2019年高考物理大一轮复习 8.24 磁场的描述　磁场对电流的作用 沪科版.doc

2019年高考物理大一轮复习 8.24 磁场的描述磁场对电流的作用 沪科版课时规范练第41页一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(xx东北三校第一次联考)下列说法正确的是()A.安培定则是用来判断通电导线在磁场中受安培力方向的B.库仑通过实验精确地测出了元电荷的电荷量值C.伽利略支持哥白尼的日心说,发现了行星运动的三大定律D.安培提出了“分子电流假说”,很好地解释了磁化、消磁等现象解析:安培定则是判断磁场方向和电流方向两者之间关系的,选项A错误;密立根通过实验精确地测出了元电荷的电荷量值,选项B错误;开普勒支持哥白尼的日心说,发现了行星运动的三大规律,选项C错误。答案:D2.如图所示,平行长直导线1、2通过相反方向的电流,电流大小相等。a、b两点关于导线1对称,b、c两点关于导线2对称,且ab=bc,则关于a、b、c三点的磁感应强度B的说法中正确的是()A.三点的磁感应强度相同B.b点的磁感应强度最大C.a、c两点的磁感应强度大小相同,方向相反D.a点的磁感应强度最大解析:直接画出导线1、2在a、b、c三点所产生的磁场方向,同向相加,反向相减,易知选项B正确。a、c两点的磁感应强度B的大小和方向均相同,但小于b点,选项A、C、D均错。答案:B3.(xx山东黄山中学模拟检测)如图所示,一段直导线长L=1 m,其中通有I=1 A的恒定电流,将导线放在匀强磁场中,它受到垂直于纸面向外的大小为F=1 N的磁场力作用,据此()A.能确定磁感应强度的大小和方向B.能确定磁感应强度的方向,不能确定它的大小C.能确定磁感应强度的大小,不能确定它的方向D.不能确定磁感应强度的大小,但它的方向在纸面内解析:安培力总垂直于磁场方向,由此可确定磁感应强度的方向在纸面内,但由于安培力的大小,F=BILsin ,角无法确定,则不能确定磁感应强度的大小,选项D正确。答案:D4.(xx河南偃师高中月考改编)如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且abc=bcd=120,流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力为()A.方向沿纸面向上,大小为3BILB.方向沿纸面向上,大小为2BILC.方向沿纸面向下,大小为3BILD.方向沿纸面向下,大小为2BIL解析:导线段abcd的有效长度为L=Lsin 30+L+Lsin 30=2L,则安培力大小为:F=2BIL,由左手定则可知,其方向沿纸面向上。答案:B5.(xx江西南昌高三调研)如图所示,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a,b平行,它们之间的距离为s。当两细棒中均通以电流为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是()A.方向竖直向上B.大小为C.若使b上移少许,a仍可能保持静止D.若使b下移,a将不能保持静止解析:由右手螺旋定则得选项A正确;导体棒a在重力、斜面的支持力和安培力的作用下处于平衡,而安培力的方向水平向右,由三力平衡条件得BILcos 45=mgsin 45,得B=,选项B错误;两个导体棒的距离越大,导体棒间的安培力越小,若安培力和斜面的支持力的合力与重力等大、反向,则导体棒a就可能平衡。设a受到的安培力F与斜面夹角为,当导体棒b向上移动,由三个力的动态平衡条件得Fcos =mgsin 45,b越靠上端,安培力越小,则变小,故b上移,导体棒a可能处于平衡。而导体棒b下移,两个棒间的安培力变小,变大,Fcos 整体变小,则导体棒a不能处于静止状态,选项CD正确。故本题选B。答案:B6.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根竖直放置的平行导轨AB、CD,导轨上放有质量为m的金属棒MN,棒与导轨间的动摩擦因数为。现从t=0时刻起,给棒通以图示方向的电流,且电流与时间成正比,即I=kt,其中k为恒量。若金属棒与导轨始终垂直,则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中,不符合实际的是()解析:由题意,当f=BIL=BLktmg时,棒沿导轨向下减速;在棒停止运动前,所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为:f=BLkt;当棒停止运动时,摩擦力立即变为静摩擦力,大小为:f=mg,故选项C符合实际,选项ABD不符合实际。答案:ABD7.