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(江蘇專用)2021版高考物理一輪復習 課后限時集訓25 磁場的描述 磁場對電流的作用

上傳人:Sc****h 文檔編號:100438714 上傳時間:2022-06-02 格式:DOC 頁數(shù):8 大?。?.53MB
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1、 課后限時集訓25 磁場的描述 磁場對電流的作用 建議用時:45分鐘 1.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示,則(  ) A.a、b兩處的磁感應強度的大小不等,Ba>Bb B.a、b兩處的磁感應強度的大小不等,Ba<Bb C.同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力大 D.同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力小 A [磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小,由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb,所以A正確,B錯誤;安培力的大小跟該處的磁感應強度的大小B、電流大小I、導線長度L和導線放置的方向與磁感應強度的方向的夾角有關,故C、D錯誤。] 2.(2019·江蘇

2、公道中學期末)中國宋代科學家沈括在《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?!边M一步研究表明,地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示。結合上述材料,下列說法正確的是(  ) A.地理南、北極與地磁場的南、北極完全重合 B.地球內部不存在磁場,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 D [地磁場的北極在地理南極附近,地磁場的南極在地理北極附近,且地球內部也存在磁場,由地磁場的南極指向地磁場的北極,故A、B錯誤;只有赤道表面,地磁場方向與地面平行,即C項錯誤,

3、赤道表面處的地磁場與表面平行,射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子受到磁場力,即D項正確。] 3.(2019·菏澤一模)如圖所示,在天花板下用細線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán),圓環(huán)處于靜止狀態(tài),圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應強度大小為B的水平勻強磁場中,環(huán)與磁場邊界交點A、B與圓心O連線的夾角為120°,此時懸線的張力為F。若圓環(huán)通電,使懸線的張力剛好為零,則環(huán)中電流大小和方向是(  ) A.電流大小為,電流方向沿順時針方向 B.電流大小為,電流方向沿逆時針方向 C.電流大小為,電流方向沿順時針方向 D.電流大小為,電流方向沿逆時針方向 A [要使懸線拉力為零,則圓環(huán)通電后受到的安培力

4、方向豎直向上,根據(jù)左手定則可以判斷,電流方向應沿順時針方向,根據(jù)力的平衡有F=F安,而F安=BI·R,求得I=,A項正確。] 4.(2019·北京高考模擬)在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極,緊貼邊緣內壁放一個圓環(huán)形電極,并把它們與電池的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導電液體,例如鹽水。如果把玻璃皿放在磁場中,如圖所示,通過所學的知識可知,當接通電源后從上向下看(  ) A.液體將順時針旋轉 B.液體將逆時針旋轉 C.若僅調換N、S 極位置,液體旋轉方向不變 D.若僅調換電源正、負極位置,液體旋轉方向不變 B [根據(jù)電勢的高低可知電流由邊緣流向中心,器皿所在處的磁場豎直向上,由左手定

5、則可知,導電液體受到的磁場力沿逆時針方向,因此液體沿逆時針方向旋轉,故A錯誤,B正確;僅僅調換N、S極位置或僅僅調換電源的正、負極位置,安培力方向肯定改變,故C、D均錯誤。] 5.(2019·全國卷Ⅰ)如圖所示,等邊三角形線框LMN由三根相同的導體棒連接而成,固定于勻強磁場中,線框平面與磁感應強度方向垂直,線框頂點M、N與直流電源兩端相接。已知導體棒MN受到的安培力大小為F,則線框LMN受到的安培力的大小為(  ) A.2F B.1.5F C.0.5F D.0 B [設三角形邊長為l,通過導體棒MN的電流大小為I,則根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知通過導體棒ML和LN的電流大小為

6、,如圖所示,依題意有F=BlI,則導體棒ML和LN所受安培力的合力為F1=BlI=F,方向與F的方向相同,所以線框LMN受到的安培力大小為1.5F,選項B正確。] 6.(2019·常德市期末檢測)在絕緣圓柱體上a、b兩個位置固定有兩個金屬圓環(huán),當兩環(huán)通有如圖所示電流時,b處金屬圓環(huán)受到的安培力為F1;若將b處金屬圓環(huán)移動到位置c,則通有電流為I2的金屬圓環(huán)受到的安培力為F2。今保持b處金屬圓環(huán)原來位置不變,在位置c再放置一個同樣的金屬圓環(huán),并通有與a處金屬圓環(huán)同向、大小為I2的電流,則在a位置的金屬圓環(huán)受到的安培力(  ) A.大小為|F1-F2|,方向向左 B.大小為|F1-F

