd棒所受磁场力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＝答案 (1)mg，方向竖直向上 (2)7
