2019屆高考物理一輪復習 第九章 磁場 第1講 磁場的描述 磁場對電流的作用作業(yè) 新人教版.doc

第1講 磁場的描述 磁場對電流的作用課時作業(yè)單獨成冊方便使用基礎題組一、單項選擇題1關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A安培力的方向可以不垂直于直導線B安培力的方向總是垂直于磁場的方向C安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關D將直導線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕觯焊鶕?jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流I和磁場B確定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，選項A錯誤，B正確；當電流I的方向平行于磁場B的方向時，直導線受到的安培力為零，當電流I的方向垂直于磁場B的方向時，直導線受到的安培力最大，可見，安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角有關，選項C錯誤；如圖所示，電流I和磁場B垂直，直導線受到的安培力FBIL，將直導線從中點折成直角，分段研究導線受到的安培力，電流I和磁場B垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導線受到的安培力的合力為FBIL，選項D錯誤答案：B2(2017高考上海卷)如圖，一導體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間電鍵閉合后導體棒受到的安培力方向()A向上B向下C向左 D向右解析：根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向由ab，由左手定則可知導體棒受到的安培力方向向右，選項D正確答案：D3(2018湖南師大附中月考)如圖所示，兩根平行放置、長度均為L的直導線a和b，放置在與導線所在平面垂直的勻強磁場中當a導線通有電流大小為I、b導線通有電流大小為2I，且電流方向相反時，a導線受到的磁場力大小為F1，b導線受到的磁場力大小為F2，則a通電導線的電流在b導線處產(chǎn)生的磁感應強度大小為()A.B.C. D.解析：a、b導線中電流方向相反，兩導線之間的磁場力為斥力，設大小為F，對a有F1FBIL，對b有F2F2BIL，解得F2F1F2，對于導線b，F(xiàn)2F1F2B2IL，解得B，故C正確答案：C4如圖所示，用天平測量勻強磁場的磁感應強度下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()解析：由題圖可知，A圖中線圈回路在磁場中的有效長度L最長，由FnBIL可知，磁場發(fā)生相同微小變化的前提下，A中安培力的變化量最大，最容易失去平衡，A正確答案：A5如圖所示，兩平行光滑金屬導軌CD、EF間距為L，與電動勢為E0的電源相連，質量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導軌放置構成閉合回路，回路平面與水平面成角，回路其余電阻不計為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強磁場磁感應強度的最小值及其方向分別為()A.，水平向右B.，垂直于回路平面向上C.，豎直向下D.，垂直于回路平面向下解析：對金屬棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如圖所示由圖看出，當安培力沿斜面向上時，有最小值，此時磁感應強度的方向是垂直于回路平面向下安培力的最小值FAmgsin ，故磁感應強度的最小值B，根據(jù)歐姆定律，有E0IR，故B.故選項D正確答案：D二、多項選擇題6(2018河南重點中學聯(lián)考)如圖所示，將長度為L的直導線放置在y軸上，當通以大小為I、沿y軸負方向的電流后，測得其受到的安培力大小為F、方向沿x軸正方向，則勻強磁場的磁感應強度可能為()A沿z軸正方向，大小為B在xOy平面內(nèi)，大小為C在zOy平面內(nèi)，大小為D在zOy平面內(nèi)，大小為解析：已知電流沿y軸負方向，安培力方向沿x軸正方向，根據(jù)左手定則結合選項判斷得知勻強磁場的磁感應強度在zOy平面內(nèi)，設磁場與導線的夾角為，則0<90，當90時，由FBILsin 可知，B有最小值為Bmin，當0<<90，B>，所以B和B是可能的，故A、B錯誤，C、D正確答案：CD7如圖所示，質量為m、長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于O、O，并處于勻強磁場中當導線中通以沿x正方向的電流I，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為，則磁感應強度方向和大小可能為()Az軸正向，tan By軸正向，Cz軸負向，tan D沿懸線向上，sin 解析：如果B方向沿z軸正向，則安培力方向沿y軸負向，直導線所受三力合力不可能為零，A錯誤；如果B方向沿y軸正向，則安培力方向豎直向上，當安培力BILmg時，可以平衡，此時B，B正確；如果B方向沿z軸負向，則安培力方向沿y軸正向，直導線所受三力平衡時安培力BILmgtan ，此時Btan ，C正確；如果B方向沿懸線向上，則安培力方向垂直于細線的方向向內(nèi)，直導線所受三力不可能平衡，D錯誤答案：BC8(2018江西百校聯(lián)盟大聯(lián)考)如圖所示，兩平行金屬導軌PQ、MN間距為L，與電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源相連，重力為G、電阻為R的金屬棒ab垂直于導軌放置構成閉合回路，回路平面與水平面成角，回路其余電阻不計現(xiàn)在加上勻強磁場使ab棒保持靜止，設回路中電流為I，則所加磁場的磁感應強度()A大小可能為B最小為C若磁場豎直向下，磁感應強度大小為D若磁場水平向右，磁感應強度大小為解析：當金屬棒ab受到沿斜面向上的安培力來平衡重力分力Gsin 時，所加磁場的磁感應強度最小為，選項A錯誤，B正確；若磁場豎直向下，金屬棒受到的安培力水平向右，根據(jù)受力平衡有Gsin BILcos ，磁感應強度B，故選項C錯誤；若磁場水平向右，金屬棒受到的安培力豎直向上，用以平衡重力，有GBIL，此時的磁感應強度B，故選項D正確答案：BD能力題組一、選擇題9(2018江蘇連云港模擬)如圖甲所示，一個條形磁鐵P固定在水平桌面上，以P的右端點為原點，中軸線為x軸建立一維坐標系一個靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，設Q與x軸之間的夾角為.