2020高考物理復習 金版教程 第8章第1單元 磁場的描述 磁場對電流的作用練習

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1、限時規(guī)范特訓 (時間：45分鐘　分值：100分) 1．磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，對磁場認識正確的是(　　) A．磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況 B．磁感線總是由N極出發(fā)指向S極 C．某點磁場的方向與放在該點小磁針靜止時N極所指方向一致 D．若在某區(qū)域內(nèi)通電導線不受磁場力的作用，則該區(qū)域的磁感應強度一定為零 解析：某點磁場只有一個方向，不可能出現(xiàn)磁感線相交；在磁體外部磁感線方向由N極指向S極，在磁體內(nèi)部磁感線由S極指向N極；小磁針靜止時N極指向為磁場方向；在某一區(qū)域內(nèi)通電導線不受磁場力，導線可能和磁場方向平行，該區(qū)域磁感應強度不一定為零． 答案：C 2.[2020·濮陽

2、一模]處于紙面內(nèi)的一段直導線長L＝1 m，通有I＝1 A的恒定電流，方向如圖所示．將導線放在勻強磁場中，它受到垂直于紙面向外的大小為F＝1 N的磁場力作用．據(jù)此(　　) A．能確定磁感應強度的大小和方向 B．能確定磁感應強度的方向，不能確定它的大小 C．能確定磁感應強度的大小，不能確定它的方向 D．磁感應強度的大小和方向都不能確定 解析： 由B＝可知水平向左的磁感應強度的分量為1 T，無法確定沿電流方向的磁感應強度的分量，由矢量合成可知無法確定磁感應強度的方向；僅知道F的方向，無法用左手定則判斷磁感應強度的方向．故選D. 答案：D 3．質量為m的通電細桿放在傾角為θ的導軌上，導軌

3、的寬度為d，桿與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，有電流通過桿，桿恰好靜止于導軌上，在如圖所示的A、B、C、D四個圖中，桿與導軌間的摩擦力一定不為零的是 (　　) 解析：選項A中通電細桿所受的安培力水平向右，選項B中通電細桿所受安培力豎直向上，這兩種情況下，如果沒有摩擦力，通電細桿都可以靜止在導軌上，選項C中通電細桿所受安培力方向豎直向下，選項D中通電細桿所受安培力方向水平向左，這兩種情況下，如果沒有摩擦力，通電細桿均不能靜止，故選項C、D正確． 答案：CD 4．在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等

4、的恒定電流，方向如圖所示．過c點的導線所受安培力的方向 (　　) A．與ab邊平行，豎直向上　B．與ab邊平行，豎直向下 C．與ab邊垂直，指向左邊 D．與ab邊垂直，指向右邊 解析：根據(jù)安培定則，a、b在c處產(chǎn)生的磁場分別為垂直于ac連線斜向下和垂直于bc連線斜向下，并且大小相等，由平行四邊形定則可確定c處合磁場方向向下，又根據(jù)左手定則，可判定c處直導線所受安培力方向垂直于ab邊，指向左邊，所以C項正確. 答案：C 5．如圖所示，P、Q是圓筒形螺線管中兩根平行于軸線放置的軟鐵棒，當開關S閉合時，軟鐵棒將(　　) A．靜止不動 B．相互吸引，

5、同時發(fā)生轉動 C．相互排斥 D．相互吸引 解析：當開關S閉合時，軟鐵棒將被磁化，上端都被磁化為N極，下端都被磁化為S極，同性磁極相斥，所以兩軟鐵棒將相互排斥． 答案：C 6．[2020·嘉興月考]如圖所示，長為3l的直導線折成三段做成正三角形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B，當在該導線中通以電流為I的電流時，該通電導線受到的安培力大小為(　　) A. 2BIl B. BIl C. BIl D. 0 解析：導線AB段和BC段的有效長度為2lsin30°＝l，所以該通電導線受到的安培力大小為F＝BIl＋BIl＝2BIl，選項A正確． 答案：A

6、7.如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導體棒，當導體棒中通以方向如右圖所示的電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是(　　) A．彈簧長度將變長 B．彈簧長度將變短 C．F1＞F2 D．F1＜F2 解析：導體棒受到的安培力方向斜向右下方，由牛頓第三定律可知磁鐵受到的磁場力斜向左上方，電流對磁鐵的磁場力的豎直分量使條形磁鐵對臺秤壓力減小，故知：F1＞F2，電流對磁鐵的磁場力的水平分量使磁鐵左移，故彈簧長度將變短，B、C正確． 答案：BC 8.如右圖所示，用三條細線懸掛的水平圓

7、形線圈共有n匝，線圈由粗細均勻、單位長度的質量為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(　　) A．0.1 A B．0.2 A C．0.05 A D．0.01 A 解析：設線圈半徑為R，通電導線受到的安培力F＝nBI2πR， 所受重力為G＝n2πRρg， 平衡時有：Fsin30°＝G nBI2πRsin 30°＝n2πRρg， 得I＝，代入數(shù)據(jù)

