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同步練習（12）物理試卷 一、選擇題 1.磁感應(yīng)強度的單位T用基本單位可表示為（　?。? A. kgA?s2 B. kgA?s C. kg?m2A D. kg?m2A?s2 【答案】A 【解析】 【分析】 在國際單位制中，磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉，根據(jù)物理學公式分析答題． 【詳解】磁感應(yīng)強度B=FIL，磁感應(yīng)強度單位為T，則1T=NA?m=kg?m/s2A?m=kgA?s2 故A對；BCD錯； 故選A 【點睛】本題考查了單位制的知識，熟練掌握物理學公式、知道各物理量的單位是正確解題的關(guān)鍵． 2.如圖，在xOy平面中有一通電直導線與Ox、Oy軸相交，導線中電流方向如圖所示．該區(qū)域有勻強磁場，通電直導線所受磁場力的方向與Oz軸的正方向相同．該磁場的磁感應(yīng)強度的方向可能是（　?。? A. 沿x軸正方向 B. 沿y軸負方向 C. 沿z軸正方向 D. 沿z軸負方向 【答案】B 【解析】 試題分析：根據(jù)左手定則，安培力必須與電流和磁場構(gòu)成的平面，故場的方向一定在xy平面內(nèi)，故ACD錯誤；磁場的方向沿y軸負方向，符合左手定則，故B正確。 考點：左手定則 【名師點睛】考查左手定則，并讓學生理解安培力、電流與磁場三方向的關(guān)系，同時安培力必須與電流和磁場構(gòu)成的平面垂直；注意：左手定則中，磁感線不一定垂直穿過手掌心。通電導線在磁場中受到安培力，根據(jù)左手定則可確定安培力的方向，由安培力方向與磁場和電流方向所構(gòu)成的平面垂直，即可求解。 3.如圖所示，一根通電導線垂直放在磁感應(yīng)強度為1T的勻強磁場中，以導線為中心，半徑為R的圓周上有a、b、c、d四個點，已知c點的實際磁感應(yīng)強度為0，則下列說法中正確的是（　?。? A. 直導線中電流方向垂直紙面向里 B. d點的磁感應(yīng)強度為0 C. a點的磁感應(yīng)強度為2T，方向向右 D. b點的磁感應(yīng)強度為2T，方向斜向下，與B成135角 【答案】C 【解析】 【分析】 由題，c點的磁感應(yīng)強度為0，說明通電導線在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，由安培定則判斷出通電導線中電流方向； 通電導線在abcd四點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，根據(jù)平行四邊形定則進行合成分析b、c、d三點的磁感應(yīng)強度大小和方向； 【詳解】A、由題意可知，c點的磁感應(yīng)強度為0，說明通電導線在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，即得到通電導線在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向水平向左，根據(jù)安培定則判斷可知，直導線中的電流方向垂直紙面向外，故A錯誤； B、根據(jù)矢量合成規(guī)律可知，通電導線在d處的磁感應(yīng)強度方向豎直向上，則d點感應(yīng)強度為2T，方向與B的方向成45斜向上，故B錯誤； C、通電導線在a處的磁感應(yīng)強度方向水平向右，則a點磁感應(yīng)強度為2T，方向與B的方向相同，故C正確； D、由上可知，通電導線在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為1T，由安培定則可知，通電導線在b處的磁感應(yīng)強度方向豎直向下，根據(jù)平行四邊形與勻強磁場進行合成得知，b點感應(yīng)強度為2T，方向與B的方向成45斜向下，故D錯誤。 