河北省張家口市高三物理 同步練習(xí)12.doc

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同步練習(xí)（12）物理試卷 一、選擇題 1.磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度的單位是特斯拉，根據(jù)物理學(xué)公式分析答題． 【詳解】磁感應(yīng)強(qiáng)度B=FIL，磁感應(yīng)強(qiáng)度單位為T，則1T=NA?m=kg?m/s2A?m=kgA?s2 故A對；BCD錯(cuò)； 故選A 【點(diǎn)睛】本題考查了單位制的知識，熟練掌握物理學(xué)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(dǎo)線與Ox、Oy軸相交，導(dǎo)線中電流方向如圖所示．該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場，通電直導(dǎo)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(qiáng)度的方向可能是（　?。? A. 沿x軸正方向 B. 沿y軸負(fù)方向 C. 沿z軸正方向 D. 沿z軸負(fù)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(cuò)誤；磁場的方向沿y軸負(fù)方向，符合左手定則，故B正確。 考點(diǎn)：左手定則 【名師點(diǎn)睛】考查左手定則，并讓學(xué)生理解安培力、電流與磁場三方向的關(guān)系，同時(shí)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(dǎo)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(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中，以導(dǎo)線為中心，半徑為R的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)，已知c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，則下列說法中正確的是（　?。? A. 直導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向里 B. d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 C. a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T，方向向右 D. b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T，方向斜向下，與B成135角 【答案】C 【解析】 【分析】 由題，c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，說明通電導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，由安培定則判斷出通電導(dǎo)線中電流方向； 通電導(dǎo)線在abcd四點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成分析b、c、d三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向； 【詳解】A、由題意可知，c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，說明通電導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，即得到通電導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左，根據(jù)安培定則判斷可知，直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，故A錯(cuò)誤； B、根據(jù)矢量合成規(guī)律可知，通電導(dǎo)線在d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上，則d點(diǎn)感應(yīng)強(qiáng)度為2T，方向與B的方向成45斜向上，故B錯(cuò)誤； C、通電導(dǎo)線在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右，則a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T，方向與B的方向相同，故C正確； D、由上可知，通電導(dǎo)線在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1T，由安培定則可知，通電導(dǎo)線在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，根據(jù)平行四邊形與勻強(qiáng)磁場進(jìn)行合成得知，b點(diǎn)感應(yīng)強(qiáng)度為2T，方向與B的方向成45斜向下，故D錯(cuò)誤。 【點(diǎn)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(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場和勻強(qiáng)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(shí)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(fù)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(dāng)鐵塊A向上加速運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的過程中，會(huì)導(dǎo)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(dāng)鐵塊離開盤而又還未到達(dá)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(shí)鐵塊壓左盤的力還大，故左盤將下沉．故選C. 點(diǎn)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(gè)便可求出另外一個(gè)．②導(dǎo)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可進(jìn)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(dǎo)線，俯視圖如圖所示，兩根導(dǎo)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(dǎo)線連線的中垂線入射，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng) B. 滑塊可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) C. 滑塊可能做曲線運(yùn)動(dòng) D. 滑塊一定做減速運(yùn)動(dòng) 【答案】D 【解析】 試題分析：根據(jù)安培定則，知兩導(dǎo)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(dòng)摩擦力與速度反向，滑塊一定做減速直線運(yùn)動(dòng)，故ABC錯(cuò)誤，D正確．故選D． 考點(diǎn)：安培定則；左手定則 【名師點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(shí)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(fù)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(fù)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(fù)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(cuò)誤。 本題選擇錯(cuò)誤的故選C。 【點(diǎn)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(dòng)方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)方向相反．