2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 第1講 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用練習(xí) 魯科版.doc

第1講 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課時(shí)作業(yè)單獨(dú)成冊(cè)方便使用 基礎(chǔ)題組一、單項(xiàng)選擇題1關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是()A安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向C安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)D將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半解析：根據(jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流I和磁場(chǎng)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(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)電流I的方向平行于磁場(chǎng)B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力為零，當(dāng)電流I的方向垂直于磁場(chǎng)B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力最大，可見(jiàn)，安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如圖所示，電流I和磁場(chǎng)B垂直，直導(dǎo)線受到的安培力FBIL，將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，分段研究導(dǎo)線受到的安培力，電流I和磁場(chǎng)B垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導(dǎo)線受到的安培力的合力為FBIL，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：B2(2017高考上海卷)如圖，一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間電鍵閉合后導(dǎo)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(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項(xiàng)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(zhǎng)度均為L(zhǎng)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(chǎng)中當(dāng)a導(dǎo)線通有電流大小為I、b導(dǎo)線通有電流大小為2I，且電流方向相反時(shí)，a導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力大小為F1，b導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)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.解析：a、b導(dǎo)線中電流方向相反，兩導(dǎo)線之間的磁場(chǎng)力為斥力，設(shè)大小為F，對(duì)a有F1FBIL，對(duì)b有F2F2BIL，解得F2F1F2，對(duì)于導(dǎo)線b，F(xiàn)2F1F2B2IL，解得B，故C正確答案：C4如圖所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)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(chǎng)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(chǎng)中的有效長(zhǎng)度L最長(zhǎng)，由FnBIL可知，磁場(chǎng)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(dǎo)軌CD、EF間距為L(zhǎng)，與電動(dòng)勢(shì)為E0的電源相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成角，回路其余電阻不計(jì)為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)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(duì)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(dāng)安培力沿斜面向上時(shí)，有最小值，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度的最小值B，根據(jù)歐姆定律，有E0IR，故B.故選項(xiàng)D正確答案：D二、多項(xiàng)選擇題6(2018河南重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，將長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線放置在y軸上，當(dāng)通以大小為I、沿y軸負(fù)方向的電流后，測(cè)得其受到的安培力大小為F、方向沿x軸正方向，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(fù)方向，安培力方向沿x軸正方向，根據(jù)左手定則結(jié)合選項(xiàng)判斷得知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在zOy平面內(nèi)，設(shè)磁場(chǎng)與導(dǎo)線的夾角為，則0<90，當(dāng)90時(shí)，由FBILsin 可知，B有最小值為Bmin，當(dāng)0<<90，B>，所以B和B是可能的，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確答案：CD7如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為，則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為 ()Az軸正向，tan By軸正向，Cz軸負(fù)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(fù)向，直導(dǎo)線所受三力合力不可能為零，A錯(cuò)誤；如果B方向沿y軸正向，則安培力方向豎直向上，當(dāng)安培力BILmg時(shí)，可以平衡，此時(shí)B，B正確；如果B方向沿z軸負(fù)向，則安培力方向沿y軸正向，直導(dǎo)線所受三力平衡時(shí)安培力BILmgtan ，此時(shí)Btan ，C正確；如果B方向沿懸線向上，則安培力方向垂直于細(xì)線的方向向內(nèi)，直導(dǎo)線所受三力不可能平衡，D錯(cuò)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(dǎo)軌PQ、MN間距為L(zhǎng)，與電動(dòng)勢(shì)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(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成角，回路其余電阻不計(jì)現(xiàn)在加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)使ab棒保持靜止，設(shè)回路中電流為I，則所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度()A大小可能為B最小為C若磁場(chǎng)豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D若磁場(chǎng)水平向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為解析：當(dāng)金屬棒ab受到沿斜面向上的安培力來(lái)平衡重力分力Gsin 時(shí)，所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小為，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若磁場(chǎng)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(yīng)強(qiáng)度B，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若磁場(chǎng)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(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，故選項(xiàng)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(gè)條形磁鐵P固定在水平桌面上，以P的右端點(diǎn)為原點(diǎn)，中軸線為x軸建立一維坐標(biāo)系一個(gè)靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，設(shè)Q與x軸之間的夾角為.