實驗測得sin 與x之間的關系如圖乙所示已知該處地磁場方向水平，磁感應強度大小為B0.下列說法正確的是()AP的右端為S極BP的中軸線與地磁場方向平行CP在x0處產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0Dx0處合磁場的磁感應強度大小為2B0解析：當x趨向無窮大時，小磁針所指的方向為地磁場的方向，所以根據(jù)題圖可知，x趨向無窮大時，sin 趨向1，則趨向90，即小磁針的方向與x軸的方向垂直，所以x軸正方向向東當x非常小時，小磁針的N極沿x軸正方向，即向東由題圖甲可知，開始時小磁針N極背離O點，所以P右端的磁極是N極，故A錯誤；由以上的分析可知，P的中軸線沿東西方向，與地磁場方向垂直，故B錯誤；由題圖乙可知，x0處sin ，則45，P在x0處產(chǎn)生的磁感應強度大小BP滿足tan 45，所以BPB0，C正確；x0處合磁場的磁感應強度大小為BB0，故D錯誤答案：C10.如圖所示，兩平行導軌ab、cd豎直放置在勻強磁場中，勻強磁場方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導軌上，使其水平且始終與導軌保持良好接觸現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I，同時釋放金屬棒PQ使其運動已知電流I隨時間變化的關系為Ikt(k為常數(shù)，k>0)，金屬棒PQ與導軌間的動摩擦因數(shù)一定以豎直向下為正方向，則下面關于金屬棒PQ的速度v、加速度a隨時間變化的關系圖像中，可能正確的是()解析：因為開始時金屬棒PQ加速度方向向下，與速度方向相同，做加速運動，加速度逐漸減小，即做加速度逐漸減小的變加速運動，然后加速度方向向上，加速度逐漸增大，做加速度逐漸增大的變減速運動，故A錯誤，B正確；根據(jù)牛頓第二定律得，金屬棒PQ的加速度a，fNFABILBLkt，聯(lián)立解得加速度ag，與時間成線性關系，故C錯誤；t0時刻無電流，無安培力，只有重力，加速度豎直向下，為正值，故D錯誤答案：B11(多選)有一根質量為m、長度為d的通有水平向里的電流I的導體棒，被長度為L的輕質絕緣細線懸掛在天花板上，在此空間加上豎直向下的勻強磁場，磁場的磁感應強度大小B，若保持導體棒中的電流I始終不變，則()A細線偏離豎直方向的夾角最大為30B細線偏離豎直方向的夾角最大為60C在導體棒擺動過程中細線上拉力最大為2(1)mgD在導體棒擺動過程中細線上拉力最大為mg解析：磁場方向豎直向下，導體棒受到水平向左的安培力，導體棒向左擺起，導體棒擺到最大高度時，由動能定理有BIdLsin mgL(1cos )00，解得60，A錯誤，B正確當導體棒處于平衡狀態(tài)時，根據(jù)平衡條件有BIdmgtan ，解得30，類比重力場可知導體棒在經(jīng)過平衡位置時細線上拉力最大，設為Fm，重力和安培力的合力為F，經(jīng)過平衡位置時速度大小設為v，應用動能定理有BIdLsin mgL(1cos )mv2，應用向心力公式有FmF，解得Fm2(1)mg，C正確，D錯誤答案：BC二、非選擇題12(2016高考全國卷)某同學用圖中所給器材進行與安培力有關的實驗兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導軌的正上方，S極位于兩導軌的正下方，一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直(1)在圖中畫出連線，完成實驗電路要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(2)為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：A適當增加兩導軌間的距離B換一根更長的金屬棒C適當增大金屬棒中的電流其中正確的是_(填入正確選項前的標號)解析：(1)實物連線如圖所示(2)根據(jù)公式FBIL可得，適當增加導軌間的距離或者增大電流，可增大金屬棒受到的安培力，根據(jù)動能定理得，F(xiàn)xmgxmv2，則金屬棒離開導軌時的動能變大，即離開導軌時的速度變大，A、C正確；若換用一根更長的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長度即導軌間的寬度不變，安培力F不變，棒的質量變大，速度v變小，B錯誤答案：(1)圖見解析(2)AC13(2018湖北武漢模擬)如圖所示，水平導軌間距為L0.5 m，導軌電阻忽略不計；導體棒ab的質量m1 kg，電阻R00.9 ，與導軌接觸良好；電源電動勢E10 V，內(nèi)阻r0.1 ，電阻R4 ；外加勻強磁場的磁感應強度B5 T，方向垂直于ab，與導軌平面成53角；ab與導軌間動摩擦因數(shù)為0.5(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，定滑輪摩擦不計，線對ab的拉力為水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab處于靜止狀態(tài)已知sin 530.8，cos 530.6.求：(1)通過ab的電流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小和方向；(3)重物重力G的取值范圍解析：(1)由閉合電路歐姆定律可得，通過ab的電流IA2 A，方向由a到b；(2) ab受到的安培力FBIL520.5 N5 N，方向斜向左上方與水平方向成37角(3) ab受力如圖所示，最大靜摩擦力fmax(mgFcos 53)3.5 N由平衡條件得：當最大靜摩擦力方向向右時TFsin 53fmax0.5 N，當最大靜摩擦力方向向左時TFsin 53fmax7.5 N由于重物平衡，故TG則重物重力的取值范圍為0.5 NG7.5 N.答案：(1)2 A方向由a向b(2)5 N方向斜向左上方與水平面成37角(3)0.5 NG7.5 N