2019-2020年高考物理一轮复习 8.1磁场及其对电流的作用课时提升作业 沪科版选修3-1.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 8.1磁场及其对电流的作用课时提升作业 沪科版选修3-1选择题(本题共8小题,16题每小题6分,7、8题每小题7分,共50分。多选题已在题号后标出)1.(xx三亚模拟)有a、b、c、d四个小磁针,分别放置在通电螺线管的附近和内部,如图所示,其中小磁针的指向正确的是()A.aB.bC.cD.d2.(多选)(xx吉林模拟)如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1T。位于纸面内的细直导线,长L=1m,通有I=1A的恒定电流。当导线与B1成60夹角时,发现其受到的安培力为零,则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的大小可能为()A.TB.TC.1 TD.T3.(xx和平区模拟)如图所示,一个边长L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流(从A点流入,从C点流出),电流强度为I,则金属框受到的磁场力为()A.0B.ILBC.ILBD.2ILB4.(多选)(xx山东实验中学模拟)如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为FN1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为FN2,则以下说法正确的是()A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将变短C.FN1FN2 D.FN1FN25.(xx昆明模拟)已知长直通电导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与该导线中的电流成正比,与该点到导线的距离成反比。如图所示,a、b、c、d四根长直通电导体棒平行放置,它们的横截面构成一个正方形,O为正方形的中心,a、b、d中电流方向垂直纸面向里,c中电流方向垂直纸面向外,电流大小满足：Ia=Ic=IdIb,则关于a、b、c、d长直通电导体棒在O点产生合磁场的方向可能是()A.由O点指向aOb区域 B.由O点指向bOc区域C.由O点指向cOd区域 D.由O点指向aOd区域6.(xx成都模拟)如图所示,两根相互平行的长直导线分别通有大小相等、方向相反的恒定电流I,a、b分别为同一平面内两根导线的横截面中心,c、d为ab连线上的两点,且ac=cb=bd。下列说法正确的是()A.d点的磁感应强度为零B.c点的磁感应强度为零C.c、d两点的磁场方向相反D.c、d两点的磁场方向相同7.通电闭合直角三角形线框abc处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,电流方向如图所示,那么三角形线框受到的磁场力的合力为()A.方向垂直于ab边斜向上B.方向垂直于ac边斜向上C.方向垂直于bc边向下D.为零8.如图所示,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5g的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平,在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线OO垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T,方向与竖直线成30角,要使三条细线上的张力为零,线圈中通过的电流至少为(g取10m/s2)()A.0.1 A B.0.2 A C.0.05 A D.0.01 A强化专练(建议：25分钟)强化点1：磁场及其叠加1.(xx上海高考)如图,足够长的直线ab靠近通电螺线管,与螺线管平行。用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图像是()2.(xx南京模拟)已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B=k,即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。如图所示,两根平行长直导线相距为R,通以大小、方向均相同的电流。规定磁场方向垂直纸面向里为正,在OR区间内磁感应强度B随r变化的图线可能是()强化点2：安培力的分析、计算3.(多选)如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。待发射弹体与轨道保持良好接触,并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。电流从一条轨道流入,通过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平面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流I成正比。通电的弹体在安培力的作用下离开轨道,则下列说法正确的是()A.弹体向左高速射出B.I为原来的2倍,弹体射出的速度也为原来的2倍C.弹体的质量为原来的2倍,射出的速度也为原来的2倍D.轨道长度L为原来的4倍,弹体射出的速度为原来的2倍4.(xx黄冈模拟)如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab、cd边均与ad边成60角,ab=bc=cd=L,长度为L的电阻丝电阻为r,框架与一电动势为E,内阻为r的电源相连接,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场,则框架受到的安培力的合力大小为()A.0B.C.D.强化点3：安培力作用下的平衡问题5.(xx启东模拟)如图所示,在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的圆轨道,一重为G的金属导体MN垂直于轨道横截面水平放置,在导体中通入电流I,使导体在安培力的作用下以恒定的速率v从A点运动到C点,设导体所在位置的轨道半径与竖直方向的夹角为,安培力的瞬时功率为P,则从A到C的过程中,下列有关说法正确的是()A.