實(shí)驗(yàn)測(cè)得sin 與x之間的關(guān)系如圖乙所示已知該處地磁場(chǎng)方向水平，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.下列說(shuō)法正確的是()AP的右端為S極BP的中軸線與地磁場(chǎng)方向平行CP在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0Dx0處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B0解析：當(dāng)x趨向無(wú)窮大時(shí)，小磁針?biāo)傅姆较驗(yàn)榈卮艌?chǎng)的方向，所以根據(jù)題圖可知，x趨向無(wú)窮大時(shí)，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(dāng)x非常小時(shí)，小磁針的N極沿x軸正方向，即向東由題圖甲可知，開(kāi)始時(shí)小磁針N極背離O點(diǎn)，所以P右端的磁極是N極，故A錯(cuò)誤；由以上的分析可知，P的中軸線沿東西方向，與地磁場(chǎng)方向垂直，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，x0處sin ，則45，P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小BP滿足tan 45，所以BPB0，C正確；x0處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BB0，故D錯(cuò)誤答案：C10.如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab、cd豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上，使其水平且始終與導(dǎo)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(shí)釋放金屬棒PQ使其運(yùn)動(dòng)已知電流I隨時(shí)間變化的關(guān)系為Ikt(k為常數(shù)，k>0)，金屬棒PQ與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)一定以豎直向下為正方向，則下面關(guān)于金屬棒PQ的速度v、加速度a隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象中，可能正確的是()解析：因?yàn)殚_(kāi)始時(shí)金屬棒PQ加速度方向向下，與速度方向相同，做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，即做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)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(shí)間成線性關(guān)系，故C錯(cuò)誤；t0時(shí)刻無(wú)電流，無(wú)安培力，只有重力，加速度豎直向下，為正值，故D錯(cuò)誤答案：B11(多選)有一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為d的通有水平向里的電流I的導(dǎo)體棒，被長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛在天花板上，在此空間加上豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B，若保持導(dǎo)體棒中的電流I始終不變，則()A細(xì)線偏離豎直方向的夾角最大為30B細(xì)線偏離豎直方向的夾角最大為60C在導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中細(xì)線上拉力最大為2(1)mgD在導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中細(xì)線上拉力最大為mg解析：磁場(chǎng)方向豎直向下，導(dǎo)體棒受到水平向左的安培力，導(dǎo)體棒向左擺起，導(dǎo)體棒擺到最大高度時(shí)，由動(dòng)能定理有BIdLsin mgL(1cos )00，解得60，A錯(cuò)誤，B正確當(dāng)導(dǎo)體棒處于平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)平衡條件有BIdmgtan ，解得30，類比重力場(chǎng)可知導(dǎo)體棒在經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)細(xì)線上拉力最大，設(shè)為Fm，重力和安培力的合力為F，經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度大小設(shè)為v，應(yīng)用動(dòng)能定理有BIdLsin mgL(1c os )mv2，應(yīng)用向心力公式有FmF，解得Fm2(1)mg，C正確，D錯(cuò)誤答案：BC二、非選擇題12(2016高考全國(guó)卷)某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)兩根金屬導(dǎo)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(huà)出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直(1)在圖中畫(huà)出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開(kāi)關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)(2)為使金屬棒在離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議：A適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離B換一根更長(zhǎng)的金屬棒C適當(dāng)增大金屬棒中的電流其中正確的是_(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))解析：(1)實(shí)物連線如圖所示(2)根據(jù)公式FBIL可得，適當(dāng)增加導(dǎo)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(dòng)能定理得，F(xiàn)xmgxmv2，則金屬棒離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的動(dòng)能變大，即離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的速度變大，A、C正確；若換用一根更長(zhǎng)的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度即導(dǎo)軌間的寬度不變，安培力F不變，棒的質(zhì)量變大，速度v變小，B錯(cuò)誤答案：(1)圖見(jiàn)解析(2)AC13(2018湖北武漢模擬)如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)0.5 m，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m1 kg，電阻R00.9 ，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動(dòng)勢(shì)E10 V，內(nèi)阻r0.1 ，電阻R4 ；外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B5 T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成53角；ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，定滑輪摩擦不計(jì)，線對(duì)ab的拉力為水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)已知sin 530.8，cos 530.6.求：(1)通過(guò)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(guò)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(dāng)最大靜摩擦力方向向右時(shí)TFsin 53fmax0.5 N，當(dāng)最大靜摩擦力方向向左時(shí)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