课后跟踪训练(55) 磁场 磁场对通电导线的作用力（Word练习）-【优化指导】2025年高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教多选版）

课后跟踪训练(55)　磁场　磁场对通电导线的作用力 基础巩固练 1．如图所示的磁场中，垂直磁场放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，则下列关于穿过线圈S1、S2的磁通量的大小关系的说法正确的是(　　) A．穿过线圈S1的磁通量比较大 B．穿过线圈S2的磁通量比较大 C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大 D．不能比较 A　解析：穿过线圈S1的磁感线条数较多，故穿过线圈S1的磁通量比较大，A正确。 2．(2022·浙江1月选考)利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，然后保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，得到导线受到的安培力F分别与I和L的关系图像，则正确的是(　　) 　 　　 　 　　 B　解析：根据F＝BIL，可知先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，则FI图像是过原点的直线。同理，保持电流I不变，改变通电部分的长度L，则FL图像是过原点的直线，B正确。 3．(多选)(2022·福建卷)奥斯特利用如图所示的实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一个伏打电池相连。接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有(　　) A．减小白金丝直径，小磁针仍能偏转 B．用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转 C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D．小磁针的偏转情况与其放置位置无关 AB　解析：减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，A正确；白金导线换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，B正确；减小电源电动势，导线中仍有电流，小磁针还是会发生偏转，C错误；在不同位置，通电导线产生的磁场与地磁场的合磁场不同，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，D错误。 4.(2020 ·海南卷)如图所示，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向里的电流I时，导线所受安培力的方向为(　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 B　解析：根据安培定则可知蹄形电磁铁中磁感线的分布情况，如图所示。导线所处位置的磁场方向为水平向右，根据左手定则，可以判断导线所受安培力的方向为向下，B正确。 5．(2024·江西鹰潭测试)光滑水平面内固定两根平行的长直导线A和B，通以等大反向的电流I1、I2；通有图示方向电流I的短导线C垂直于A、B放在正中间，三者处于同一平面内。释放C，它将(　　) A．沿着水平面向右运动 B．沿着水平面向左运动 C．顺时针转动，同时向B靠近 D．逆时针转动，同时向A靠近 A　解析：根据安培定则可知，A、B两条平行导线间的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，直导线C所受安培力的方向水平向右，则C将沿水平面向右运动，A正确。 综合提升练 6．(多选)(2021·福建卷)如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则(　　) A．O点的磁感应强度为0 B．O点的磁感应强度方向由O指向c C．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向 D．e点的磁感应强度方向沿y轴负方向 BD　解析：由题可知，四条导线中的电流大小相等，且到O点的距离相等，故四条导线在O点的磁感应强度大小相等，根据安培定则可知，四条导线中在O点产生的磁感应强度方向，如图甲所示， 甲 由图可知，Bb与Bc大小相等，方向相反，相互抵消，Ba与Bd大小相等，方向相同，可知O点的磁感应强度方向由O指向c，其大小不为零，A错误，B正确；由题可知，四条导线中的电流大小相等，a、b到e点的距离相等，故a、b在e点的磁感应强度大小相等，c、d到e点的距离相等，故c、d在e点的磁感应强度大小相等，根据安培定则可知， 乙 四条导线中在e点产生的磁感应强度方向，如图乙所示，由图可知，Bc与Bd大小相等，方向相反，互相抵消；而Bb与Ba大小相等，方向如图所示，根据平行四边形定则，可知四根导线在e点产生的磁感应强度沿y轴负方向，C错误，D正确。 7．(2023·浙江1月选考)某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场B＝k1I，通有待测电流I′的直导线ab垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场B′＝k2I′。调节电阻R，当电流表示数为I0时，元件输出霍尔电压UH为零，则待测电流I′的方向和大小分别为(　　) A．a→b，I0 B．a→b，I0 C．b→a，I0 D．b→a，I0 D　解析：根据安培定则可知螺绕环在霍尔元件处产生的磁场方向向下，要使元件输出霍尔电压UH为零，直导线ab在霍尔元件处产生的磁场方向应向上，根据安培定则可知待测电流I′的方向应该是b→a；元件输出霍尔电压UH为零，则霍尔元件处合场强为0，所以有k1I0＝k2I′，解得I′＝I0，D正确。 8．(2023·海南卷)如图所示，U形金属杆上边长为L＝15 cm，质量为m＝1×10－3 kg，下端插入导电液体中，导电液体连接电源，金属杆所在空间有垂直于纸面向里B＝8×10－2 T的匀强磁场。 (1)若插入导电液体部分深h＝2.5 cm，闭合开关，金属杆飞起后，其下端离液面高度H＝10 cm，设杆中电流不变，求金属杆离开液面时的速度大小和金属杆中的电流大小；(g取10 m/s2) (2)若金属杆下端刚与导电液体接触，改变电动势的大小，通电后金属杆跳起高度H′＝5 cm，通电时间t′＝0.002 s，求通过金属杆截面的电荷量。 答案：(1) m/s　4.17 A　(2)0.085 C 解析：(1)金属杆离开液面后做竖直上抛运动，设跳起的高度为H，则v2＝2gH 解得金属杆离开液面时的速度v＝＝ m/s 通电过程金属杆受到的安培力大小FA＝BIL 由动能定理得BILh－mg(H＋h)＝0 解得I≈4.17 A。 (2)金属杆通电时间t′＝0.002 s，由动量定理有 (BI′L－mg)t′＝mv′－0 由运动学公式有v′2＝2gH′ 通过金属杆截面的电荷量q＝I′t′ 解得q＝0.085 C。 9.(2022·全国甲卷)光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固定连接且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连，PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ的圆心位于M的中心。使用前需调零：线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经PQ上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于PQ的圆心，通过读取反射光射到PQ上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k，磁场的磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N，沿水平方向的长度为l，细杆D的长度为d，圆弧PQ的半径为r，r≫d，d远大于弹簧长度改变量的绝对值。 (1)若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值Δx及PQ上的反射光点与O点间的弧长s； (2)某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ上的反射光点出现在O点上方，与O点间的弧长为s1；保持其他条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在О点下方，与O点间的弧长为s2，求待测电流的大小。 答案：(1)　　(2) 解析：(1)由题意可知，当线圈中通入微小电流I时，线圈中的安培力为F＝NBIl 根据胡克定律有F＝k│Δx│ 得|Δx|＝ 如图所示，设此时细杆转过的弧度为θ，则可知反射光线转过的弧度为2θ，又因为 d≫Δx，r≫d 则sin θ≈θ，sin 2θ≈2θ 所以有 Δx＝d·θ s＝r·2θ 联立可得s＝Δx＝。 (2)因为测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为s′，若初始时反射光点在O点上方，通入电流I′后，根据前面的结论可知，有s1＝＋s′ 当电流反向后，有s2＝－s′ 联立可得I′＝ 同理可得初始时反射光点在O点下方时结果也相同，故待测电流的大小为I′＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$