微练27 磁场及其对电流的作用(作业课件)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习（粤教版2019）

高考复习顶层设计·物理 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 一、单项选择题 1.(2023·茂名一模)已知通电长直导线在周围空间某 点产生的磁感应强度大小与电流强度成正比,与该点 到长直导线的距离成反比。如图所示,现有通有电流 大小相等的两根长直导线分别固定在正方体的两条 棱dh和hg上,彼此绝缘,电流方向分别由d流向h、由h流向g,则c、f两点磁感应强度大小之比为(　　) A.　　 　B. C.　　 　D.1 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　根据题意设磁感应强度大小为B=k,若正方体的棱长为L,两根直导线的电流在c点产生的磁感应强度方向相同,沿bc方向,大小均为B1=k,则c点的磁感应强度大小为Bc=2k,直导线hg的电流在f点产生的磁感应强度方向沿fb方向,大小为B2=k,直导线dh的电流在f点产生的磁感应强度方向与hf垂直,大小为B3=k,B2与B3垂直,则f点的磁感应强度大小为Bf==k,则c、f两点磁感应强度大小之比为=,C项正确。 答案　C 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.安培曾经提出分子环形电流的假说来解释为什么磁体具有磁性,他认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流,分子电流会形成磁场,使分子相当于一个小磁体(如图甲所示)。以下说法正确的是(　　) 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.这一假说能够说明磁可以生电 B.这一假说能够说明磁现象产生的电本质 C.用该假设解释地球的磁性,引起地磁场的环形电流方向如图乙所示 D.用该假设解释地球的磁性,引起地磁场的环形电流方向如图丙所示 解析　这一假说能够说明磁现象产生的电本质,即磁场都是由运动的电荷产生的,故B项正确,A项错误;地球内部磁场由北极指向南极,由右手螺旋定则可知,引起地磁场的环形电流方向应是与赤道平面平行的顺时针方向(从北极上空俯视),C、D两项错误。 答案　B 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.如图所示,在一倾角为θ的粗糙斜面上放置一根直导 线,导线长度为l,质量为m,初始时,直导线恰好静止。 现有一竖直向下的匀强磁场磁感应强度为B,现给直 导线通电,电流垂直纸面向外,电流从零逐渐增大到I时,通电直导线恰要滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则下列说法正确的是(　　) 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.斜面对通电直导线的支持力不断减小 B.斜面对通电直导线的静摩擦力不断增大 C.粗糙斜面的动摩擦因数μ= D.I= 解析　初始时,通电直导线恰好静止,此时受到重力,斜面对直导线的支持力和摩擦力,根据共点力平衡可知mgsin θ=μmgcos θ,解得μ=tan θ,C项错误;通电直导线在磁场中,根据左手定则可知,受到的安培力水平向 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 右,对通电导体受力分析如图所示,随着磁场从零开始 不断增大,安培力F安=BIl逐渐增大,在垂直于斜面方向, 根据共点力平衡可得FN=mgcos θ+BIlsin θ,故斜面对通 电直导线的支持力不断增大,A项错误;开始时,安培力很小,斜面对通电导线的静摩擦力沿斜面向上,随着电流从零开始不断增大,安培力F安= BIl逐渐增大,静摩擦力逐渐减小,减小到0后,又反向逐渐增大,B项错误;当电流从零逐渐增大到I时,通电直导线恰要滑动,则BIlcos θ-mgsin θ-μ(mgcos θ+BIlsin θ)=0,解得I=,D项正确。 答案　D 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 4.如图所示,一闭合导线框KLMN放在光滑桌面上,KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧,O为圆心,KL和NM沿圆的半径方向。一固定圆环和KLMN在同一平面内,圆环的圆心也在O点,在圆环和线框KLMN中分别通以如图所示的恒定电流,则下列说法正确的是(　　) A.圆环对KL段和对MN段的安培力等大反向 B.圆环对KN段圆弧产生排斥作用 C.线框KLMN将绕O点转动 D.线框KLMN将向左平动 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由安培定则可知,环形电流I1在线框KLMN平面处产生磁场方向垂直纸面向里。由左手定则可知,圆环对KL段安培力方向垂直KL向上,对MN段安培力方向垂直MN向下,由对称性可知,两安培力大小相等,但方向不是相反,A项错误;由左手定则可知,圆环对KN段圆弧产生吸引作用,B项错误;MNKL段和ML圆弧段的有效长度均可等效为ML直线,MNKL段所受安培力向左,ML圆弧段所受安培力向右,由于ML圆弧段所在处的磁感应强度小,因此线框所受安培力向左,线框KLMN将向左平动,C项错误,D项正确。 答案　D 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 5.如图所示,空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场,各处的磁感应强度大小均为B,圆台母线与竖直方向的夹角为θ。