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1、(江蘇專版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(二十六)磁場的描述 磁場對電流的作用(含解析)
對點訓(xùn)練:磁感應(yīng)強度、安培定則
1.[多選](2019·揚州月考)中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也”。進(jìn)一步研究表明,地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料,下列說法正確的是( )
A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合
B.地球內(nèi)部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近
C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行
D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用
解析:選ABD 地理南、北極與地
2、磁場的南、北極不重合,有磁偏角,選項A正確;地球內(nèi)部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近,選項B正確;只有在赤道附近,在地球表面的地磁場方向與地面平行,選項C錯誤;根據(jù)帶電粒子在磁場中會受到力的作用可知,地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用,選項D正確。
2.[多選](2018·常熟模擬)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示,下列說法中正確的是( )
A.a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度大小Ba<Bb
B.a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度大小Ba>Bb
C.一通電直導(dǎo)線分別放在a、b兩處,所受的安培力大小一定有Fa<Fb
D.一通電直導(dǎo)線分別放在a、b兩處,所受的安培力大小可能有Fa>Fb
解析:
3、選AD 磁感線越密,磁場越強,故A正確,B錯誤;通電導(dǎo)線放在a、b兩處,但沒有說明導(dǎo)線的方向與磁場的方向的關(guān)系,其所受安培力的大小關(guān)系不確定,故C錯誤,D正確。
3.電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖所示,某時刻電流方向如圖所示。則環(huán)心O處的磁場方向( )
A.向下
B.向上
C.垂直紙面向里
D.垂直紙面向外
解析:選A 對于左右兩個螺線管,由安培定則可以判斷出上方均為磁場北極,下方均為磁場南極,所以環(huán)心O處的磁場方向向下,即A選項正確。
4.[多選]如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b
4、兩點,它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中,外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的合磁感應(yīng)強度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面向外。則( )
A.流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
B.流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
C.流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
D.流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
解析:選AC L1在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等,設(shè)為B1,方向都垂直于紙面向里,而L2在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小設(shè)為B2,方向向里,在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小也為B2,方向向外,規(guī)定向外為
5、正,根據(jù)矢量疊加原理可知B0-B1-B2=B0,B2+B0-B1=B0,可解得:B1=B0,B2=B0,故A、C正確。
5.如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點,O為半圓弧的圓心,∠MOP=90°。在M、P處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有垂直紙面向里、大小相等的恒定電流,這時O點的磁感應(yīng)強度大小為B0。若將P處長直導(dǎo)線移開,則O點的磁感應(yīng)強度的大小為( )
A.B0 B.B0
C.B0 D.B0
解析:選B 根據(jù)安培定則可知,兩導(dǎo)線在O點形成的磁感應(yīng)強度如圖所示,合磁感應(yīng)強度大小為B0。則根據(jù)幾何關(guān)系可知,兩導(dǎo)線單獨形成的磁感應(yīng)強度大
6、小為B0,故B正確,A、C、D錯誤。
對點訓(xùn)練:判定安培力作用下導(dǎo)體的運動
6.如圖所示,把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近,磁鐵的軸線穿過線圈的圓心,且垂直于線圈平面,當(dāng)線圈中通入如圖方向的電流后,線圈的運動情況是( )
A.線圈向左運動 B.線圈向右運動
C.從上往下看順時針轉(zhuǎn)動 D.從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動