7、2|,方向向右 C.大小為|F1+F2|,方向向左 D.大小為|F1+F2|,方向向右 A [c金屬圓環(huán)對a金屬圓環(huán)的作用力大小為F2,根據(jù)同方向的電流相互吸引,可知方向向右,b金屬圓環(huán)對a金屬圓環(huán)的作用力大小為F1,根據(jù)反方向的電流相互排斥,可知方向向左,所以a金屬圓環(huán)所受的安培力大小|F1-F2|,由于a、b間的距離小于a、c間距離,所以兩合力的方向向左。] 7.如圖所示,兩平行光滑金屬導軌固定在絕緣斜面上,導軌間距為L,勁度系數(shù)為k的輕質彈簧上端固定,下端與水平直導體棒ab相連,彈簧與導軌平面平行并與ab垂直,直導體棒垂直跨接在兩導軌上,空間存在垂直導軌平面斜向上的勻強磁場。閉合

8、開關S后導體棒中的電流為I,導體棒平衡時,彈簧伸長量為x1;調換圖中電源極性,使導體棒中電流反向,導體棒中電流仍為I,導體棒平衡時彈簧伸長量為x2。忽略回路中電流產生的磁場,則勻強磁場的磁感應強度B的大小為(  ) A.(x1+x2) B.(x2-x1) C.(x2+x1) D.(x2-x1) D [由平衡條件可得mgsin α=kx1+BIL;調換圖中電源極性使導體棒中電流反向,由平衡條件可得mgsin α+BIL=kx2,聯(lián)立解得B=(x2-x1)。選項D正確。] 8.(2019·湖北部分重點中學模擬)已知直線電流在其空間某點產生的磁場,其磁感應強度B的大小與電流強度成

9、正比,與點到通電導線的距離成反比。現(xiàn)有平行放置的三根長直通電導線,分別通過一個直角三角形ABC的三個頂點且與三角形所在平面垂直,如圖所示,∠ACB=60°,O為斜邊的中點。已知I1=2I2=2I3,I2在O點產生的磁場磁感應強度大小為B,則關于O點的磁感應強度,下列說法正確的是(  ) A.大小為2B,方向垂直AB向左 B.大小為2B,方向垂直AB向左 C.大小為2B,方向垂直AB向右 D.大小為2B,方向垂直AB向右 B [導線周圍的磁場的磁感線,是圍繞導線形成的同心圓,空間某點的磁場沿該點的切線方向,即與該點和導線的連線垂直,根據(jù)右手螺旋定則,可知三根導線在O點的磁感應強度的

10、方向如圖所示。已知直線電流在其空間某點產生的磁場,其磁感應強度B的大小與電流強度成正比,與點到通電導線的距離成反比,已知I1=2I2=2I3,I2在O點產生的磁場磁感應強度大小為B,O點到三根導線的距離相等,可知B3=B2=B,B1=2B,由幾何關系可知三根導線在平行于AB方向的合磁場為零,垂直于AB方向的合磁場為2B。綜上可得,O點的磁感應強度大小為2B,方向垂直于AB向左。故B正確,A、C、D錯誤。] 9.(多選)根據(jù)磁場對電流會產生作用力的原理,人們研制出一種新型的炮彈發(fā)射裝置--電磁炮,它的基本原理如圖所示,下列結論中正確的是(  ) A.要使炮彈沿導軌向右發(fā)射,必須通

11、以自M向N的電流 B.要想提高炮彈的發(fā)射速度,可適當增大電流 C.要想提高炮彈的發(fā)射速度,可適當增大磁感應強度 D.使電流和磁感應強度的方向同時反向,炮彈的發(fā)射方向亦將隨之反向 ABC [要使炮彈沿導軌向右發(fā)射,即受安培力向右,根據(jù)左手定則可知,必須通以自M向N的電流,故A正確;要想提高炮彈的發(fā)射速度,即增大安培力的大小,根據(jù)F=BIL,所以可適當增大電流或磁感應強度,故B、C正確;若使電流和磁感應強度的方向同時反向,則安培力方向不變,所以炮彈的發(fā)射方向不變,故D錯誤。] 10.如圖所示,在通電螺線管中央的正上方用輕質細線懸掛長為l的一小段通電直導線,導線中通入垂直于紙面向里的電流I