一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部。环中通以恒定的电流I,圆环由静止开始向上运动。已知重力加速度为g,不计空气阻力,磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中,下列说法正确的是(　　) A.圆环做变加速运动 B.圆环有扩张的趋势 C.圆环运动的加速度为-g D.圆环运动的加速度为 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由于圆环能从静止开始向上运动,结合左手定则可知,圆环受到的安培力沿母线向上,故环中电流为俯视顺时针方向,环中电流恒为I,圆环所受安培力大小为BI·2πr,其在竖直方向的分力为2πBIrcos θ,对圆环由牛顿第二定律可得2πBIrcos θ-mg=ma,则圆环向上的加速度大小为a=-g,圆环做匀加速直线运动,A、D两项错误,C项正确;圆环通电流时,电流方向为俯视顺时针方向,安培力水平分量指向圆心,有收缩的趋势,B项错误。 答案　C 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 二、多项选择题 6.某电子天平原理如图所示,E形磁铁的两侧 为N极,中心为S极,两极间磁感应强度的大小 均为B,磁极宽度均为L。忽略边缘效应,一正 方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为 一体,线圈两端C、D与外电路连接、当质量 为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。此时根据对应的供电电流I,可确定重物的质量。已知重力加速度为g,线圈匝数为n,电阻为R。下列说法正确的是(　　) 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.线圈向下运动过程中,C端电势高于D端电势 B.供电电流I应从C端流入 C.供电电流I应从D端流入 D.重物质量与电流的关系为m= 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由右手定则可知线圈向下切割时,感应电流从D端流入,C端流出,C端电势高于D端电势,A项正确;当外电路供电时,安培力F应该向上,由左手定则可知线圈中电流应从D端流入,C端流出,B项错误,C项正确;放上质量为m的物体时,线圈所受的安培力与新增重力平衡,根据2nBIL=mg,可得重物质量与电流的关系为m=,D项错误。 答案　AC 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 7.如图所示,光滑水平面和倾角为45°的光滑斜面对接,长为L、质量为m的粗导体棒静置于斜面底端,整个系统处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现给导体棒通入如图所示方向的电流,导体棒始终未离开水平面,已知重力加速度为g,则所通入的电流大小可能为(　　) A.　 　 B.　 　 C.　 　 D. 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　当水平面对导体棒的支持力为零时,通入的电流最大,此时导体棒在重力、斜面支持力、水平向右的安培力作用下平衡。由平衡条件得BIL=mgtan 45°,则最大电流I=,所以A、C两项正确。 答案　AC 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 三、非选择题 8.如图所示,在倾角为θ=37°的斜面上,固定 一宽L=1 m的平行粗糙金属导轨,在导轨上 端接入电源和滑动变阻器R,电源电动势E= 14 V,内阻r=2 Ω,一质量m=0.2 kg、不计电阻 的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好,其余电阻不计,金属棒和导轨间动摩擦因数μ=0.5(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。整个装置处于磁感应强度B=1 T、垂直斜面向上的匀强磁场中(g=10 m/s2,sin 37°=0.6, cos 37°=0.8)。 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)若要求金属棒静止在导轨上,求滑动变阻器的调节范围; (2)若金属棒以a=1 m/s2的加速度沿轨道运动,求滑动变阻器R接入电路中的阻值(忽略ab运动切割磁感线产生的感应电动势)。 解析　(1)对金属棒分析,所受最大静摩擦力为 fmax=μmgcos θ=0.8 N, 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 当摩擦力沿斜面向上达到最大值有 mgsin θ=fmax+BIminL,Imin=, 解得Rmax=33 Ω, 当摩擦力沿斜面向下达到最大值有 mgsin θ+fmax=BImaxL,Imax=, 解得Rmin=5 Ω, 则有5 Ω≤R≤33 Ω。 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)当金属棒沿斜面向上运动时有 BI1L-mgsin θ-fmax=ma,I1=, 解得R1≈4.36 Ω, 当金属棒沿斜面向下运动时有 mgsin θ-BI2L-fmax=ma,I2=, 解得R2=68 Ω。 答案　(1)5 Ω≤R≤33 Ω　(2)4.36 Ω或68 Ω 微练(二十七)　磁场及其对电流的作用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$