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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場的描述 磁場對電流的作用課時作業(yè)22(含解析)
1.(xx沈陽市協(xié)作校期中聯(lián)考)地球是一個大磁體:①在地面上放置一個小磁鐵,小磁鐵的南極指向地磁場的南極;②地磁場的北極在地理南極附近;③赤道附近地磁場的方向和地面平行;④北半球地磁場方向相對地面是斜向上的;⑤地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的.以上關(guān)于地磁場的描述正確的是( )
A.①②④ B.②③④
C.①⑤ D.②③
答案:D 解析:地球本身是一個巨大的磁體,地磁北極在地理南極附近,地磁南極在地理北極附近;北半球的磁場斜向下,南半球磁場斜向上,赤道處的磁場與地面平行.
2.(xx上海七校聯(lián)考)如圖所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況(只標(biāo)出了部分磁感線的方向),以O(shè)點(diǎn)(圖中白點(diǎn))為坐標(biāo)原點(diǎn),沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化最有可能為( )
答案:C 解析:由磁感線的疏密可判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,磁感線越密的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,C正確.
3.(xx天津模擬)如圖所示,一個邊長為L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.若通以圖示方向的電流(從A點(diǎn)流入,從C點(diǎn)流出),電流為I,則金屬框受到的磁場力為( )
A.0 B.ILB
C.ILB D.2ILB
答案:B 解析:可以把正三角形金屬框看做兩根導(dǎo)線并聯(lián),且兩根導(dǎo)線中的總電流等于I,由安培力公式可知,金屬框受到的磁場力為ILB,B項(xiàng)正確.
4.(多選)如圖所示,在xOy平面內(nèi)有兩根平行y軸水平放置的長直導(dǎo)線,通有沿y軸正方向大小相同的電流I,兩導(dǎo)線關(guān)于y軸對稱,P為x軸上一點(diǎn),Q為z軸上一點(diǎn),下列說法正確的是( )
A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零
B.P、Q兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直
C.P、Q兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行
D.正電荷從O點(diǎn)沿z軸向上運(yùn)動不受洛倫茲力作用
答案:AB 解析:由安培定則及矢量合成法則知,兩導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,則合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,選項(xiàng)A正確;在Q點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左,在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向上,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C錯誤;由左手定則知,正電荷從O點(diǎn)沿z軸向上運(yùn)動受沿y軸正向的洛倫茲力,選項(xiàng)D錯誤.
5.如圖所示,條形磁鐵放在光滑斜面上,用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡,A為水平放置的直導(dǎo)線的截面,導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1;當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時,磁鐵對斜面的壓力為FN2,則下列關(guān)于磁鐵對斜面壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是( )
A.FN1
FN2,彈簧的伸長量增大
D.FN1>FN2,彈簧的伸長量減小
答案:C 解析:在題圖中,由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)至S極,所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線,其方向是斜向左下方的,導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外時,由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力,由牛頓第三定律可知磁鐵所受導(dǎo)線A的作用力的方向是斜向左上方,所以磁鐵對斜面的壓力減小,即FN1>FN2;同時,由于導(dǎo)線A比較靠近N極,安培力的方向與斜面的夾角小于90,所以導(dǎo)線A對磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力,使得彈簧彈力增大,可知彈簧的伸長量增大,C正確.
6.(xx北京四中高三模擬)如圖所示,A、B、C是等邊三角形的三個頂點(diǎn),O是A、B連線的中點(diǎn).以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),A、B連線為x軸,O、C連線為y軸,建立坐標(biāo)系.過A、B、C、O四個點(diǎn)各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等、方向向里的電流,則過O點(diǎn)的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向?yàn)? )
A.沿y軸正方向 B.沿y軸負(fù)方向
C.沿x軸正方向 D.沿x軸負(fù)方向
答案:A 解析:導(dǎo)線A、B在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,所以O(shè)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為導(dǎo)線C在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度,方向沿x軸負(fù)方向,由左手定則可知O點(diǎn)導(dǎo)線受力沿y軸正方向.
7.如圖所示,兩根平行放置、長度均為L的直導(dǎo)線a和b,放置在與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)a導(dǎo)線通有電流強(qiáng)度為I,b導(dǎo)線通有電流強(qiáng)度為2I,且電流方向相反時,a導(dǎo)線受到磁場力大小為F1,b導(dǎo)線受到的磁場力大小為F2,則a通電導(dǎo)線的電流在b導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為( )
A. B.
C. D.
答案:C 解析:a、b電流方向相反,兩導(dǎo)線之間的磁場力為斥力,設(shè)大小為F,對a有F1=F+BIL,對b有F2=F+2BIL,解得F=2F1-F2,對于導(dǎo)線b,F(xiàn)=2F1-F2=B′2IL,解得B′=,選項(xiàng)C正確.
8.(xx汕頭模擬)如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu),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(dǎo)線長均為l,通以圖示方向的電流I,兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.則( )
A.該磁場是勻強(qiáng)磁場
B.線圈平面總與磁場方向垂直
C.線圈將逆時針轉(zhuǎn)動
D.a(chǎn)、b導(dǎo)線受到的安培力大小總為BIl
答案:D 解析:勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)大小處處相等,方向處處相同,由圖可知,選項(xiàng)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(zhuǎn)動,選項(xiàng)C錯誤;易知選項(xiàng)B錯誤;由于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,電流大小不變,則安培力大小始終為BIl,選項(xiàng)D正確.