12、,力傳感器用來測量細線的拉力大小,導線下方的螺線管與一未知極性的直流電源連接。開關斷開時,力傳感器的示數(shù)恰好等于通電直導線的重力G,現(xiàn)閉合開關,則下列說法正確的是(  ) A.通電螺線管在通電直導線處產生的磁場方向可能豎直向下 B.通電直導線可能受到垂直紙面向里的安培力作用 C.若力傳感器的示數(shù)變大,則電源的右端一定為正極 D.若力傳感器的示數(shù)變?yōu)橥娭睂Ь€重力的一半,則通電直導線所在處的磁感應強度大小一定為 D [閉合開關后,通電螺線管在周圍產生磁場,通電螺線管在通電直導線處產生的磁場方向水平,選項A錯誤;由于通電螺線管在通電直導線處產生的磁場方向水平,故安培力方向一定豎直向上

13、或豎直向下,選項B錯誤;若力傳感器的示數(shù)變大,說明通電直導線受到豎直向下的安培力作用,由左手定則可知,此處磁場方向水平向右,由安培定則可知,電源的左端為正極,選項C錯誤;若力傳感器的示數(shù)變?yōu)閷Ь€重力的一半,說明導線受到的安培力方向豎直向上,且大小等于導線重力的一半,則有BIl=G,可得B=,選項D正確。] 11.(多選)質量為m的通電導體棒ab置于傾角為θ的導軌上,導軌的寬度為d,導體棒ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ。有電流時,ab恰好在導軌上靜止,如圖所示。圖中的四個側視圖中,標出了四種可能的勻強磁場方向,其中導體棒ab與導軌之間的摩擦力可能為零的圖是(  ) A     B   

14、 C    D AB [導體棒受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力,若三個力平衡,則不受摩擦力,故A正確;導體棒受重力,豎直向上的安培力,若重力與安培力相等,則二力平衡,不受摩擦力,故B正確;導體棒受重力,豎直向下的安培力和斜面的支持力,若不受摩擦力,導體棒不可能平衡,故C錯誤;導體棒受重力、水平向左的安培力和斜面的支持力,若不受摩擦力,導體棒不可能平衡,故D錯誤。] 12.(多選)光滑平行導軌水平放置,導軌左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連,右端與半徑為L=20 cm的兩段光滑圓弧導軌相接,一根質量m=60 g、電阻R=1 Ω、長為L的導體棒ab,用長也為L的絕緣細線懸掛,

15、如圖所示,系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場,磁感應強度B=0.5 T,當閉合開關S后,導體棒沿圓弧擺動,擺到最大高度時,細線與豎直方向成θ=53°角,擺動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài),導軌電阻不計,sin 53°=0.8,g取10 m/s2則(  ) A.磁場方向一定豎直向下 B.電源電動勢E=3.0 V C.導體棒在擺動過程中所受安培力F=3 N D.導體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048 J AB [導體棒向右沿圓弧擺動,說明受到向右的安培力,由左手定則知該磁場方向一定豎直向下,A項正確;導體棒擺動過程中只有安培力和重力做功,由動能定理知BIL·Lsin

16、 θ-mgL(1-cos θ)=0,代入數(shù)值得導體棒中的電流為I=3 A,由E=IR得電源電動勢E=3.0 V,B項正確;由F=BIL得導體棒在擺動過程中所受安培力F=0.3 N,C項錯誤;由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產生的焦耳熱Q和導體棒重力勢能的增加量ΔE的和,即W=Q+ΔE,而ΔE=mgL(1-cos θ)=0.048 J,D項錯誤。] 13.水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ,導軌的寬度為L,M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內阻)?,F(xiàn)垂直于導軌擱一根質量為m,電阻為R的金屬棒ab,并加一個范圍較大的勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向與水平面夾角為θ,指向右斜上方且

17、與金屬棒ab垂直,如圖所示,問: (1)當ab棒靜止時,受到的支持力和摩擦力各為多少? (2)若B的大小和方向均能改變,則要使ab棒所受支持力為零,B的大小至少為多少?此時B的方向如何? [解析] (1)從b向a看,如圖所示。 水平方向:Ff=F安sin θ ① 豎直方向:FN+F安cos θ=mg ② 又F安=BIL=BL ③ 聯(lián)立①②③得,F(xiàn)N=mg-,F(xiàn)f=。 (2)使ab棒受支持力為零,且讓磁感應強度最小,則受安培力豎直向上,則有 F安=mg,Bmin= 根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右。 [答案] (1)mg-  (2) 方向水平向右 8

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