【點睛】本題考查安培定則和平行四邊形定則，注意在空間任意一點的磁感應(yīng)強度都通電導線產(chǎn)生的磁場和勻強磁場的疊加。 4.如圖所示為一臺非鐵性物質(zhì)制成的天平．天平左盤中的A是一鐵塊，B是電磁鐵．未通電時天平平衡，給B通以圖示方向的電流（a端接電源正極，b端接電源負極），調(diào)節(jié)線圈中電流的大小，使電磁鐵對鐵塊A的吸引力大于鐵塊受到的重力，鐵塊A被吸起．當鐵塊A向上加速運動的過程中，下列判斷正確的是（　?。? A. 電磁鐵B的上端為S極，天平仍保持平衡 B. 電磁鐵B的上端為S極，天平右盤下降 C. 電磁鐵B的下端為N極，天平左盤下降 D. 電磁鐵B的下端為N極，無法判斷天平的平衡狀態(tài) 【答案】C 【解析】 從圖可知，電流從螺線管的上端流入，下端流出，根據(jù)安培定則可知，螺線管下端是N極，上端是S極，電磁鐵通電后，鐵塊A被吸起，鐵塊A向上加速運動的過程中，會導致超重現(xiàn)象，因而可知鐵塊受到的向上的電磁力F必然大于鐵塊的重力G．當鐵塊離開盤而又還未到達電磁鐵的過程中，雖然鐵塊對盤的壓力沒有了，但由牛頓第三定律可知，鐵塊對電磁鐵有向下的吸引力，因此通過左盤電磁鐵支架向下壓左盤的力比電磁鐵未通電時鐵塊壓左盤的力還大，故左盤將下沉．故選C. 點睛：①安培定則不但可以判斷出螺線管的磁極，也能根據(jù)磁極判斷出電流方向或繞圈的繞向，即電流方向、線圈的繞向及N極方向，知道其中兩個便可求出另外一個．②導致天平失衡的因素是要是由于電磁鐵與鐵塊之間的相互作用力，通過判斷鐵塊的運動狀態(tài)，可進一步推斷出其整體壓力與重力的關(guān)系． 5.粗糙絕緣水平面上垂直穿過兩根長直導線，俯視圖如圖所示，兩根導線中通有相同的電流，電流方向垂直紙面向里．水平面上一帶電滑塊（電性未知）以某一初速v沿兩導線連線的中垂線入射，運動過程中滑塊始終未脫離水平面．下列說法正確的是（　?。? A. 滑塊可能做加速直線運動 B. 滑塊可能做勻速直線運動 C. 滑塊可能做曲線運動 D. 滑塊一定做減速運動 【答案】D 【解析】 試題分析：根據(jù)安培定則，知兩導線連線上的垂直平分線上：上方的磁場方向水平向右，而下方的磁場方向水平向左，根據(jù)左手定則，可知，滑塊受到的洛倫茲力方向垂直于紙面向外或向里，滑塊所受的支持力減小或增大，滑塊所受的滑動摩擦力與速度反向，滑塊一定做減速直線運動，故ABC錯誤，D正確．故選D． 考點：安培定則；左手定則 【名師點睛】考查右手螺旋定則與矢量的合成法則，理解左手定則的內(nèi)容，掌握洛倫茲力大小與速度的關(guān)系，根據(jù)受力情況來判斷運動情況。 6.一束粒子沿水平方向飛過小磁針的下方，如圖所示，此時小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這一束粒子不可能的是（　?。? A. 向右飛行的正離子束 B. 向左飛行的負離子束 C. 向右飛行的電子束 D. 向左飛行的電子束 【答案】C 【解析】 【詳解】A、向右飛行的正離子束形成的電流方向向右，根據(jù)安培定則可知，離子在上方產(chǎn)生的磁場方向向外，則N極轉(zhuǎn)向外，S極轉(zhuǎn)向里，故A正確。 B、D、向左飛行的負離子束形成的電流方向向右，根據(jù)安培定則可知，離子在上方產(chǎn)生的磁場方向向外，則N極轉(zhuǎn)向外，S極轉(zhuǎn)向里，故B、D正確。 C、向右飛行的負離子束形成的電流方向向左，根據(jù)安培定則可知，離子在上方產(chǎn)生的磁場方向向外，則N極轉(zhuǎn)向里，S極轉(zhuǎn)向外，故C錯誤。 