2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 第一節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課后達(dá)標(biāo) 新人教版.doc

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第一節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 (建議用時(shí)：60分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2018江西十校模擬)1820年丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)．在奧斯特實(shí)驗(yàn)中，將直導(dǎo)線(xiàn)沿南北方向水平放置，小指針靠近直導(dǎo)線(xiàn)，下列結(jié)論正確的是(　　) A．把小磁針?lè)旁趯?dǎo)線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上，通電后，小磁針會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) B．把小磁針平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方，在導(dǎo)線(xiàn)與小磁針之間放置一塊鋁板，通電后，小磁針不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) C．把小磁針平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方，給導(dǎo)線(xiàn)通以恒定電流，然后逐漸增大導(dǎo)線(xiàn)與小磁針之間的距離，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(與通電前相比)會(huì)逐漸減小 D．把黃銅針(用黃銅制成的小指針)平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方，通電后，黃銅針會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選C.將小磁針?lè)旁趯?dǎo)線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上，通電后，小磁針不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)．把小磁針平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方，在導(dǎo)線(xiàn)與小磁針之間放置一塊鋁板，通電后，小磁針仍然會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，B錯(cuò)．把小磁針?lè)旁趯?dǎo)線(xiàn)下方，給導(dǎo)線(xiàn)通以恒定電流，導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖诖艌?chǎng)，距導(dǎo)線(xiàn)越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(與通電前相比)越小，C對(duì)．黃銅針沒(méi)有磁性，不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，D錯(cuò)． 2. 如圖所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ(chēng)的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線(xiàn)方向成θ角(環(huán)面軸線(xiàn)為豎直方向)．若導(dǎo)電圓環(huán)上通有如圖所示的恒定電流I，則下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì) B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上 C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ 解析：選C.若導(dǎo)電圓環(huán)上通有如題圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)電圓環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ，選項(xiàng)A、B、D正確． 3. 如圖所示，用三條細(xì)線(xiàn)懸掛的水平圓形線(xiàn)圈共有n匝，線(xiàn)圈由粗細(xì)均勻、單位長(zhǎng)度質(zhì)量為2.5 g的導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，三條細(xì)線(xiàn)呈對(duì)稱(chēng)分布，穩(wěn)定時(shí)線(xiàn)圈平面水平，在線(xiàn)圈正下方放有一個(gè)圓柱形條形磁鐵，磁鐵的中軸線(xiàn)OO′垂直于線(xiàn)圈平面且通過(guò)其圓心O，測(cè)得線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5 T，方向與豎直線(xiàn)成30角，要使三條細(xì)線(xiàn)上的張力為零，線(xiàn)圈中通過(guò)的電流至少為(g取10 m/s2)(　　) A．0.1 A　　　　　　　　　 B．0.2 A C．0.05 A D．0.01 A 解析：選A. 設(shè)線(xiàn)圈半徑為R，通電線(xiàn)圈受到的安培力為每小段導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力的合力F＝nBI2πRsin 30，所受重力為G＝n2πRρg，平衡時(shí)有：F＝G，nBI2πRsin 30＝n2πRρg，得I＝，代入數(shù)據(jù)得I＝0.1 A，故A正確． 4. 如圖所示，在同一平面內(nèi)互相絕緣的三根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)ab、cd、ef圍成一個(gè)等邊三角形，三根導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)的電流大小相等，方向如圖所示，O為等邊三角形的中心，M、N分別為O關(guān)于導(dǎo)線(xiàn)ab、cd的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)．已知三根導(dǎo)線(xiàn)中的電流形成的合磁場(chǎng)在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，在M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，若撤去導(dǎo)線(xiàn)ef，而ab、cd中電流不變，則此時(shí)N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(　　) A．B1＋B2　　　　　　　　 B．B1－B2 C. D． 解析：選C.設(shè)每根導(dǎo)線(xiàn)中的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，ef、cd中的電流在M點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B0′，則在O點(diǎn)有B1＝B0，在M點(diǎn)有B2＝2B0′＋B0，撤去導(dǎo)線(xiàn)ef后，在N點(diǎn)有BN＝B0＋B0′，聯(lián)立各式可得BN＝，C正確． 5. 如圖所示，蹄形磁鐵用懸線(xiàn)懸于O點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是(　　) A．靜止不動(dòng) B．向紙外平動(dòng) C．N極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) D．N極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選C.采取轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法判斷．在圖示位置，導(dǎo)線(xiàn)左端受磁場(chǎng)力垂直紙面向里，右端受磁場(chǎng)力垂直紙面向外，由牛頓第三定律可知，蹄形磁鐵N極受力垂直紙面向外，S極向里，故C正確． 6. (2018衡陽(yáng)模擬)如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根豎直放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF，導(dǎo)軌上放一金屬棒MN.現(xiàn)從t＝0時(shí)刻起，給金屬棒通以圖示方向的電流且電流強(qiáng)度與時(shí)間成正比，即I＝kt，其中k為常量，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好．下列關(guān)于金屬棒的速度v、加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象，可能正確的是(　　) 解析：選D.從t＝0時(shí)刻起，金屬棒通以電流I＝kt，由左手定則可知，安培力方向垂直紙面向里，使其緊壓導(dǎo)軌，導(dǎo)致金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在減小，當(dāng)滑動(dòng)摩擦力小于重力時(shí)速度與加速度方向相同，所以金屬棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)滑動(dòng)摩擦力等于重力時(shí)，加速度為零，此時(shí)速度達(dá)到最大．當(dāng)安培力繼續(xù)增大時(shí)導(dǎo)致加速度方向豎直向上，則出現(xiàn)加速度與速度方向相反，因此做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)．v－t圖象的斜率絕對(duì)值表示加速度的大小，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤．對(duì)金屬棒MN，由牛頓第二定律得mg－μFN＝ma，而FN＝BIL＝BktL，即mg－μBktL＝ma，因此a＝g－t，顯然加速度a與時(shí)間t成線(xiàn)性關(guān)系，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 二、多項(xiàng)選擇題 7．