2019版高考物理一輪復習 第九章 第1講 磁場的描述 磁場對電流的作用練習 魯科版.doc

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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笫侄▌t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，F2F1F2B2IL，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，大小為C在zOy平面內，大小為D在zOy平面內，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，設磁場與導線的夾角為，則090，當90時，由FBILsin 可知，B有最小值為Bmin，當0，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，直導線所受三力不可能平衡，D錯誤答案：BC8(2018江西百校聯盟大聯考)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，k0)，金屬棒PQ與導軌間的動摩擦因數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象中，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；根據牛頓第二定律得，金屬棒PQ的加速度a，fNFABILBLkt，聯立解得加速度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，根據平衡條件有BIdmgtan ，解得30，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BIdLsin mgL(1c os )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，根據動能定理得，Fxmgxmv2，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