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1、(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時檢測(五十五)磁場及其對電流的作用(雙基落實課)(含解析)
1.如圖所示,垂直紙面放置的兩根平行長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I1>I2,紙面內(nèi)的一點H到兩根導(dǎo)線的距離相等,則該點的磁感應(yīng)強度方向可能為圖中的( )
A.B1 B.B2
C.B3 D.B4
解析:選C 根據(jù)安培定則及電流的相對大小可得,兩電流在H點的磁場方向如圖所示,根據(jù)平行四邊形定則可判定,H點的合磁感應(yīng)強度方向可能為B3方向,C正確。
2.如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度。選項圖所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長MN相等,將它們分別掛在
2、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:選A 由F=nBIL可知,磁場發(fā)生微小變化時,選項圖中載流線圈在磁場中的有效長度越長,載流線圈所受的安培力變化越大,天平越容易失去平衡,由題圖可知,選項A符合題意。
3.如圖所示,兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B(未畫出),導(dǎo)軌寬度為L,一端與電源連接。一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好,金屬棒ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ=。在安培力的作用下,金屬棒ab以速度v0向右勻速運動,通過改變磁感應(yīng)強度的方向,可使流過金屬棒ab的電流最小
3、,此時磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向的夾角為( )
A.37° B.30°
C.45° D.60°
解析:選B 由題意對金屬棒ab受力分析,如圖所示,設(shè)磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向成θ角,則有BILcos θ=f=μFN=μ(mg-BILsin θ),整理得BIL=,安培力最小時,電流最小,由數(shù)學(xué)知識解得θ=30°,B正確。
4.如圖所示,兩平行導(dǎo)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(dǎo)軌上,使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。t=0時刻在金屬棒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t變化的關(guān)系式為I=kt(k為常數(shù)
4、,k>0),金屬棒PQ與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)一定。以豎直向下為正方向,則選項圖中表示金屬棒PQ的速度v、加速度a隨時間t變化的關(guān)系可能正確的是( )
解析:選B 根據(jù)牛頓第二定律得,金屬棒PQ的加速度a=,f=μN=μFA=μBIL=μBLkt,聯(lián)立解得加速度a=g-,與時間成線性關(guān)系,故C錯誤;t=0時刻電流為零,無安培力,只有重力,加速度豎直向下,為正值,故D錯誤;由上述分析知,開始時金屬棒PQ加速度方向向下,與速度方向相同,所以金屬棒PQ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。
5、
5.(多選)(2018·全國卷Ⅱ)如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點,它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中,外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面向外。則( )
A.流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
B.流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
C.流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
D.流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0
解析:選AC 外磁場、電流的磁場方向如圖所示,
6、由題意知在b點:B0=B0-B1+B2,在a點:B0=B0-B1-B2,由上述兩式解得B1=B0,B2=B0,故A、C正確。
6.(多選)如圖所示,在豎直向上的勻強磁場中,水平放置著一根通電直導(dǎo)線,電流方向指向讀者,a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點,在這四點中( )
A.a(chǎn)、b兩點磁感應(yīng)強度相同
B.a(chǎn)點磁感應(yīng)強度最大
C.c、d兩點磁感應(yīng)強度大小相等
D.b點磁感應(yīng)強度最大
解析:選CD 根據(jù)安培定則,直導(dǎo)線電流的磁感應(yīng)強度如圖所示。
根據(jù)平行四邊形定則,a、b、c、d各個點的磁感應(yīng)強度情況如圖所示。
顯然,c點與d點合磁感應(yīng)強度大小相等;a點磁感應(yīng)
7、強度為兩磁感應(yīng)強度之差的絕對值,最?。籦點磁感應(yīng)強度等于兩個磁感應(yīng)強度的代數(shù)和,最大,故C、D正確。
7.(多選)有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置,如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖。在如圖所示的平面內(nèi),O點為兩根導(dǎo)線連線的中點,M、N為兩導(dǎo)線連線的中垂線上兩點,與O點的距離相等,aM與MN的夾角為θ。若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的恒定電流I,單根導(dǎo)線中的電流在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0,則關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度,下列說法中正確的是( )
A.M點和N點的磁感應(yīng)強度方向一定相同
B.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小均為2B0cos θ
C.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小均為2B0si
8、n θ
D.在線段MN上有磁感應(yīng)強度為零的點
解析:選AC 作出兩根導(dǎo)線在M、N兩處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的圖示如圖所示,并根據(jù)平行四邊形定則求出合磁感應(yīng)強度,M、N兩處磁感應(yīng)強度相同,大小為B=2B0sin θ,選項A、C正確,B錯誤;由圖可知,線段MN上各點磁感應(yīng)強度方向均水平向右且不為零,選項D錯誤。
8.(多選)質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌的寬度為d,桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ,有電流時,ab恰好在導(dǎo)軌上靜止,如圖所示。選項中的四個側(cè)視圖中,標(biāo)出了四種可能的勻強磁場方向,其中ab與導(dǎo)軌之間的摩擦力可能為零的圖是( )
解析:選AB 選項A中,ab可能
9、受重力、安培力、導(dǎo)軌的彈力作用處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖1所示,所以ab與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。選項B中,ab可能受重力、安培力作用處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖2所示,所以ab與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。選項C和D中,ab受重力、安培力、導(dǎo)軌彈力作用均具有下滑趨勢,故一定受到沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力,如圖3、4所示,所以ab與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零。綜上所述,A、B正確。
9.(2019·武漢模擬)如圖所示,水平導(dǎo)軌間距為L=0.5 m,導(dǎo)軌電阻忽略不計;導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=1 kg,連入導(dǎo)軌間的電阻R0=0.9 Ω,與導(dǎo)軌接觸良好;電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻r=0.1 Ω,電阻R=4 Ω;外加勻強磁場
10、的磁感應(yīng)強度B=5 T,方向垂直于ab,與導(dǎo)軌平面的夾角α=53°;ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),定滑輪摩擦不計,輕繩對ab的拉力為水平方向,重力加速度g=10 m/s2,ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求:
(1)通過ab的電流大小和方向;
(2)ab受到的安培力大??;
(3)重物重力G的取值范圍。
解析:(1)通過ab的電流大小為I==2 A
方向為a到b。
(2)ab受到的安培力為F=BIL=5 N。
(3)對ab受力分析如圖所示,
最大靜摩擦力fm=μFN=μ(mg-Fcos α)=3.5 N
當(dāng)最大靜摩擦力方向向右時
FT=Fsin α-fm=0.5 N
當(dāng)最大靜摩擦力方向向左時
FT=Fsin α+fm=7.5 N
又FT=G
所以0.5 N≤G≤7.5 N。
答案:(1)2 A 電流方向為a到b (2)5 N (3)0.5 N≤G≤7.5 N