(2018汕頭模擬)如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布，線(xiàn)圈中a、b兩條導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.則(　　) A．該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng) B．線(xiàn)圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直 C．線(xiàn)圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D．a(chǎn)、b導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力大小總為BIl 解析：選CD.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)大小處處相等，方向處處相同，由圖可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在圖示的位置，a受向上的安培力，b受向下的安培力，線(xiàn)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；易知選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，電流大小不變，則安培力大小始終為BIl，選項(xiàng)D正確． 8. 如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ＝30，金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好．整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上時(shí)，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)，要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，可以采取的措施是(　　) A．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B B．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流增大 C．增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ D．將電源正負(fù)極對(duì)調(diào)使金屬桿中的電流方向改變 解析：選AB.對(duì)金屬桿受力分析，沿導(dǎo)軌方向：－mgsin θ＝0，若想讓金屬桿向上運(yùn)動(dòng)，則增大，A、B正確；若增大θ，則mgsin θ增大，C錯(cuò)誤；若電流反向，則金屬桿受到的安培力反向，D錯(cuò)誤． 9. (高考海南卷)如圖，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流；a、b、c是導(dǎo)線(xiàn)所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線(xiàn)與它們的距離分別為、l和3l.關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D．b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 解析：選AD.a、c兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩導(dǎo)線(xiàn)中電流產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度，由于a點(diǎn)比c點(diǎn)距離兩導(dǎo)線(xiàn)較近，所以a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度比c點(diǎn)處的大，A正確．根據(jù)安培定則知，a、c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，C錯(cuò)誤．b點(diǎn)位于兩導(dǎo)線(xiàn)中間，兩導(dǎo)線(xiàn)在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等，方向相反，合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，c處磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，D正確，B錯(cuò)誤． 10．(2017高考全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示．矩形線(xiàn)圈由一根漆包線(xiàn)繞制而成，漆包線(xiàn)的兩端分別從線(xiàn)圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)軸．將線(xiàn)圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線(xiàn)圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線(xiàn)圈下方．為了使電池與兩金屬支架連接后線(xiàn)圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，該同學(xué)應(yīng)將(　　) A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉 B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉 C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 解析：選AD.如果將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，則線(xiàn)圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，每轉(zhuǎn)一周安培力驅(qū)動(dòng)一次，可保證線(xiàn)圈不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，A項(xiàng)正確；如果左、右轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，不能保證線(xiàn)圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去，B項(xiàng)錯(cuò)誤；如果僅左轉(zhuǎn)軸的上側(cè)絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸的下側(cè)絕緣漆刮掉，則線(xiàn)圈中不可能有電流，因此線(xiàn)圈不可能轉(zhuǎn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；如果左轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，右轉(zhuǎn)軸僅下側(cè)的絕緣漆刮掉效果與A項(xiàng)相同，因此D項(xiàng)正確． 三、非選擇題 11. 據(jù)報(bào)道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示．炮彈(可視為長(zhǎng)方形導(dǎo)體)置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁接觸良好．開(kāi)始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會(huì)被磁力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出．設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d＝0.10 m，導(dǎo)軌長(zhǎng)L＝5.0 m，炮彈質(zhì)量m＝0.30 kg.導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示．可以認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B＝2.0 T，方向垂直于紙面向里．若炮彈出口速度為v＝2.0103 m/s，求通過(guò)導(dǎo)軌的電流I.忽略摩擦力與重力的影響． 解析：在導(dǎo)軌通有電流I時(shí)，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場(chǎng)施 加的安培力為F＝IdB 根據(jù)動(dòng)能定理有FL＝mv2 聯(lián)立解得I＝ 代入題給數(shù)據(jù)得I＝6.0105 A. 答案：6.0105 A 12．(高考重慶卷)某電子天平原理如圖所示，E形磁鐵的兩側(cè)為N極，中心為S極，兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁極寬度均為L(zhǎng)，忽略邊緣效應(yīng)，一正方形線(xiàn)圈套于中心磁極，其骨架與秤盤(pán)連為一體，線(xiàn)圈兩端C、D與外電路連接，當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤(pán)上時(shí)，彈簧被壓縮，秤盤(pán)和線(xiàn)圈一起向下運(yùn)動(dòng)(骨架與磁極不接觸)，隨后外電路對(duì)線(xiàn)圈供電，秤盤(pán)和線(xiàn)圈恢復(fù)到未放重物時(shí)的位置并靜止，由此時(shí)對(duì)應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量．已知線(xiàn)圈匝數(shù)為n，線(xiàn)圈電阻為R，重力加速度為g，問(wèn)： (1)線(xiàn)圈向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出？ (2)供電電流I是從C端還是從D端流入？求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系． (3)若線(xiàn)圈消耗的最大功率為P，該電子天平能稱(chēng)量的最大質(zhì)量是多少？ 解析：(1)由右手定則知：感應(yīng)電流從C端流出． (2)設(shè)線(xiàn)圈受到的安培力為FA.據(jù)左手定則知：外加電流從D端流入． 由FA＝mg和FA＝2nBIL，得m＝I. (3)設(shè)能稱(chēng)量的最大質(zhì)量為m0. 由m＝I和P＝I2R，得m0＝. 答案：(1)感應(yīng)電流從C端流出　(2)從D端流入　m＝I　(3)