解析:選A 將環(huán)形電流等效成一條形磁鐵,根據(jù)異名磁極相互吸引知,線圈將向左運動,選項A正確。也可將左側(cè)條形磁鐵等效成一環(huán)形電流,根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引,反向電流相排斥”,可判斷出線圈向左運動。
7.(2018·江陰模擬)如圖中甲、乙所示,在勻強磁場中,有兩個
7、通電線圈處于如圖所示的位置,則( )
A.從上往下俯視,甲中的線圈順時針轉(zhuǎn)動
B.從上往下俯視,甲中的線圈逆時針轉(zhuǎn)動
C.從上往下俯視,乙中的線圈順時針轉(zhuǎn)動
D.從上往下俯視,乙中的線圈逆時針轉(zhuǎn)動
解析:選D 根據(jù)題圖甲所示,由左手定則可知,線圈各邊所受安培力都在線圈所在平面內(nèi),線圈不會繞OO′軸轉(zhuǎn)動,故A、B錯誤;根據(jù)題圖乙所示,由左手定則可知,線圈左、右兩邊所受安培力分別垂直于紙面向外和向里,線圈會繞OO′軸轉(zhuǎn)動,從上往下俯視,乙中的線圈逆時針轉(zhuǎn)動。故C錯誤,D正確。
8.(2019·南京沖刺練習(xí))劉老師在課堂上做了一個演示實驗:裝置如圖所示,在容器的中心放一個圓柱形電極
8、B,沿容器邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極A,把A和B分別與電源的兩極相連,然后在容器內(nèi)放入液體,將該容器放在磁場中,液體就會旋轉(zhuǎn)起來。王同學(xué)回去后重復(fù)劉老師的實驗步驟,但液體并沒有旋轉(zhuǎn)起來。造成這種現(xiàn)象的原因可能是:該同學(xué)在實驗過程中( )
A.將磁鐵的磁極放反了
B.將直流電源的正負(fù)極接反了
C.使用的電源為50 Hz的交流電源
D.使用的液體為食鹽溶液
解析:選C 老師將該容器放在磁場中,能使液體旋轉(zhuǎn)起來,是在安培力作用下導(dǎo)致的,因此要強調(diào)溶液能導(dǎo)電,且電流方向確定,并有磁場。與磁鐵的磁極是否接反、直流電源正負(fù)是否接反都沒有關(guān)系。而該同學(xué)實驗中的液體不能旋轉(zhuǎn)可能是因為使用了交流電源。
9、
對點訓(xùn)練:安培力作用下的平衡和加速問題
9.如圖,一導(dǎo)體棒ab靜止在U型鐵芯的兩板之間,導(dǎo)體棒在開關(guān)閉合后仍在原位置保持靜止?fàn)顟B(tài)。則按圖示視角( )
A.鐵芯上板為N極
B.導(dǎo)體棒對下板的壓力變大
C.導(dǎo)體棒受到垂直棒向左的安培力
D.導(dǎo)體棒對下板有垂直棒向右的靜摩擦力
解析:選D 由題圖中線圈的繞向,根據(jù)安培定則,可知線圈下面是N極,上面是S極,故導(dǎo)體棒ab位置的磁場方向向上;電流方向是a→b,根據(jù)左手定則,安培力向右;根據(jù)平衡條件,導(dǎo)體棒對下板的壓力不變,但受到向左的靜摩擦力;根據(jù)牛頓第三定律可知,導(dǎo)體棒對下板有垂直棒向右的靜摩擦力。故D正確,A、B、C錯誤。
10.[
10、多選](2019·沭陽月考)在同一光滑斜面上放同一導(dǎo)體棒,如圖所示是兩種情況的剖面圖。它們所在空間有磁感應(yīng)強度大小相等的勻強磁場,但方向不同,一次垂直斜面向上,另一次豎直向上,兩次導(dǎo)體棒分別通有電流I1和I2,都處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知斜面的傾角為θ,則( )
A.I1∶I2=cos θ∶1
B.I1∶I2=1∶1
C.導(dǎo)體棒所受安培力大小之比F1∶F2=sin θ∶cos θ
D.斜面對導(dǎo)體棒的彈力大小之比N1∶N2=cos2 θ∶1
解析:選AD 導(dǎo)體棒受力如圖,根據(jù)共點力平衡得:F1=mgsin θ,N1=mgcos θ;F2=mgtan θ,N2=。所以導(dǎo)體棒所受的安培力之比
11、為:F1∶F2=sin θ∶tan θ=cos θ∶1。斜面對導(dǎo)體棒的彈力大小之比為:N1∶N2=cos2 θ∶1。因為F=BIL,所以I1∶I2=F1∶F2=cos θ∶1。故A、D正確,B、C錯誤。
考點綜合訓(xùn)練
11.(2018·江蘇高考)如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ,間距為d。導(dǎo)軌處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上,距底端的距離為s,導(dǎo)軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流。金屬棒被松開后,以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑,金屬棒中的電流始終保持恒定,重力加速度為g。求下滑到底端的過程中,金屬棒
(1
12、)末速度的大小v;
(2)通過的電流大小I;
(3)通過的電荷量Q。
解析:(1)金屬棒做勻加速直線運動,
根據(jù)運動學(xué)公式有v2=2as
解得v=。
(2)金屬棒所受安培力F安=IdB
金屬棒所受合力F=mgsin θ-F安
根據(jù)牛頓第二定律有F=ma
解得I=。
(3)金屬棒的運動時間t=,
通過的電荷量Q=It
解得Q=。
答案:(1) (2) (3)
12.如圖所示,質(zhì)量為m的金屬棒長為L1,棒兩端與長為L2的細(xì)軟金屬線相連,吊在磁感應(yīng)強度為B、豎直向上的勻強磁場中。當(dāng)金屬棒中通過穩(wěn)恒電流I后,金屬棒向紙外擺動,擺動過程中的最大偏角θ=60°。求:
13、(1)金屬棒中電流大小和方向;
(2)金屬棒在擺動過程中動能的最大值。
解析:(1)金屬棒向紙外擺動,所受的安培力向外,根據(jù)左手定則判斷得知,金屬棒中電流方向水平向右;
金屬棒上擺的過程,根據(jù)動能定理得:
FBL2sin 60°-mgL2(1-cos 60°)=0
又安培力為:FB=BIL1
聯(lián)立解得:I=。
(2)由題意,金屬棒向上擺動的最大偏角θ=60°,根據(jù)對稱性可知,偏角為30°時是其平衡位置,金屬棒受力如圖所示:
則有:G=FBcot 30°
當(dāng)金屬棒偏角是30°時,速度最大,動能最大,由動能定理可得:
Ekm=FBL2sin 30°-mgL2(1-cos 30°)
解得最大動能為:Ekm=mgL2。
答案:(1) 方向水平向右 (2)mgL2