本題選擇錯誤的故選C。 【點睛】小磁針N極受力方向與磁場方向相同．電流方向與正電荷定向移動方向相同，與負電荷定向移動方向相反．根據(jù)安培定則，將選項逐一代入檢查，選擇符合題意的選項． 7.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，此時磁鐵對水平面的壓力為N1，現(xiàn)在磁鐵正上方位置固定一導體棒，當導體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對水平面的壓力為N2，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 C. N1＞N2 D. N1＜N2 【答案】C 【解析】 【分析】 先以通電導線為研究對象，由左手定則判斷出導線受到安培力的方向；然后由牛頓第三定律求出磁鐵受到磁場力的方向，最后判斷磁鐵對桌面的壓力如何變化． 【詳解】在磁鐵外部，磁感線從N極指向S極，長直導線在磁鐵的中央上方，導線所在處磁場水平向左；導線電流垂直于紙面向里，由左手定則可知，導線受到的安培力豎直向下；由牛頓第三定律可知，導線對磁鐵的作用力豎直向上，因此磁鐵對桌面的壓力減小，小于磁鐵的重力．磁鐵沒有運動趨勢，則彈簧的彈力卻不變，所以選項ABD錯誤，C正確． 故選：C． 【點睛】本題應(yīng)先選導線為研究對象，然后由牛頓第三定律判斷磁鐵的受力情況，巧妙地選取研究對象，及導體棒在磁鐵的正上方是正確解題的關(guān)鍵． 8.如圖所示，放在臺秤上的條形磁鐵兩極未知，某物理研究某物理研究性學習小組為了探明磁鐵的極性，在它中央的正上方固定一導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向外的電流，則（　?。? A. 如果臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵右端是北極 B. 如果臺秤的示數(shù)減小，說明磁鐵左端是北極 C. 無論如何臺秤的示數(shù)都不可能變化 D. 如果臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵左端是北極 【答案】D 【解析】 【分析】 先由臺秤示數(shù)的變化得到電流對磁鐵的作用力方向，然后根據(jù)牛頓第三定律得到磁體對電流的安培力方向，再根據(jù)左手定則判斷磁場方向，最后得到磁極分布情況． 【詳解】A、如果臺秤的示數(shù)增大，說明電流對磁鐵的作用力向下，根據(jù)牛頓第三定律得到磁體對電流的安培力向上，根據(jù)左手定則，電流所在位置磁場向右，故磁鐵左側(cè)為N極，右側(cè)為S極，故A錯誤，D正確； B、如果臺秤的示數(shù)減小，說明電流對磁鐵的作用力向上，根據(jù)牛頓第三定律得到磁體對電流的安培力向下，根據(jù)左手定則，電流所在位置磁場向左，故磁鐵右側(cè)為N極，左側(cè)為S極，故B錯誤； C、由A分析，結(jié)合F=BIL可得，隨電流的增大，安培力也增大，但由于磁極不知，所以臺秤示數(shù)可能增大，也可能減小，故C錯誤； 故選：D． 【點睛】判斷磁體以電流間作用力可以先以電流為研究對象，然后結(jié)合左手定則分析，注意牛頓第三定律的應(yīng)用． 9.如圖所示，條形磁鐵始終靜止在桌面上，一條通電的直導線由S極的上端平移到N極的上端，在此過程中，導線保持與磁鐵始終垂直，導線的通電方向如圖所示．則在此過程中，下列有關(guān)磁鐵受力情況的說法正確的是（　?。? A. 摩擦力的方向由向右變?yōu)橄蜃? B. 摩擦力的方向保持不變 C. 地面支持力始終等于重力 D. 