2019屆高考物理一輪復習 第九章 磁場 第一節(jié) 磁場的描述 磁場對電流的作用課后達標 新人教版.doc

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第一節(jié) 磁場的描述 磁場對電流的作用 (建議用時：60分鐘) 一、單項選擇題 1．(2018江西十校模擬)1820年丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應．在奧斯特實驗中，將直導線沿南北方向水平放置，小指針靠近直導線，下列結論正確的是(　　) A．把小磁針放在導線的延長線上，通電后，小磁針會轉動 B．把小磁針平行地放在導線的下方，在導線與小磁針之間放置一塊鋁板，通電后，小磁針不會轉動 C．把小磁針平行地放在導線的下方，給導線通以恒定電流，然后逐漸增大導線與小磁針之間的距離，小磁針轉動的角度(與通電前相比)會逐漸減小 D．把黃銅針(用黃銅制成的小指針)平行地放在導線的下方，通電后，黃銅針會轉動 解析：選C.將小磁針放在導線的延長線上，通電后，小磁針不會轉動，A錯．把小磁針平行地放在導線的下方，在導線與小磁針之間放置一塊鋁板，通電后，小磁針仍然會轉動，B錯．把小磁針放在導線下方，給導線通以恒定電流，導線周圍存在磁場，距導線越遠，磁場越弱，小磁針轉動的角度(與通電前相比)越小，C對．黃銅針沒有磁性，不會轉動，D錯． 2. 如圖所示，一個半徑為R的導電圓環(huán)與一個軸向對稱的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點的磁感應強度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)．若導電圓環(huán)上通有如圖所示的恒定電流I，則下列說法不正確的是(　　) A．導電圓環(huán)有收縮的趨勢 B．導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上 C．導電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D．導電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ 解析：選C.若導電圓環(huán)上通有如題圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導電圓環(huán)上各小段所受安培力斜向內，導電圓環(huán)有收縮的趨勢，導電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ，選項A、B、D正確． 3. 如圖所示，用三條細線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細均勻、單位長度質量為2.5 g的導線繞制而成，三條細線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵的中軸線OO′垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導線所在處磁感應強度大小為0.5 T，方向與豎直線成30角，要使三條細線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為(g取10 m/s2)(　　) A．0.1 A　　　　　　　　　 B．0.2 A C．0.05 A D．0.01 A 解析：選A. 設線圈半徑為R，通電線圈受到的安培力為每小段導線所受的安培力的合力F＝nBI2πRsin 30，所受重力為G＝n2πRρg，平衡時有：F＝G，nBI2πRsin 30＝n2πRρg，得I＝，代入數(shù)據(jù)得I＝0.1 A，故A正確． 4. 如圖所示，在同一平面內互相絕緣的三根無限長直導線ab、cd、ef圍成一個等邊三角形，三根導線通過的電流大小相等，方向如圖所示，O為等邊三角形的中心，M、N分別為O關于導線ab、cd的對稱點．已知三根導線中的電流形成的合磁場在O點的磁感應強度大小為B1，在M點的磁感應強度大小為B2，若撤去導線ef，而ab、cd中電流不變，則此時N點的磁感應強度大小為(　　) A．B1＋B2　　　　　　　　 B．B1－B2 C. D． 解析：選C.設每根導線中的電流在O點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0，ef、cd中的電流在M點產(chǎn)生的磁感應強度大小都為B0′，則在O點有B1＝B0，在M點有B2＝2B0′＋B0，撤去導線ef后，在N點有BN＝B0＋B0′，聯(lián)立各式可得BN＝，C正確． 5. 如圖所示，蹄形磁鐵用懸線懸于O點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是(　　) A．靜止不動 B．向紙外平動 C．N極向紙外，S極向紙內轉動 D．N極向紙內，S極向紙外轉動 解析：選C.采取轉換研究對象法判斷．在圖示位置，導線左端受磁場力垂直紙面向里，右端受磁場力垂直紙面向外，由牛頓第三定律可知，蹄形磁鐵N極受力垂直紙面向外，S極向里，故C正確． 6. (2018衡陽模擬)如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中有兩根豎直放置的平行粗糙導軌CD、EF，導軌上放一金屬棒MN.現(xiàn)從t＝0時刻起，給金屬棒通以圖示方向的電流且電流強度與時間成正比，即I＝kt，其中k為常量，金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好．下列關于金屬棒的速度v、加速度a隨時間t變化的關系圖象，可能正確的是(　　) 解析：選D.從t＝0時刻起，金屬棒通以電流I＝kt，由左手定則可知，安培力方向垂直紙面向里，使其緊壓導軌，導致金屬棒在運動過程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在減小，當滑動摩擦力小于重力時速度與加速度方向相同，所以金屬棒做加速度減小的加速運動．當滑動摩擦力等于重力時，加速度為零，此時速度達到最大．當安培力繼續(xù)增大時導致加速度方向豎直向上，則出現(xiàn)加速度與速度方向相反，因此做加速度增大的減速運動．v－t圖象的斜率絕對值表示加速度的大小，故選項A、B均錯誤．對金屬棒MN，由牛頓第二定律得mg－μFN＝ma，而FN＝BIL＝BktL，即mg－μBktL＝ma，因此a＝g－t，顯然加速度a與時間t成線性關系，故選項C錯誤，D正確． 二、多項選擇題 7．