2020届高考物理总复习 作业40 磁场的描述 磁场对电流的作用（含解析）

作业40磁场的描述 磁场对电流的作用8一、选择题图4011电视机显像管的偏转线圈示意图如图401所示，某时刻电流方向如图所示则环心O处的磁场方向()A向下B向上C垂直纸面向里D垂直纸面向外解析：对于左右两个螺线管，由安培定则可以判断出上方均为磁场北极，下方均为磁场南极，所以环心O处的磁场方向向下，即A正确答案：A2(2019年郑州模拟)一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁图402铁静止时弹簧的伸长量为x0，将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在a、b、c位置时，弹簧的伸长量分别为xa、xb、xc，已知a、b、c三点的连线与斜面平行，且b点在条形磁铁的正中央则下列正确的是()Ax0xaxbxc Bx0xaxbxcCxax0xbxc Dxaxbxcx0图403解析：由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在a处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图403所示，由左手定则可判断导线在a点受斜向右下方的安培力Fa，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力Fa的方向是斜向左上方，Fa有沿斜面向下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量增大；同理可知导线在b点时弹簧的伸长量不变；同理可知导线在c点时弹簧的伸长量减小，则xax0xbxc，C正确答案：C图4043(2018届武汉模拟)如图404所示，“”表示电流方向垂直纸面向里，“”表示电流方向垂直纸面向外两根通电长直导线a、b平行且水平放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的安培力大小为F.当在a、b的上方再放置一根与a、b平行的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小仍为F，图中a、b、c三者间距相等，此时b受到的安培力大小为()AF B.FC2F D.F解析：由右手定则可知，b在a处产生的磁场方向竖直向下，设为B1，由左手定则可知，a受到的安培力F1(F1F)的方向为水平向左，如图405所示，图405由牛顿第三定律可知，b受到的安培力大小也为F，方向水平向右放入c后，c在a处产生磁场的磁感应强度B2方向垂直于a、c的连线斜向上，对a的安培力F2方向指向c，因为a受到的合安培力大小为F，且F1与F2的夹角为120，所以F1F2F.c在a和b处产生磁场的磁感应强度大小相等，因此b受到的安培力为2F，方向由c指向b；b受到的两个安培力之间的夹角为60，由余弦定理得b受到的合安培力大小为FbF，D正确答案：D图4064(2019年山东临汾市二模)如图406所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一用绝缘细线悬挂着的正方形线框线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L.已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为Bk(k为常量)，线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为()A0 B.gC.g D.g解析：线框下边受到的安培力的大小为F1kILkI2，方向向下线框上边受到的安培力大小F2ILkI2，方向向上根据牛顿第二定律可得，F1mgF2ma，解得：ag，D正确答案：D图4075(2019年四川成都一诊)如图407所示为水平放置的两根等高固定长直导线的截面图，O点是两导线间距离的中点，a、b是过O点的竖直线上与O点距离相等的两点，两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流下列说法正确的是()A两导线之间存在相互吸引的安培力BO点的磁感应强度为零CO点的磁感应强度方向竖直向下Da、b两点的磁感应强度大小相等、方向相反解析：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，A错误；两个电流在O点的磁感应强度方向都是竖直向下，不为0，B错误，C正确；a、b两点磁感应强度大小相等、方向相同，D错误答案：C图4086(2019年天津五校联考)如图408所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点以O为坐标原点，A、B连线为x轴，O、C连线为y轴，建立坐标系过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向垂直于纸面向里的电流则过O点的通电直导线所受安培力的方向为()A沿y轴正方向 B沿y轴负方向C沿x轴正方向 D沿x轴负方向解析：根据安培定则，A、B处导线在O点产生的磁场方向相反，又因为二者电流大小相同，到O点的距离相等，所以A、B处导线在O点处产生的合磁感应强度为零，O点处磁场方向由C处导线决定，沿x轴负方向，再由左手定则可知，过O点的通电直导线所受安培力的方向沿y轴正方向，A正确答案：A7(2016年高考海南卷)(多选)如图409(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音俯视图409(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示在图(b)中()图409A当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外解析：将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，故A错误，B正确；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，故C正确，D错误答案：BC8(多选)如图4010甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为.实验测得sin与x之间的关系如图4010乙所示，已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.