地面支持力始終大于重力 【答案】D 【解析】 【分析】 由左手定則判斷出導線所受安培力的方向，根據(jù)牛頓第三定律判斷磁鐵所受磁場力的方向，然后判斷磁鐵受到的摩擦力方向和如何變化． 【詳解】如圖所示， 導線在S極上端時導線所受安培力方向斜向左上方，由牛頓第三定律可知，磁鐵受到的磁場力斜向右下方，磁鐵有向右的運動趨勢，則磁鐵受到的摩擦力水平向左； 同理當導線在N極上端時，導線所受安培力方向斜向右上方，由牛頓第三定律可知，磁鐵受到的磁場力斜向左下方，磁鐵有向左的運動趨勢，則磁鐵受到的摩擦力水平向右； 由以上分析可知，磁鐵受到的摩擦力先向左后向右，正上方時為零，故摩擦力先減小后增大．磁鐵受到的磁場力始終有向下的分力，所以支持力始終大于重力． 故ABC錯誤，D 正確； 故選：D． 【點睛】首先根據(jù)左手定則確定出通電導線所受安培力方向，然后根據(jù)牛頓第三定律確定出條形磁鐵所受安培力的方向，最后根據(jù)共點力的平衡確定出靜摩擦力的方向和變化規(guī)律，是此類題目的解答思路． 10.把一根通電的硬直導線ab放在磁場中，導線所在的區(qū)域的磁感線呈弧線，導線中的電流方向由a到b，如圖所示．導線可以在空中自由移動和轉(zhuǎn)動，俯視看，導線在安培力的作用下先逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過一個小角度后，接著轉(zhuǎn)動邊向下移動．虛線框內(nèi)有產(chǎn)生以上弧形的場源．下列符合要求的是（　?。? A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 試題分析：因為導線在安培力的作用下先逆時針轉(zhuǎn)動，所以可以判斷出磁感線沿弧線由左向右，故A是可能的，它產(chǎn)生的磁感線方向就是由左向右，A正確，B錯誤；C產(chǎn)生的磁感線也是由左向右的，故C也符合要求，C正確；由右手定則判斷出D中螺線管的右端為N極，它產(chǎn)生的磁場沿弧線是由右向左的，故D錯誤。 考點：左手定則，右手螺旋定則的應(yīng)用。 11.如圖所示，絕緣水平桌面上放置一長直導線a，導線a的正上方某處放置另一長直導線b，導線a中電流垂直紙面向里，導線b中電流垂直紙面向外，導線中均為恒定電流，現(xiàn)將導線b水平向右平移一小段距離后，導線a始終保持靜止，則（　?。? A. 導線b受到的安培力方向始終豎直向下 B. 導線b受到的安培力增大 C. 導線a對桌面的壓力增大 D. 導線a對桌面的摩擦力方向水平向左 【答案】D 【解析】 【分析】 導線b從最高點過程向右移動的過程中，ab導線在彼此產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小減小，且方向發(fā)生變化，根據(jù)力的合成與分解即可判斷 【詳解】A、a與b的電流的方向相反，根據(jù)電流與電流之間的相互作用力的特點可知，a與b之間的力為排斥力； 當b水平向右平移時，導線a產(chǎn)生的磁場方向在b點為向右下方，根據(jù)左手定則可知，導向b受到的安培力方向不在豎直方向上，故A錯誤； B、由于ab間的距離增大，故a在b處產(chǎn)生的磁場強度大小減小，根據(jù)安培力F=BIL可知，受到的安培力逐漸減小，故B錯誤； C、當b水平向右平移時，ab間的距離增大，b在a處產(chǎn)生的磁場強度大小減小，a受到的安培力減小且方向仍然的兩根導線連線的方向上，根據(jù)力的合成可知，導線對桌面的壓力減小，且受到的摩擦力向右，故導線a對桌面的摩擦力向左，故C錯誤，D正確 故選：D 【點睛】本題關(guān)鍵是解決通電指導線產(chǎn)生的磁場大小和方向，根據(jù)左手定則判斷出磁場力的大小和方向，運用受力分析和力的分解即可判斷 12.