(2018汕頭模擬)如圖是磁電式電流表的結構，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中a、b兩條導線長均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導線所在處的磁感應強度大小均為B.則(　　) A．該磁場是勻強磁場 B．線圈平面總與磁場方向垂直 C．線圈將順時針轉動 D．a(chǎn)、b導線受到的安培力大小總為BIl 解析：選CD.勻強磁場的磁感應強度應大小處處相等，方向處處相同，由圖可知，選項A錯誤；在圖示的位置，a受向上的安培力，b受向下的安培力，線圈順時針轉動，選項C正確；易知選項B錯誤；由于磁感應強度大小不變，電流大小不變，則安培力大小始終為BIl，選項D正確． 8. 如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導軌間接有電源E，導軌平面與水平面間的夾角θ＝30，金屬桿ab垂直導軌放置，導軌與金屬桿接觸良好．整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中．當磁場方向垂直導軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止狀態(tài)，要使金屬桿能沿導軌向上運動，可以采取的措施是(　　) A．增大磁感應強度B B．調節(jié)滑動變阻器使電流增大 C．增大導軌平面與水平面間的夾角θ D．將電源正負極對調使金屬桿中的電流方向改變 解析：選AB.對金屬桿受力分析，沿導軌方向：－mgsin θ＝0，若想讓金屬桿向上運動，則增大，A、B正確；若增大θ，則mgsin θ增大，C錯誤；若電流反向，則金屬桿受到的安培力反向，D錯誤． 9. (高考海南卷)如圖，兩根平行長直導線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流；a、b、c是導線所在平面內的三點，左側導線與它們的距離分別為、l和3l.關于這三點處的磁感應強度，下列判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)處的磁感應強度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應強度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應強度方向相同 D．b處的磁感應強度為零 解析：選AD.a、c兩點處的磁感應強度是兩導線中電流產(chǎn)生的合磁感應強度，由于a點比c點距離兩導線較近，所以a點處的磁感應強度比c點處的大，A正確．根據(jù)安培定則知，a、c兩處磁感應強度方向相反，C錯誤．b點位于兩導線中間，兩導線在b點產(chǎn)生的磁場大小相等，方向相反，合磁感應強度為零，c處磁感應強度不為零，D正確，B錯誤． 10．(2017高考全國卷Ⅱ)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示．矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉軸．將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內，永磁鐵置于線圈下方．為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉動起來，該同學應將(　　) A．左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉 B．左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉 C．左轉軸上側的絕緣漆刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉 D．左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉 解析：選AD.如果將左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉，則線圈在安培力作用下轉動起來，每轉一周安培力驅動一次，可保證線圈不斷地轉動，A項正確；如果左、右轉軸上下側的絕緣漆均刮掉，不能保證線圈持續(xù)轉動下去，B項錯誤；如果僅左轉軸的上側絕緣漆刮掉，右轉軸的下側絕緣漆刮掉，則線圈中不可能有電流，因此線圈不可能轉動，C項錯誤；如果左轉軸上下側的絕緣漆均刮掉，右轉軸僅下側的絕緣漆刮掉效果與A項相同，因此D項正確． 三、非選擇題 11. 據(jù)報道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示．炮彈(可視為長方形導體)置于兩固定的平行導軌之間，并與軌道壁接觸良好．開始時炮彈在導軌的一端，通以電流后炮彈會被磁力加速，最后從位于導軌另一端的出口高速射出．設兩導軌之間的距離d＝0.10 m，導軌長L＝5.0 m，炮彈質量m＝0.30 kg.導軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示．可以認為，炮彈在軌道內運動時，它所在處磁場的磁感應強度始終為B＝2.0 T，方向垂直于紙面向里．若炮彈出口速度為v＝2.0103 m/s，求通過導軌的電流I.忽略摩擦力與重力的影響． 解析：在導軌通有電流I時，炮彈作為導體受到磁場施 加的安培力為F＝IdB 根據(jù)動能定理有FL＝mv2 聯(lián)立解得I＝ 代入題給數(shù)據(jù)得I＝6.0105 A. 答案：6.0105 A 12．(高考重慶卷)某電子天平原理如圖所示，E形磁鐵的兩側為N極，中心為S極，兩極間的磁感應強度大小均為B，磁極寬度均為L，忽略邊緣效應，一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接，當質量為m的重物放在秤盤上時，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運動(骨架與磁極不接觸)，隨后外電路對線圈供電，秤盤和線圈恢復到未放重物時的位置并靜止，由此時對應的供電電流I可確定重物的質量．已知線圈匝數(shù)為n，線圈電阻為R，重力加速度為g，問： (1)線圈向下運動過程中，線圈中感應電流是從C端還是從D端流出？ (2)供電電流I是從C端還是從D端流入？求重物質量與電流的關系． (3)若線圈消耗的最大功率為P，該電子天平能稱量的最大質量是多少？ 解析：(1)由右手定則知：感應電流從C端流出． (2)設線圈受到的安培力為FA.據(jù)左手定則知：外加電流從D端流入． 由FA＝mg和FA＝2nBIL，得m＝I. (3)設能稱量的最大質量為m0. 由m＝I和P＝I2R，得m0＝. 答案：(1)感應電流從C端流出　(2)從D端流入　m＝I　(3)