8、得I＝0.1 A．故A正確． 答案：A 9．如下圖甲所示，電流恒定的通電直導線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導軌上，電流方向由M指向N，在兩導軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向為磁感應強度的正方向，當t＝0時導線恰好靜止．若磁感應強度B按如下圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) A．在最初的一個周期內(nèi)，導線在導軌上做往復運動 B．在最初的一個周期內(nèi)，導線一直向左運動 C．在最初的半個周期內(nèi)，導線的加速度先增大后減小 D．在最初的半個周期內(nèi)，導線的速度先增大后減小 解析：由安培力的表達式F＝BIL結合圖乙可知，安培力F在一個周期內(nèi)隨磁感應強度B的變化

9、而變化，在前周期內(nèi)，安培力F方向不變，大小變小，加速度方向不變，大小變小，由于初速度為零，所以在水平方向上做變加速直線運動；在周期到周期內(nèi)，磁場方向改變，安培力方向改變，加速度方向改變，速度減小，至周期時速度減小到零，所以D正確；而后在周期到周期內(nèi)，MN反向加速，在一個周期結束時又回到原來的位置，即做往復運動，所以A正確． 答案：AD 10．如圖所示，有兩根長為L、質量為m的細導體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當兩細棒中均通以電流大小為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關于b的電流在

10、a處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度的說法正確的是 (　　) A．方向向上 B．大小為 C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應強度，可使b上移 D．若使b下移，a將不能保持靜止 解析：由安培定則可知b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度方向向上，A正確．A的受力如圖甲所示． tan45°＝＝，所以B＝，B錯．b無論上移還是下移，b在a處的磁感應強度均減小．若上移，a的受力如圖乙所示．上移過程中FN逐漸減小，F(xiàn)安先減小后增大，故C正確．若使b下移，同理可分析a將不能保持靜止，D正確． 答案：ACD 11.如圖所示，將長為50 cm、質量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的

11、彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直于紙面向里的勻強磁場中，當金屬棒中通以0.4 A電流時，彈簧恰好不伸長，求： (1)勻強磁場的磁感應強度是多大？ (2)當金屬棒中通過大小為0.2 A，方向由a到b的電流時，彈簧伸長1 cm，如果電流方向由b到a，而電流大小不變，彈簧伸長又是多少？ 解析：(1)當ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等時，彈簧不伸長，由BIL＝mg可得出磁感應強度：B＝＝ T＝0.49 T (2)當大小為0.2 A的電流由a流向b時，ab棒受到兩根彈簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用，處于平衡狀態(tài)． 根據(jù)平衡條件有：2kx1＝mg－

12、BI1L① 當電流反向后，ab棒在兩個彈簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用下處于平衡，有：2kx2＝mg＋BI2L② ①②兩式相除并整理，得彈簧伸長x2為： x2＝x1 ＝×1 cm ＝3 cm. 答案：(1)0.49 T　(2)3 cm 12．如圖所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4 m、質量為6×10－2 kg的通電直導線，電流大小I＝1 A、方向垂直于紙面向外，導線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁感應強度每秒增加0.4 T、方向豎直向上的磁場中，設t＝0時，B＝0，求需要幾秒，斜面對導線的支持力為零？(g取10 m/s2) 解析

13、： 斜面對導線支持力為零時導線受力如圖所示．由圖知FTcos37°＝F FTsin37°＝mg解得：F＝＝0.8 N. 由F＝BIL得： B＝＝ T＝2 T， 由B＝0.4t T得t＝5 s. 13.如圖所示，導體桿ab的質量為m，電阻為R，放置在與水平成θ角的傾斜金屬導軌上，導軌間距為d，電阻不計，系統(tǒng)處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為B，電池內(nèi)阻不計． 求：(1)若導軌光滑，電源電動勢E多大時能使導體桿靜止在導軌上？ (2)若桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，且不通電時導體不能靜止在導軌上，則要使桿靜止在導軌上，電源的電動勢應多大？ 解析：(1)將空間立體圖改畫為如圖所示的側視圖，并對桿進行受力分析，由平衡條件得F－Nsinθ ＝ 0，Ncosθ－mg＝0，而F＝BId＝ Bd 由以上三式解得 E＝ (2)有兩種可能性：一種是E偏大，I偏大，F(xiàn)偏大，導體桿有上滑趨勢，摩擦力f沿斜面向下，選沿斜面向上為正方向，根據(jù)平衡條件有 Fcosθ－mgsinθ－μ(mgcosθ＋ Fsinθ)＝0 根據(jù)安培力公式有F＝Bd 以上兩式聯(lián)立解得E1＝. 另一種可能是E偏小，摩擦力f沿斜面向上，同理可得 E2＝ 綜上所述，電池電動勢的取值范圍是 ≤E≤.