如圖所示，由不同材料制成的直徑AOB和半圓ACB組成的半圓形金屬線框放置在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，半圓的半徑為R，線框平面與磁場方向（垂直于紙面向外）垂直，直徑AOB沿水平方向．若通以圖示方向的電流，從A端流入的電流大小為I，則線框受到的安培力（　?。? A. 方向沿紙面向上，大小為0 B. 方向沿紙面向上，大小為2BIR C. 向沿紙面向下，大小為BIR D. 方向沿紙面向下，大小為2BIR 【答案】B 【解析】 【分析】 首先找出圓弧ACB的有效長度，在設(shè)出分別通過圓弧ACB的電流和直徑AOB的電流，分別求出其所受的安培力，在進行合成，即可得知安培力的大小，利用左手的可判知安培力的方向． 【詳解】圓弧ACB的有效長度為2R，設(shè)通過ACB的電流為I1， 則該部分導線受到的安培力為：F1=BI12R=2BI1R，有左手定則可知方向豎直向上． 通過直徑AOB的電流為：I2=I﹣I1， 則該部分導線受到的安培力為：F2=BI22R=2BI2R，有左手定則可知方向豎直向上． 合力為：F=F1+F2=2BI1R+2BI2R=2BIR 所以選項B正確，ACD錯誤． 故選：B 【點睛】對于該題首先要求學生要熟練地掌握左手定則，能準確的判斷安培力的方向， 再者就是對于安培力的大小的計算，整體要分為兩種情況：一是直導線，二是導線是彎曲的． 1、對于直導線要分為三種情況： ①、導線與磁場平行時，不受安培力作用． ②、當與磁場垂直時，安培力的大小為F=BIL． ③當與磁場有一定的夾角θ時，安培力為F=BILsinθ． 2、當導線為曲線時，就像該題，要首先求出導線兩端連線的長度，再看連線與磁場之間的關(guān)系，結(jié)合上種情況進行解答． 二、計算題 13.如圖，一根粗細均勻的電阻絲質(zhì)量為m，將其三等分彎折成閉合的三角形線框ABC，線框每邊長均為a，每邊電阻均為r．輕繩跨過在同一水平線上的兩光滑定滑輪，一端懸掛A點，另一端連接質(zhì)量為m的小球，線框處在垂直于線框平面向里的勻強磁場中；在B、C兩點用導線連接電動勢為E、內(nèi)阻為r3的直流電源，閉合S的同時，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，此時線框保持靜止，連接球的繩與豎直方向的夾角為45，重力加速度為g，求： （1）S閉合后，通過BC邊的電流 （2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度． 【答案】（1） 2E3r （2） (2?1)mgrEa 【解析】 （1）設(shè)線框連入電路的總電阻為R,由閉合電路的歐姆定律：I=ER+r3 BC與BAC并聯(lián)，則1R=1r+12r 設(shè)通過BC邊的電流為I1，通過BAC的電流為I2，I1I2=2rr I1+I2=I 解得：I1=2E3r （2）對小球，受力分析如圖； 繩的拉力F=mgcos45° 對線框，由平衡知識：mg+FBC+FBAC=F FBC=BI1a FBAC=BI2a ； 解得：B=(2?1)mgrEa 14.如圖所示，長為L=0.5m 的導體棒靜止于光滑的水平軌道上且與軌道垂直，開關(guān)閉合后回路中的電流I=2A，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.02T，方向與軌道平面成θ=45角斜向上方，求開關(guān)閉合后導體棒所受安培力的大小和方向． 【答案】0．02N；方向與水平方向成45º角斜向右下方 【解析】 試題分析：安培力大小:F=ILBsin90 =20．50．02sin90N=0．02N 安培力方向：與水平方向成45角斜向右下方 考點：安培力 【名師點睛】導體棒與磁場方向垂直，安培力大小FA=BIl，根據(jù)左手定則判斷安培力方向。