9.(xx河北石家莊質(zhì)檢)(多選)如圖所示,水平長直導(dǎo)線MN中通以M到N方向的恒定電流,用兩根輕質(zhì)絕緣細(xì)線將矩形線圈abcd懸掛在其正下方.開始時線圈內(nèi)不通電流,兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T,當(dāng)線圈中通過的電流為I時,兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T′.下列說法正確的是( )
A.線圈中通過的電流方向?yàn)閍→d→c→b→a
B.線圈中通過的電流方向?yàn)閍→b→c→d→a
C.當(dāng)線圈中電流變?yōu)镮時,兩細(xì)線內(nèi)的張力均為零
D.當(dāng)線圈中電流變?yōu)镮時,兩細(xì)線內(nèi)的張力均為零
答案:BC 解析:線圈不通電流時,由力的平衡有2T=mg,當(dāng)通過的電流為I時,張力減小為T′,由安培定則知通電導(dǎo)線MN在ab處產(chǎn)生的磁場比dc處強(qiáng),則可判知ab上必受向上的安培力,且大于cd上所受向下的安培力,再結(jié)合左手定則判斷電流順時針流動,所以A項(xiàng)錯,B項(xiàng)正確.當(dāng)兩細(xì)線內(nèi)張力均為T′時,BabIL-BcdIL+2T′=mg,當(dāng)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為零時,BabI′L-BcdI′L=mg,且又知2T=mg,聯(lián)立以上方程得I′=I,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯.
10.(多選)如圖所示,在傾角為α的光滑斜面上,水平放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒,當(dāng)通以圖示方向電流I時,欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場,當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中,下列說法中正確的是( )
A.此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大
B.此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大
C.此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為
D.此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為
答案:AC 解析:導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài),當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中,安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上,導(dǎo)體棒受力的動態(tài)變化如圖所示,則由圖知安培力逐漸增大,即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大,A正確,B錯誤;剛開始安培力F最小,有sin α=,所以此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為,C正確;最后安培力最大,有F=mg,即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為,D錯誤.
11.(xx山東名校質(zhì)檢)如圖所示,一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個固定的光滑圓形導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)軌平行且間距為L,導(dǎo)軌處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)導(dǎo)體棒中通一自右向左的電流I時,導(dǎo)體棒靜止在與豎直方向成37角的導(dǎo)軌上,取sin 37=0.6,cos 37=0.8,求:
(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;
(2)每個圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小FN.
答案:(1) (2)mg
解析:(1)從左向右看,受力分析如圖所示.由平衡條件得:tan 37=F安/mg,F(xiàn)安=BIL,
解得:B=.
(2)設(shè)兩導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒支持力為2FN,別有2FNcos 37=mg,解得FN=mg.
即每個圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小為mg.
12.如圖所示,水平導(dǎo)軌間距為L=0.5 m,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì);導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=1 kg,電阻R0=0.9 Ω,與導(dǎo)軌接觸良好;電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻r=0.1 Ω,電阻R=4 Ω;外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5 T,方向垂直于ab,與導(dǎo)軌平面成α=53角;ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ=0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),定滑輪摩擦不計(jì),線對ab的拉力為水平方向,取重力加速度g=10 m/s2,ab處于靜止?fàn)顟B(tài).已知sin 53=0.8,cos 53=0.6.求:
(1)通過ab的電流大小和方向;
(2)ab受到的安培力大?。?
(3)重物重力G的取值范圍.
答案:(1)2 A 方向?yàn)閍到b (2)5 N
(3)0.5 N≤G≤7.5 N
解析:(1)I==2 A,方向?yàn)閍到b
(2)F=BIL=5 N
(3)受力分析如圖,則fm=μ(mg-Fcos 53)=3.5 N
當(dāng)最大靜摩擦方向向右時,F(xiàn)T=Fsin 53-fm=0.5 N
當(dāng)最大靜摩擦方向向左時,F(xiàn)T=Fsin 53+fm=7.5 N
所以0.5 N≤G≤7.5 N.
13.(xx蘇州模擬)如圖所示為一電流表的原理示意圖.質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連,絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外.與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù),MN的長度大于.當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時,MN與矩形區(qū)域的cd邊重合,當(dāng)MN中有電流通過時,指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度.
(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時,彈簧伸長多少?(重力加速度為g)
(2)若要電流表正常工作,MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接?
(3)若k=2.0 N/m,=0.20 m,=0.050 m,B=0.20 T,此電流表的量程是多少?(不計(jì)通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)
(4)若將量程擴(kuò)大2倍,磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻螅?
答案:(1) (2)M端 (3)2.5 A (4)0.10 T
解析:(1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時,彈簧的伸長量為Δx,則有mg=kΔx,①
解得:Δx=.②
(2)為使電流表正常工作,作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下,因此M端應(yīng)接正極.
(3)設(shè)電流表滿偏時通過MN的電流強(qiáng)度為Im,則有
BIm+mg=k(+Δx),③
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得Im=2.5 A.④
(4)設(shè)量程擴(kuò)大后,磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽′,則有
2B′Im+mg=k(+Δx),⑤
解得:B′=.⑥
代入數(shù)據(jù)得:B′=0.10 T.
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