2022年度高考物理一輪復習 第九章 磁場 第1講 磁場及其對電流的作用課時達標訓練

2022年度高考物理一輪復習 第九章 磁場 第1講 磁場及其對電流的作用課時達標訓練一、選擇題(15題為單項選擇題，69題為多項選擇題)1用兩根絕緣細線把兩個完全相同的圓形導線環(huán)懸掛起來，讓二者等高平行放置，如圖1所示。當兩導線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時，則有()圖1A兩導線環(huán)相互吸引B兩導線環(huán)相互排斥C兩導線環(huán)間無相互作用力D兩導線環(huán)先吸引后排斥解析通電的導線環(huán)周圍能夠產生磁場，磁場的基本性質是對放入其中的磁體或電流產生力的作用。由于導線環(huán)中通入的電流方向相同，二者同位置處的電流方向完全相同，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，判知兩導線環(huán)應相互吸引，選項A正確。答案A2如圖2所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質絕緣細線水平懸掛，處于垂直紙面水平向里的勻強磁場中，棒中通有由M到N的恒定電流I，細線的拉力不為零，兩細線豎直?，F(xiàn)將勻強磁場磁感應強度B大小保持不變，方向緩慢地轉過90°變?yōu)樨Q直向下，在這個過程中()圖2A細線向紙面內偏轉，其中的拉力一直增大B細線向紙面外偏轉，其中的拉力一直增大C細線向紙面內偏轉，其中的拉力先增大后減小D細線向紙面外偏轉，其中的拉力先增大后減小解析初始狀態(tài)時，金屬棒受重力、拉力和安培力作用而平衡。在磁場方向由垂直紙面向里緩慢地轉過90°變?yōu)樨Q直向下的過程，安培力的大小F安BIL不變，方向由豎直向上變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶?。根?jù)共點力平衡知，細線向紙面內偏轉。因為金屬棒受重力、拉力和安培力作用而平衡，重力和安培力的合力與拉力等值反向，重力和安培力的大小不變，它們之間的夾角由180°變?yōu)?0°，知兩個力的合力一直增大，所以拉力一直增大。故選項A正確。答案A3如圖3所示，銅棒ab長l00.1 m，質量為m0.06 kg，兩端與長為l1 m的輕銅線相連，靜止于豎直平面內，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度B0.5 T，現(xiàn)接通電源，使銅棒中保持有恒定電流通過，銅棒發(fā)生擺動，已知最大偏轉角為37°，則在向上擺動過程中(不計空氣阻力，g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)則()圖3A銅棒的機械能守恒B銅棒的機械能先增大后減小C銅棒中通電電流大小為9 AD銅棒中通電電流大小為4 A解析銅棒在上升過程中，安培力做正功，機械能一直增大，A、B錯誤；由動能定理知W安W重0，即BIl0lsin 37°mgl(1cos 37°)，代入數(shù)值得I4 A。C錯誤，D正確。答案D4(2017·上海楊浦區(qū)模擬)如圖4所示，質量m0.5 kg的通電導體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L1 m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內)。右側回路中，電源的電動勢E8 V、內阻r1 ，額定功率為8 W、額定電壓為4 V的電動機M正常工作。取sin 37°0.6，cos 37°0.8，重力加速度大小g10 m/s2，則磁場的磁感應強度大小為()圖4A2 T B1.73 T C1.5 T D1 T解析電動機M正常工作時的電流I12 A，電源內阻上的電壓UEU8 V4 V4 V，根據(jù)歐姆定律得干路中的電流I4 A，通過導體棒的電流I2II12 A，導體棒受力平衡，有BI2Lmgsin 37°，得B1.5 T，只有選項C正確。答案C5如圖5甲所示，a、b兩平行直導線中通有相同的電流，當兩通電導線垂直圓平面放置于圓周上，且兩導線與圓心連線的夾角為 60°時，圓心處的磁感應強度大小為B。如圖乙所示，c導線中通有與a、b導線完全相同的電流，a、b、c垂直圓平面放置在圓周上，且a、b兩導線與圓心連線的夾角為120°，b、c兩導線與圓心連線的夾角為30°，則此時圓心處的磁感應強度大小為()圖5A.B BBC0 D.B解析當a、b兩導線與圓心連線的夾角為60°時，它們在圓心處的磁感應強度如圖甲所示，設BaBbB1，則有BB1。當a、b兩導線與圓心連線夾角為120°時，如圖乙所示，它們在圓心處的磁感應強度矢量和為BB1，再與c導線在圓心處產生的磁場疊加后磁感應強度矢量和為B1，因此圓心處的磁感應強度大小為B，A選項正確。答案A6如圖6所示，在xOy平面內有兩根平行于y軸水平放置的長直導線，通有沿y軸正方向、大小相同的電流I，兩導線關于y軸對稱，P為x軸上一點，Q為z軸上一點，下列說法正確的是 ()圖6AO點處的磁感應強度為零BP、Q兩點處的磁感應強度方向垂直CP、Q兩點處的磁感應強度方向平行D正電荷從O點沿z軸向上運動不受洛倫茲力作用答案AB7圖7中裝置可演示磁場對通電導線的作用。電磁鐵上、下兩磁極之間某一水平面內固定兩條平行金屬導軌，L是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿。當電磁鐵線圈兩端a、b，導軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動。