2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練28 磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 新人教版

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1、分層規(guī)范快練(二十八) 磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 [雙基過(guò)關(guān)練] 1.(多選)一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)線(xiàn)放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中,當(dāng)通過(guò)它的電流為I時(shí),所受安培力為F.以下關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的說(shuō)法正確的是(  ) A.磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于 B.磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能大于或等于 C.磁場(chǎng)中通電直導(dǎo)線(xiàn)受力大的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 D.在磁場(chǎng)中通電直導(dǎo)線(xiàn)也可以不受力 解析:只有當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直時(shí),才有B=,不垂直時(shí)B大于,故A錯(cuò)誤,B正確;C項(xiàng),在磁場(chǎng)中同一位置,導(dǎo)線(xiàn)的放置方向不同,導(dǎo)線(xiàn)受力不一樣,但磁感應(yīng)強(qiáng)度一樣.故C錯(cuò)誤;D項(xiàng),當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)平行時(shí),導(dǎo)線(xiàn)不受力.故D正確.故選BD. 答

2、案:BD 2.用兩根絕緣細(xì)線(xiàn)把兩個(gè)完全相同的圓形導(dǎo)線(xiàn)環(huán)懸掛起來(lái),讓二者等高平行放置,如圖所示.當(dāng)兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時(shí),則有(  ) A.兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)相互吸引       B.兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)相互排斥 C.兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)間無(wú)相互作用力 D.兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)先吸引后排斥 解析:通電的導(dǎo)線(xiàn)環(huán)周?chē)軌虍a(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用.由于導(dǎo)線(xiàn)環(huán)中通入的電流方向相同,二者同位置處的電流方向完全相同,據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律,判知兩導(dǎo)線(xiàn)環(huán)應(yīng)相互吸引,選項(xiàng)A正確.另解:將環(huán)形電流等效成條形磁鐵,異名磁極相互吸引,選項(xiàng)A正確. 答案:A 3. 如圖所示,厚度均勻

3、的木板放在水平地面上,木板上放置兩個(gè)相同的條形磁鐵,兩磁鐵N極正對(duì).在兩磁鐵的豎直對(duì)稱(chēng)軸上的C點(diǎn)固定一垂直于紙面的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn),并通有垂直于紙面向里的恒定電流,木板和磁鐵始終處于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)兩條形磁鐵和木板的總重力為G,則 (  ) A.導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力豎直向上,木板對(duì)地面的壓力大于G B.導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力豎直向下,木板對(duì)地面的壓力小于G C.導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力水平向左 D.導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力水平向右 解析:根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加可知,導(dǎo)線(xiàn)所在位置處的磁場(chǎng)方向豎直向上,由左手定則可知,導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力方向水平向右,根據(jù)牛頓第三定律

4、,兩磁鐵受到的導(dǎo)線(xiàn)的作用力方向水平向左,對(duì)木板、兩磁鐵整體進(jìn)行受力分析,受豎直向下的總重力、導(dǎo)線(xiàn)施加的水平向左的磁場(chǎng)力、地面的支持力和地面的靜摩擦力,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知,靜摩擦力的方向水平向右,所以D正確. 答案:D 4.[2019·河南一模]如圖所示,有一段被彎成直角的導(dǎo)線(xiàn)abc,ab、bc長(zhǎng)度之比為3:4,總長(zhǎng)為L(zhǎng),導(dǎo)線(xiàn)中通一恒定電流I.放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并且磁場(chǎng)垂直導(dǎo)線(xiàn)面向里,則導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力為(  ) A.BIL,垂直于ac連線(xiàn)向上 B.BIL,垂直于ac連線(xiàn)向下 C.BIL,垂直于ac連線(xiàn)向上 D.BIL,垂直于ac連線(xiàn)向下 解析:由ab、b

5、c長(zhǎng)度之比為3:4,總長(zhǎng)為L(zhǎng),可知ac長(zhǎng)度為L(zhǎng),即導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng),所以安培力為F=BI·L=BIL,由左手定則可知安培力方向垂直于ac連線(xiàn)向上,故A正確. 答案:A 5. [2019·山東菏澤一模]如圖所示,在天花板下用細(xì)線(xiàn)懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán),圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài),圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,環(huán)與磁場(chǎng)邊界交點(diǎn)A、B與圓心O連線(xiàn)的夾角為120°,此時(shí)懸線(xiàn)的張力為F.若圓環(huán)通電,使懸線(xiàn)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(shí)針?lè)较? B.電流大小為,電流方向沿逆時(shí)針?lè)较? C.電流大小為,電流方向沿順時(shí)針?lè)?/p>

6、向 D.電流大小為,電流方向沿逆時(shí)針?lè)较? 解析:要使懸線(xiàn)拉力為零,則圓環(huán)通電后受到的安培力方向豎直向上,根據(jù)左手定則可以判斷,電流方向應(yīng)沿順時(shí)針?lè)较?,根?jù)力的平衡有F=F安,而F安=BI·R,求得I=,A項(xiàng)正確. 答案:A 6.(多選)如圖所示,通電導(dǎo)體棒靜止于水平導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m,長(zhǎng)為L(zhǎng),通過(guò)的電流大小為I且垂直紙面向外,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)軌平面成θ角,則導(dǎo)體棒受到的(  ) A.安培力大小為BIL B.安培力大小為BILsinθ C.摩擦力大小為BILsinθ D.支持力大小為mg-BILcosθ 解析:根據(jù)安培力計(jì)算公式,F(xiàn)安=BIL,A正確、

