第9章 第1讲 磁场及其对电流的作用 (Word练习)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

第1讲　磁场及其对电流的作用 (建议用时：35分钟) 题组一　磁场的叠加 1．正三角形ABC的三个顶点处分别有垂直于三角形平面的无限长直导线，导线中通有恒定电流，方向如图所示，a、b、c三点分别是正三角形三边的中点，若A、B、C三处导线中的电流均为I，则a、b、c三点的磁感应强度大小关系为(　D　) A．a点最大 B．b点最小 C．c点最小 D．b、c点一样大 2．有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面于a、b两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图所示．a、b的连线水平，c是ab的中点，d点与c点关于b点对称．已知c点的磁感应强度为B1，d点的磁感应强度为B2，则关于a处导线在d点产生磁场的磁感应强度的大小及方向，下列说法正确的是(　D　) A．B1＋B2，方向竖直向下 B．B1－B2，方向竖直向上 C．＋B2，方向竖直向上 D．－B2，方向竖直向下 3．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为(　C　) A．0 B．B0 C．B0 D．2B0 题组二　安培力的理解和应用 4．如图所示，一通电直导线置于匀强磁场中，电流方向垂直纸面向里，图中能正确表示该导线所受安培力的是(　A　) A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 5．如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，通过L1、L2中的电流相同，L1、L2中的电流方向垂直纸面向里，L3中的电流方向垂直纸面向外，在三根导线横截面的交点所构成的等边三角形的中心上放有一电流方向垂直纸面向外的通电长直导线，则该导线受到的安培力的方向为(　C　) A．指向L1 B．指向L2　 C．指向L3 D．背离L3 题组三　安培力作用下物体运动情况的判断 6．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1.现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则下列说法正确的是(　B　) A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短 C．F1＝F2 D．F1＜F2 题组四　安培力作用下的平衡或加速运动 7．(多选)如图所示，一定质量的通电导体棒ab置于倾角为θ的粗糙导轨上，在如图所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中，导体棒ab均静止，则下列判断正确的是(　ABC　) 甲　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　丁 A．四种情况导体受到的安培力大小相等 B．甲中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零 C．乙中导体棒ab可能是二力平衡 D．丙、丁中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零 8．如图所示，垂直纸面放置的金属棒用绝缘丝线悬挂在O点，金属棒的质量m＝0.1 kg、长度L＝0.5 m，棒中通有垂直纸面向里的电流．在竖直面内加上匀强磁场，金属棒平衡时丝线与竖直方向间夹角θ＝30°，棒中电流强度I＝2 A，重力加速度g取10 m/s2.关于所加磁场，下列判断正确的是(　C　) A．磁场的方向可能垂直丝线向右上方 B．若所加磁场的磁感应强度大小B＝0.8 T，那么磁场的方向是唯一确定的 C．若所加磁场的方向与丝线平行，那么磁场的磁感应强度数值最小 D．只要所加磁场的磁感应强度大小确定，丝线上的拉力大小也就唯一确定 9．(多选)如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm 的光滑圆弧导轨相接．导轨宽度为20 cm，电阻不计．导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T．一根导体棒ab垂直导轨放置，质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω，用两根长也为20 cm的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触．当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态．导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2)，则(　BD　) A．磁场方向一定竖直向上 B．电源的电动势 E＝8 V C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8 N D．导体棒摆动过程中的最大动能为0.08 J 10．(多选)如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是(　BC　) A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶∶1 11．(多选)如图所示，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称．整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外．已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外．则(　AC　) A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 12．如图所示，长为L、质量为m的导体棒ab，置于倾角为θ的光滑斜面上．导体棒与斜面的水平底边始终平行．已知导体棒通以从b向a的电流，电流为I，重力加速度为g. (1)若匀强磁场方向竖直向上，为使导体棒静止在斜面上，求磁感应强度B的大小； (2)若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静止在斜面上，求磁感应强度的最小值和对应的方向． 解析　(1)匀强磁场方向竖直向上时，导体棒受力如图甲所示，由平衡条件得mgsin θ＝F安cos θ，F安＝ILB，解得B＝tan θ. (2)如图乙所示，当安培力平行斜面向上，即安培力和重力沿斜面方向的分力平衡时，安培力最小，有mgsin θ＝F′安，F′安＝BminIL，解得Bmin＝sin θ，由左手定则可知磁感应强度的方向垂直斜面向上． 答案　(1)tan θ　(2)sin θ　方向垂直斜面向上　 13．如图所示，在倾角为θ＝37°的斜面上，固定一宽为L＝1.0 m的平行金属导轨．现在导轨上垂直导轨放置一质量m＝0.4 kg、电阻R0＝2.0 Ω、长为1.0 m的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5.整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B＝2 T的匀强磁场中．导轨所接电源的电动势为E＝12 V，内阻r＝1.0 Ω，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计， g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.现要保持金属棒在导轨上静止不动，求： (1)金属棒所受安培力的取值范围； (2)滑动变阻器接入电路中的阻值范围． 解析　(1)当金属棒刚好达到向上运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，对金属棒受力分析，如图甲所示，此时金属棒所受安培力最大，设为F1, 则垂直斜面方向有FN＝F1sin θ＋mgcos θ， 沿斜面方向有F1cos θ＝mgsin θ＋Ffmax， 又Ffmax＝μFN， 联立以上三式并代入数据解得F1＝8 N； 甲 乙 当金属棒刚好达到向下运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向上，其受力分析如图乙所示，此时金属棒所受安培力最小，设为F2，则有 F′N＝F2sin θ＋mgcos θ， F2cos θ＋F′fmax＝mgsin θ，F′fmax＝μF′N， 联立以上三式并代入数据解得F2＝ N； 所以金属棒受到的安培力的取值范围为 N≤F≤8 N. (2)因磁场与金属棒垂直，所以金属棒受到的安培力为F＝ILB，因此有I＝，由安培力的取值范围可知电流的取值范围为 A≤I≤4 A， 设电流为I1＝ A时滑动变阻器接入电路中的阻值为R1，由闭合电路欧姆定律，有E－I1r＝I1(R0＋R1)， 代入数据解得R1＝30 Ω； 设电流为I2＝4 A时滑动变阻器接入电路中的阻值为R2，由闭合电路欧姆定律，有E－I2r＝I2(R0＋R2)， 代入数据解得R2＝0； 所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为0≤R≤30 Ω. 答案　(1) N≤F≤8 N　 (2)0≤R≤30 Ω　 学科网（北京）股份有限公司 $$