2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)23 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(含解析).doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)23 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(含解析)一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示,長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等,夾角為60的V形,并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí),該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A0B0.5BIlCBIlD2BIl解析:V形導(dǎo)線通入電流I時(shí)每條邊受到的安培力大小均為BIl,方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上,再由平行四邊形定則可得其合力FBIl,C正確答案:C2.如圖所示,在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c,各導(dǎo)線中的電流大小相同,其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外,b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對(duì)它的安培力作用,則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力,以下說法中正確的是()A導(dǎo)線a所受合力方向水平向右B導(dǎo)線c所受合力方向水平向右C導(dǎo)線c所受合力方向水平向左D導(dǎo)線b所受合力方向水平向左解析:導(dǎo)線b、c在a處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向向上,由左手定則知a所受合力方向水平向左,A錯(cuò)誤;導(dǎo)線a、b在c處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向向下,由左手定則知,c所受合力方向水平向右,B正確,C錯(cuò)誤;導(dǎo)線a、c在b處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,導(dǎo)線b所受合力為零,D錯(cuò)誤答案:B3.如圖所示,abcd四邊形閉合金屬線框,a、b、c三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0,L,0),(L,L,0),(L,0,0),整個(gè)空間處于沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框通入電流I,方向如圖所示,關(guān)于四邊形線框的四條邊所受到的安培力的大小,下列敘述中正確的是()Aab邊與bc邊受到的安培力大小相等Bcd邊受到的安培力最大Ccd邊與ad邊受到的安培力大小相等Dad邊不受安培力作用解析:根據(jù)公式FBIL,ab邊受到的安培力大小為FabBIL,bc邊平行于磁場(chǎng)方向,不受安培力作用,A錯(cuò)誤;ad邊受到安培力大小為FadBILdO,D錯(cuò)誤;cd邊受到的安培力大小為FcdBILcd,因?yàn)長cdLdO,所以FcdFad,B正確,C錯(cuò)誤答案:B4.如右圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有兩根豎直放置的平行導(dǎo)軌AB、CD,導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN下滑,棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,現(xiàn)從t0時(shí)刻起,給棒通以圖示方向的電流,且電流大小與時(shí)間成正比,即Ikt,其中k為正恒量若金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直,則如下圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時(shí)間變化的四幅圖中,正確的是()解析:當(dāng)FfBILBLktmg時(shí),棒沿導(dǎo)軌向下減速;在棒停止運(yùn)動(dòng)前,棒所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,大小為FfBLkt;當(dāng)棒停止運(yùn)動(dòng)時(shí),摩擦力立即變?yōu)殪o摩擦力,大小為Ffmg,C正確答案:C5.如圖所示,MN、PQ為水平放置的平行導(dǎo)軌,通電導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上,已知導(dǎo)體棒質(zhì)量m1 kg,長l2.0 m,通過的電流I5.0 A,方向如圖所示,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù).若使導(dǎo)體棒水平向右勻速運(yùn)動(dòng),要求軌道內(nèi)所加與導(dǎo)體棒ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)最小,則磁場(chǎng)的方向與軌道平面的夾角是(g10 m/s2)()A30B45C60D90解析:對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析,如圖所示,要使導(dǎo)體棒勻速直線運(yùn)動(dòng),則安培力需為動(dòng)力,則設(shè)磁場(chǎng)方向與軌道平面成角向左斜向上,由左手定則可知安培力方向與磁場(chǎng)垂直斜向右上方,如圖所示,則BIlsinFN,F(xiàn)NBIlcosmg,聯(lián)立、式可得B,故60時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度最小答案:C二、多項(xiàng)選擇題6.如圖所示,在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來,此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1,現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒,當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后,磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN2,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CFN1FN2DFN1FN2,B、C正確答案:BC7.如圖所示,一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交,環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等,方向均與環(huán)面軸線方向成角(環(huán)面軸線為豎直方向)若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,則下列說法正確的是()A導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)B導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin解析:若導(dǎo)線環(huán)上載有如題圖所示的恒定電流I,由左手定則可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi),導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì),導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin,A、B、D正確,C錯(cuò)誤答案:ABD8.光滑平行導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連,右端與半徑為L20 cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接,一根質(zhì)量m60 g、電阻R1 、長為L的導(dǎo)體棒ab,用長也為L的絕緣細(xì)線懸掛,如圖所示,系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T,當(dāng)閉合開關(guān)S后,導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng),擺到最大高度時(shí),細(xì)線與豎直方向成53角,擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài),導(dǎo)軌電阻不計(jì),sin530.8,g10 m/s2則()A磁場(chǎng)方向一定豎直向下B電源電動(dòng)勢(shì)E3.0 VC導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F3 ND導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048 J解析:導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng),說明受到向右的安培力,由左手定則知該磁場(chǎng)方向一定豎直向下,A對(duì);導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中只有安培力和重力做功,由動(dòng)能定理知BILLsinmgL(1cos)0,代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I3 A,由EIR得電源電動(dòng)勢(shì)E3.0 V,B對(duì);由FBIL得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F0.3 N,C錯(cuò);由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量E的和,即WQE,而EmgL(1cos)0.048 J,D錯(cuò)答案:AB三、非選擇題9如圖所示,PQ和MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距1 m,導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m0.2 kg,棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連,物體的質(zhì)量M0.3 kg,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T,方向豎直向下,(g10 m/s2)為了使物體勻速上升,應(yīng)在棒中通入多大的電流?方向如何?解析:對(duì)導(dǎo)體棒ab受力分析,由平衡條件得,豎直方向FNmg水平方向BILFfMg0又FfFN聯(lián)立解得I2 A由左手定則知電流方向由a指向b.答案:2 A電流方向由a指向b10.質(zhì)量為m、長度為L的導(dǎo)軌棒MN靜止于水平導(dǎo)軌上,通過MN的電流為I,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與導(dǎo)軌平面成角斜向下,如圖所示,求棒MN受到的支持力和摩擦力解析:設(shè)棒MN受到的安培力F,支持力為FN,摩擦力為Ff,對(duì)其受力分析如圖所示,由平衡條件知,水平方向FfFsin豎直方向FNFcosmg又FBIL解得FfBILsinFNBILcosmg答案:BILcosmgBILsin11載流長直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BkI/r,式中常量k0,I為電流強(qiáng)度,r為距導(dǎo)線的距離在水平長直導(dǎo)線MN正下方,矩形線圈abcd通過逆時(shí)針方向的恒定電流,被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛,如圖所示開始時(shí)MN內(nèi)不通電流,此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0.當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí),兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1:當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí),兩細(xì)線的張力均大于T0.(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向;(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí),線框受到的安培力F1與F2大小之比;(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂,在此瞬間線圈的加速度大小為a,求I3.解析:(1)由題意知,當(dāng)MN通以電流I1時(shí),線圈受到的安培力向上,根據(jù)左手定則、安培定則可以判斷I1的方向向左,當(dāng)MN通以電流I2時(shí),線圈受到的安培力應(yīng)向下,同理,可以判斷I2的方向向右(2)當(dāng)MN中的電流為I時(shí),線圈受到的安培力大小為FkIiL式中r1、r2分別為ab、cd與MN的間距,i為線圈中的電流,L為ab、cd的長度所以(3)設(shè)MN中電流為I3時(shí),線圈所受安培力為F3,由題設(shè)條件有2T0mg,2T1F1mg,F(xiàn)3mgma,由以上各式得I3I1答案:(1)I1方向向左,I2方向向右(2)(3)I1- 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