7、B錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒受力如圖所示,根據(jù)平衡條件,F(xiàn)f=BILsinθ,C正確;FN=mg+BILcosθ,D錯(cuò)誤. 答案:AC 7.[2019·河南調(diào)研聯(lián)考] 如圖所示,在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab兩端由等長(zhǎng)輕質(zhì)軟導(dǎo)線(xiàn)水平懸掛,平衡時(shí)兩懸線(xiàn)與水平面的夾角均為θ(θ<90°),緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位置以改變通過(guò)棒中的電流I。則下列四幅圖象中,能正確反映θ與I的變化規(guī)律的是(  ) 解析:對(duì)ab棒受力分析如圖所示: 由平衡條件有tanθ=,得I=·,又知為常數(shù),故A項(xiàng)正確,B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:A 8. 電磁炮是一種理想的兵器,它的主要原理如圖所示,利用這種

8、裝置可以把質(zhì)量為2.0 kg的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6 km/s.若這種裝置的軌道寬2 m,長(zhǎng)為100 m,通過(guò)的電流為10 A,求軌道間所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和磁場(chǎng)力的最大功率.(軌道摩擦不計(jì)) 解析:電磁炮在安培力的作用下,沿軌道做勻加速運(yùn)動(dòng). 因?yàn)橥ㄟ^(guò)100 m的位移加速至6 km/s,利用動(dòng)能定理可得F安x=ΔEk,即BILs=mv2-0. 代入數(shù)據(jù)可得B=1.8×104 T. 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,磁場(chǎng)力的最大功率為 P=Fvm=BILvm=2.16×109 W. 答案:1.8×104 T 2.16×109 W[技能提升練] 9.如圖所示,兩平行光滑金

9、屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定,下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連,彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直,直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上,空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).閉合開(kāi)關(guān)S后導(dǎo)體棒中的電流為I,導(dǎo)體棒平衡時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為x1;調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性,使導(dǎo)體棒中電流反向,導(dǎo)體棒中電流仍為I,導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x2.忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(  ) A.(x1+x2) B.(x2-x1) C.(x2+x1) D.(x2-x1) 解析:由平衡條件可得mgsinα=kx1+BIL;調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使導(dǎo)體棒中電流反向,由平衡

10、條件可得mgsinα+BIL=kx2,聯(lián)立解得B=(x2-x1).故D正確. 答案:D 10.如圖所示,三根長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn)在空間構(gòu)成以A為頂點(diǎn)的等腰直角三角形,A、B中電流的方向垂直于紙面向里,C中電流的方向垂直于紙面向外.其中B、C電流大小為I,在A處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0,導(dǎo)線(xiàn)A通過(guò)的電流大小為I,則導(dǎo)線(xiàn)A受到的安培力是(  ) A.B0IL,水平向左 B.2B0IL,豎直向上 C.2B0IL,水平向右 D.0 解析:B、C兩通電導(dǎo)線(xiàn)在A處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=B0,方向水平向左,再由左手定則可知,導(dǎo)線(xiàn)A受到的安培力的方向豎直向上,大小為F=B·I·

11、L=2B0IL,B正確. 答案:B 11.[2019·深圳一模]如圖所示,折成不同形狀的四個(gè)導(dǎo)線(xiàn)框質(zhì)量相等、匝數(shù)相同,高度相同,MN邊長(zhǎng)度相等,將它們用相同的細(xì)線(xiàn)懸掛在空中,四個(gè)導(dǎo)線(xiàn)框的下邊處在同一水平線(xiàn)上,且四個(gè)線(xiàn)框的下半部分都處在與線(xiàn)框平面垂直的同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的上邊界水平(如圖中虛線(xiàn)所示),四個(gè)導(dǎo)線(xiàn)框中都通有順時(shí)針?lè)较?、電流?qiáng)度相同的電流,均處于平衡狀態(tài).若使磁場(chǎng)緩慢變強(qiáng),細(xì)線(xiàn)最不易拉斷的是(  ) 解析:導(dǎo)線(xiàn)框中都通有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?,即從N指向M,由左手定則可知,安培力的方向向下;所以繩子的拉力等于線(xiàn)框的重力與受到安培力的和,四個(gè)導(dǎo)線(xiàn)框質(zhì)量相等則重力相等,受到安培力大的

12、線(xiàn)框?qū)?xì)線(xiàn)的拉力大.設(shè)MN的長(zhǎng)度為L(zhǎng),導(dǎo)線(xiàn)在各磁場(chǎng)內(nèi)有效長(zhǎng)度不同,故各通電導(dǎo)線(xiàn)受到安培力大小不同.各線(xiàn)框在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度:LA==L;LB==L;LC=>L;LD=>L;可知B圖中的有效長(zhǎng)度最?。晒剑篎=BIL有效,可知B項(xiàng)圖中線(xiàn)框受到的安培力最?。畡tB項(xiàng)中,線(xiàn)框?qū)?xì)線(xiàn)的拉力最小,細(xì)線(xiàn)最不容易拉斷.故B項(xiàng)正確.A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤,故選B項(xiàng). 答案:B 12.[2018·江蘇卷,13]如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ,間距為d.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上,距底端的距離為s,導(dǎo)軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流.金屬棒被松開(kāi)后,以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑,金屬棒中的電流始終保持恒定,重力加速度為g.求下滑到底端的過(guò)程中,金屬棒 (1)末速度的大小v; (2)通過(guò)的電流大小I; (3)通過(guò)的電荷量Q. 解析:(1)勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)v2=2as 解得v= (2)安培力F安=IdB 金屬棒所受合力F=mgsinθ-F安 牛頓運(yùn)動(dòng)定律F=ma 解得I= (3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t= 電荷量Q=It 解得Q= 答案:(1) (2) (3) 8

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