下列说法正确的是()图4010AP的右端为S极BP的中轴线与地磁场方向垂直CP在x0处产生的磁感应强度大小为B0Dx0处合磁场的磁感应强度大小为2B0解析：当x趋向无穷大时，小磁针所指的方向为地磁场的方向，所以根据题图可知，x趋向无穷大时，sin趋向1，则趋向90，即小磁针的方向与x的方向垂直，所以x的方向为向东当x非常小时，小磁针的N极沿x方向，即向东由题图可知，开始时N背离O点，所以O点处的磁极是N极，故A错误；由以上的分析可知，P的中轴线沿东西方向，与地磁场方向垂直，故B正确；由乙图可知，x0处sin，则45，P在x0处产生的磁感应强度大小BP，tan45，所以BPB0，故C正确；x0处合磁场的磁感应强度大小为BB0，故D错误答案：BC9(多选)通有电流的导线L1、L2、L3、L4处在同一平面(纸面)内，放置方式及电流方向如图4011甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可绕垂直纸面的中心轴O转动，则下列描述正确的是()图4011AL2绕轴O按顺时针转动BL2绕轴O按逆时针转动CL4绕轴O按顺时针转动DL4绕轴O按逆时针转动解析：题图甲中由右手安培定则，可知导线L1上方磁场垂直纸面向外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，导线L2上每一小部分受到的安培力方向水平向右，但轴O下方导线所受安培力较大，所以L2绕轴O按逆时针转动，A错，B对；题图乙中轴O上方导线L4所受安培力向右，轴O下方导线L4所受安培力向左，即L4绕轴O按顺时针转动，C对，D错答案：BC10(多选)如图4012甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行且足够长的水平光滑导轨上，电流方向由M指向N，在两导轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t0时导线恰好静止，若磁感应强度B按如图4010乙所示的规律变化，则下列说法正确的是()图4012A在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B在最初的一个周期内，导线一直向左运动C导线一直做加速度不变的匀加速直线运动D在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析：由安培力的表达式FBIL结合题图乙可知，安培力F在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化，在前周期内，安培力F大小方向均不变，加速度大小方向均不变，由于初速度为零，所以导线在水平方向上向右做匀加速直线运动；在周期到周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至周期时速度减小到零，所以D项正确；而后在周期到周期内，导线MN反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，即做往复运动，所以A项正确，B、C错误答案：AD11(多选)光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m60 g、电阻R1 、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图4013所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成53角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin530.8，g10 m/s2，则 ()图4013A磁场方向一定竖直向下B电源电动势E3.0 VC导体棒在摆动过程中所受安培力F3 ND导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J解析：导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A对；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知BILLsinmgL(1cos)0，代入数值得导体棒中的电流为I3 A，由EIR得电源电动势E3.0 V，B对；由FBIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F0.3 N，C错；由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量E的和，即WQE，而EmgL(1cos)0.048 J，D错答案：AB12(2017年高考课标全国卷)(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图4014所示矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将()图4014A左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉解析：如果将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，则线圈在安培力作用下转动起来，每转一周安培力驱动一次，可保证线圈不断地转动，A项正确；如果左、右转轴上下侧的绝缘漆均刮掉，不能保证线圈持续转动下去，B项错误；如果仅左转轴的上侧绝缘漆刮掉，右转轴的下侧绝缘漆刮掉，则线圈中不可能有电流，因此线圈不可能转动，C项错误；如果左转轴上下侧的绝缘漆均刮掉，右转轴仅下侧的绝缘漆刮掉效果与A项相同，因此D项正确答案：AD二、非选择题13(2019年陕西渭南教学质量检测)如图4015所示，电源电动势为3 V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m，两环分别与电源正负极相连现将一质量0.06 kg、电阻1.5 的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T的匀强磁场当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为0.5 m，此位置与环底的高度差是多少？图4015解析：棒受的安培力FBIL，棒中电流为I，代入数据解得F0.8 N，对棒受力分析如图4016所示(从右向左看)，两环支持力的总和为2N，图4016代入数据解得N0.5 N.由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为0.5 N，由图中几何关系有tan，得53，棒距环底的高度为hr(1cos)0.2 m.答案：0.5 N0.2 m14如图4017所示，在磁感应强度B1.0 T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成37角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E12 V，内阻不计ab杆长L0.5 m，质量m0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数0.1，滑轨与ab杆的电阻忽略不计求：要使ab杆在滑轨上保持静止，滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化？(g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果保留一位有效数字)图4017解析：分别画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图，如图4018所示当ab杆恰好不下滑时，如图4018甲所示由平衡条件得沿斜面方向mgsinFN1F安1cos垂直斜面方向FN1mgcosF安1sin而F安1BL，解得R15.当ab杆恰好不上滑时，如图4018乙所示由平衡条件得图4018沿斜面方向mgsinFN2F安2cos垂直斜面方向FN2mgcosF安2sin而F安2BL，解得R23.所以，要使ab杆保持静止，R的取值范围是3R5.答案：3R59