根據(jù)安培定則，將選項(xiàng)逐一代入檢查，選擇符合題意的選項(xiàng)． 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(shí)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(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)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(dǎo)線為研究對象，由左手定則判斷出導(dǎo)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(dǎo)線在磁鐵的中央上方，導(dǎo)線所在處磁場水平向左；導(dǎo)線電流垂直于紙面向里，由左手定則可知，導(dǎo)線受到的安培力豎直向下；由牛頓第三定律可知，導(dǎo)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(yùn)動(dòng)趨勢，則彈簧的彈力卻不變，所以選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤，C正確． 故選：C． 【點(diǎn)睛】本題應(yīng)先選導(dǎo)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(dǎo)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(xué)習(xí)小組為了探明磁鐵的極性，在它中央的正上方固定一導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)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(cuò)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(cuò)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(cuò)誤； 故選：D． 【點(diǎn)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(dǎo)線由S極的上端平移到N極的上端，在此過程中，導(dǎo)線保持與磁鐵始終垂直，導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線在S極上端時(shí)導(dǎo)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(yùn)動(dòng)趨勢，則磁鐵受到的摩擦力水平向左； 同理當(dāng)導(dǎo)線在N極上端時(shí)，導(dǎo)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(yùn)動(dòng)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(shí)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(cuò)誤，D 正確； 故選：D． 【點(diǎn)睛】首先根據(jù)左手定則確定出通電導(dǎo)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(diǎn)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(dǎo)線ab放在磁場中，導(dǎo)線所在的區(qū)域的磁感線呈弧線，導(dǎo)線中的電流方向由a到b，如圖所示．導(dǎo)線可以在空中自由移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，俯視看，導(dǎo)線在安培力的作用下先逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度后，接著轉(zhuǎn)動(dòng)邊向下移動(dòng)．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?yàn)閷?dǎo)線在安培力的作用下先逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，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(cuò)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(cuò)誤。 考點(diǎn)：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(dǎo)線a，導(dǎo)線a的正上方某處放置另一長直導(dǎo)線b，導(dǎo)線a中電流垂直紙面向里，導(dǎo)線b中電流垂直紙面向外，導(dǎo)線中均為恒定電流，現(xiàn)將導(dǎo)線b水平向右平移一小段距離后，導(dǎo)線a始終保持靜止，則（　?。? A. 導(dǎo)線b受到的安培力方向始終豎直向下 B. 導(dǎo)線b受到的安培力增大 C. 導(dǎo)線a對桌面的壓力增大 D. 導(dǎo)線a對桌面的摩擦力方向水平向左 【答案】D 【解析】 【分析】 導(dǎo)線b從最高點(diǎn)過程向右移動(dòng)的過程中，ab導(dǎo)線在彼此產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)可知，a與b之間的力為排斥力； 當(dāng)b水平向右平移時(shí)，導(dǎo)線a產(chǎn)生的磁場方向在b點(diǎn)為向右下方，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)向b受到的安培力方向不在豎直方向上，故A錯(cuò)誤； B、由于ab間的距離增大，故a在b處產(chǎn)生的磁場強(qiáng)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(cuò)誤； C、當(dāng)b水平向右平移時(shí)，ab間的距離增大，b在a處產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度大小減小，a受到的安培力減小且方向仍然的兩根導(dǎo)線連線的方向上，根據(jù)力的合成可知，導(dǎo)線對桌面的壓力減小，且受到的摩擦力向右，故導(dǎo)線a對桌面的摩擦力向左，故C錯(cuò)誤，D正確 故選：D 【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是解決通電指導(dǎo)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(yùn)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(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(xiàng)B正確，ACD錯(cuò)誤． 故選：B 【點(diǎn)睛】對于該題首先要求學(xué)生要熟練地掌握左手定則，能準(zhǔn)確的判斷安培力的方向， 再者就是對于安培力的大小的計(jì)算，整體要分為兩種情況：一是直導(dǎo)線，二是導(dǎo)線是彎曲的． 1、對于直導(dǎo)線要分為三種情況： ①、導(dǎo)線與磁場平行時(shí)，不受安培力作用． ②、當(dāng)與磁場垂直時(shí)，安培力的大小為F=BIL． ③當(dāng)與磁場有一定的夾角θ時(shí)，安培力為F=BILsinθ． 2、當(dāng)導(dǎo)線為曲線時(shí)，就像該題，要首先求出導(dǎo)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(jìn)行解答． 二、計(jì)算題 13.如圖，一根粗細(xì)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(diǎn)，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(qiáng)磁場中；在B、C兩點(diǎn)用導(dǎo)線連接電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r3的直流電源，閉合S的同時(shí)，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)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(diǎn)：安培力 【名師點(diǎn)睛】導(dǎo)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。