下列說法正確的是 ()圖7A若a接正極，b接負極，e接正極，f接負極，則L向右滑動B若a接正極，b接負極，e接負極，f接正極，則L向右滑動C若a接負極，b接正極，e接正極，f接負極，則L向左滑動D若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動解析若a接正極，b接負極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負極，由左手定則判定金屬桿所受安培力向左，則L向左滑動，A選項錯誤；同理判定B、D選項正確，C選項錯誤。答案BD8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為B，若保持導體棒中的電流I始終不變，則()圖8A細線偏離豎直方向的夾角最大為30°B細線偏離豎直方向的夾角最大為60°C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解析導體棒靜止時細線與豎直方向夾角設為，根據(jù)平衡有BIdmgtan ，解得30°，根據(jù)對稱性(類比重力場)可知細線與豎直方向夾角最大為260°，選項A錯，B對；類比重力場可知導體棒在經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，經過平衡位置時速度大小設為v，應用動能定理有FL(1cos )mv2，應用向心力公式有FmF，解得Fm2(1)mg，選項D錯，C對。答案BC9如圖9是 “電磁炮”模型的原理結構示意圖。光滑水平金屬導軌M、N的間距L0.2 m，電阻不計，在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小B1×102 T。裝有彈體的導體棒ab垂直放在導軌M、N上的最左端，且始終與導軌接觸良好，導體棒ab(含彈體)的質量m0.2 kg，在導軌M、N間部分的電阻R0.8 ，可控電源的內阻r0.2 。在某次模擬發(fā)射時，可控電源為導體棒ab提供的電流恒為I4×103 A，不計空氣阻力，導體棒ab由靜止加速到4 km/s后發(fā)射彈體，則()圖9A導體棒ab所受安培力大小為1.6×105 NB光滑水平導軌長度至少為20 mC該過程系統(tǒng)產生的焦耳熱為3.2×106 JD該過程系統(tǒng)消耗的總能量為1.76×106 J解析由安培力公式有，F(xiàn)BIL8×104 N，選項A錯誤；彈體由靜止加速到4 km/s，由動能定理知Fxmv2，則軌道長度至少為x20 m，選項B正確；導體棒ab做勻加速運動，由Fma，vat，解得該過程需要時間t1×102 s，該過程中產生焦耳熱QI2(Rr)t1.6×105 J，彈體和導體棒ab增加的總動能Ekmv21.6×106 J，系統(tǒng)消耗總能量EEkQ1.76×106 J，選項C錯誤，D正確。答案BD二、非選擇題10(2017·江蘇泰州模擬)如圖10所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4 m、質量為6×102 kg的通電直導線，電流大小I1 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t0時，B0，則需要多長時間，斜面對導線的支持力為零？(g取10 m/s2)圖10解析斜面對導線的支持力為零時導線的受力如圖所示。由平衡條件得FTcos 37°FFTsin 37°mg兩式聯(lián)立解得F0.8 N由FBIL得B2 T由題意知，B與t的變化關系為B0.4t(T)代入數(shù)據(jù)得t5 s。答案5 s11如圖11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的電流時，彈簧恰好不伸長。g10 m/s2。圖11(1)求勻強磁場的磁感應強度的大小；(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，則彈簧伸長又是多少？解析(1)彈簧恰好不伸長時，ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等，即BILmg解得B0.5 T (2)當大小為0.2 A的電流由a流向b時，ab棒受到兩只彈簧向上的拉力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2kx1BI1Lmg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作用下處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有2kx2mgBI2L聯(lián)立解得x2x13 cm。答案(1)0.5 T(2)3 cm12如圖12所示，位于同一個水平面上的兩根平行金屬導軌，放置在斜向左上、與水平面成角的勻強磁場中，一根質量為m的通有恒定電流I的金屬條在導軌上向右運動。導軌間距離為L，金屬條與導軌間動摩擦因數(shù)為。圖12(1)金屬條以速度v做勻速運動，求磁場的磁感應強度的大?。?2)為了使金屬條盡快運動距離x，可通過改變磁場的方向來實現(xiàn)，求改變磁場方向后，金屬條運動位移x的過程中安培力對金屬條所做的功。解析(1)對金屬條受力分析如圖，F(xiàn)BIL豎直方向平衡有FNFcos mg，水平方向勻速運動有Fsin f0，又fFN聯(lián)立解得B(2)金屬條盡快運動距離x，則加速度最大，對金屬條水平方向應用牛頓第二定律有Fsin fma，又fFN，解得ag由數(shù)學知識可知，a最大時有tan 在此過程中安培力做功WBILsin ·x，解得WBILx答案(1)(2)BILx