(xx四川绵阳南山中学月考改编)如图所示,长为L的通电直导体棒ab放在光滑水平绝缘轨道上,劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在导体棒的中点,且与棒垂直,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,弹簧伸长x,导体棒处于静止状态,则()A.导体棒中的电流方向从b流向aB.导体棒中的电流大小为C.若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,x变小D.若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,x变大解析:由受力分析可知,导体棒所受的弹力向左,由于导体棒处于静止状态,则安培力向右,由左手定则可得电流方向应从a流向b,kx=BIL,I=,选项A错误、B正确;将磁场无论是顺时针转还是逆时针转,其安培力方向不再是水平向右,而是斜向右下方或右上方,沿水平方向的分力减小,使得x减小,选项C正确、D错误。答案:BC8.电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是()A.只将轨道长度l变为原来的2倍B.只将电流I增加至原来的2倍C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度l变为原来的2倍,其他量不变解析:由题意可知,B=kI,设轨道宽为d,则F安=BId=kI2d,由动能定理得,F安l=mv2,联立以上式子解得,v=,选项B、D正确。答案:BD二、非选择题(本题共3小题,共52分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)9.(16分)(xx北京理综,24(1)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电量为e。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v。(1)求导线中的电流I。(2)将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=F。解析:(1)设t时间内通过导体横截面的电量为q,由电流定义,有I=neSv(2)每个自由电子所受的洛伦兹力F洛=evB设导体中共有N个自由电子,则N=nSl导体内自由电子所受洛伦兹力大小的总和F=NF洛=nSlevB由安培力公式,有F安=IlB=neSvlB得F安=F答案:(1)neSv(2)见解析10.(18分)如图所示,两平行光滑导轨与水平面成角,导轨间距为L。匀强磁场的磁感应强度为B。金属杆长也为L,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。求:(1)B至少多大?这时B的方向如何?(2)若B的大小取(1)中的计算结果,将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流调到多大才能使金属杆保持静止?解析:(1)对金属杆受力分析可知,当安培力的方向沿导轨平面向上时,其大小最小,有mgsin =I1BL可得B=由左手定则可知,磁场方向垂直于导轨平面向上。(2)将B的方向改为竖直向上后,金属杆受到的安培力水平向右(从电源正极一侧看),对金属杆受力分析并根据平衡条件得I2BL=mgtan 解得I2=答案:(1),方向垂直于导轨平面向上(2)11.(18分)粗细均匀的直导线MN的两端悬挂在两根相同的轻质弹簧下边,MN恰好在水平位置(如图)。已知MN的质量m=10 g,MN的长度l=49 cm,沿水平方向与MN垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T。(1)要使两根弹簧能处于自然状态,既不被拉长,也不被压缩,MN中应沿什么方向、通过多大的电流?(2)如导线中有从M到N方向的、大小为0.2 A的电流通过时,两根弹簧均被拉长了x=1 mm,求弹簧的劲度系数。(3)当由N到M方向通过0.2 A的电流时,两根弹簧被拉长多少?(取g=9.8 m/s2)解析:(1)只有MN受到的安培力方向竖直向上且等于MN的重力时,两根弹簧才能处于自然状态。根据左手定则,MN中的电流方向应由M到N,电流的大小由mg=BIl求得I=A=0.4 A。(2)导线中通过由M到N方向的电流时,受到竖直向上的安培力作用,被拉长的两根弹簧对MN有竖直向上的拉力,MN受竖直向下的重力,平衡时方程为BI1l+2kx=mg可得弹簧的劲度系数k=N/m=24.5 N/m。(3)当电流方向由N向M时,MN所受安培力竖直向下,这时的平衡方程为2kx=mg+BI2l由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度x=m=0.003 m。答案:(1)沿M到N的方向,大小为0.4 A(2)24.5 N/m(3)0.003 m