电流方向从N指向MB.IcotC.Pcos D.Psin6.如图所示,在磁感应强度B=1.0T,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E=12V,内阻不计。ab杆长L=0.5m,质量m=0.2kg,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10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8,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)答案解析素能全练1.【解析】选D。根据右手螺旋定则判断出通电螺线管内部和周围磁感线方向,由于小磁针N极指向和磁感线方向一致,故只有D正确。2.【解析】选B、C、D。导线受到的安培力为零,可判断出合磁感应强度为零或沿导线方向,可求出磁感应强度B2的最小值,B2小=B1sin60=T,故B、C、D均正确。【加固训练】(xx湛江模拟)一段长0.2m,通过2.5 A电流的直导线,关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,正确的是()A.如果B=2T,F一定是1NB.如果F=0,B也一定为零C.如果B=4T,F有可能是1ND.如果F有最大值,通电导线一定与B平行【解析】选C。当导线与磁场方向垂直放置时,F=BIL,力最大;当导线与磁场方向平行放置时,F=0;当导线与磁场方向成任意其他角度放置时,0FFN2,故选B、C。5.【解析】选D。a、c两根长直通电导体棒在O点产生合磁场的方向由O指向d;b、d两根长直通电导体棒在O点产生合磁场的方向由O指向a;a、b、c、d四根长直通电导体棒在O点产生合磁场的方向可能是由O点指向aOd区域,选项D正确。6.【解题指南】解答该题的思路是：(1)先分析a、b两长直导线分别在c、d两处的磁感应强度的大小、方向;(2)再求合磁感应强度。【解析】选C。由安培定则分析a、b两长直导线在c处的磁感应强度如图所示：,且Ba=Bb,故c处的Bc0,且向右,B错。分析a、b两长直导线在d处的磁感应强度,如图所示：,且BbBa,故d处的Bd0,且向左,A、D错,C对。7.【解题指南】解答本题应按以下流程进行：【解析】选D。解法一：ac、bc两边所受安培力分别为Fac、Fbc,其合力为F,如图所示。F=BI=BI方向沿ac方向,而ba边所受安培力与F等大反向,故abc所受安培力的合力为零,选项D正确。解法二：由于三角形为通电闭合线框,有效长度为零,所以三角形线框受到的合力为零,D正确。8.【解析】选A。设线圈半径为R,通电线圈受到的安培力为每小段导线所受的安培力的合力F=nBI2Rsin30,所受重力为G=n2Rg,平衡时有：F=G,nBI2Rsin30=n2Rg,得I=,代入数据得I=0.1A,故A正确。强化专练1.【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点：(1)离电流越远,磁感应强度越弱;(2)通电螺线管两端磁性最强,中间最弱。【解析】选C。通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小,两端磁感应强度最大,沿两端往外磁感应强度减小,所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图像是C。2.【解析】选C。由安培定则可知在两根平行长直导线上的电流在其间产生的磁场方向相反,再由B=k可得在其连线的中点上两电流产生的磁感应强度是等大反向的,即合场强为零,则A、B均错。在靠近左导线处,左电流产生的磁场要强于右电流产生的磁场,则合场强的方向是垂直纸面向里的,即为正;同理,在靠近右导线处,合场强的方向是垂直纸面向外的,即为负,所以C对、D错。【加固训练】两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、圆面相互垂直,通电电流相同,电流方向如图所示,设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度为B0,则O处的磁感应强度大小为()A.0 B.2B0C.B0 D.无法确定【解析】选C。由安培定则可知A在圆心处产生的磁感应强度垂直于纸面向里,B在圆心处产生的磁感应强度竖直向下,两者垂直,所以合磁感应强度大小B=B0,C选项正确。3.【解析】选B、D。根据右手定则可知,弹体处的磁场方向垂直于轨道平面向里,再利用左手定则可知,弹体受到的安培力水平向右,所以弹体向右高速射出,选项A错误;设B=kI(其中k为比例系数),轨道间距为l,弹体的质量为m,射出时的速度为v,则安培力F=BIl=kI2l,根据动能定理有FL=mv2,联立可得v=I,选项C错误,B、D正确。4.【解析】选C。总电阻R=+r=r,总电流I=,梯形框架受的安培力可等效为I通过ad边时受到的安培力,F=BI=BI2L=,所以C选项正确。【加固训练】在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示。过c点的导线所受安培力的方向()A.与ab边平行,竖直向上B.与ab边平行,竖直向下C.与ab边垂直,指向左边D.与ab边垂直,指向右边【解析】选C。解法一：根据直线电流的安培定则,a、b在c处所激发的磁场方向分别如图中Ba、Bb所示,应用平行四边形定则可知c导线所在处的合磁场方向如图所示。根据左手定则可知安培力F安的方向与a、b连线垂直,指向左边。解法二：根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥的特点,可判断导线a、b对导线c的安培力均为吸引力,再由平行四边形定则可知c导线所受合力的方向与ab边垂直,水平向左,C正确。5.【解析】选D。由于安培力方向始终水平向左,根据左手定则知电流方向从M指向N,A错误;因为导体棒做匀速圆周运动,所以有Gsin=F安cos=ILBcos,故I=tan,即Itan,B错误;又P=F安vcos=Gvsin,所以Psin,C错误,D正确。【加固训练】在两个倾角均为的光滑斜面上,放有两个相同的金属棒,分别通有电流I1和I2,磁场的磁感应强度大小相同,方向如图所示,两金属棒均处于平衡状态。则两种情况下的电流之比I1I2为()A.sinB.C.cosD.【解析】选D。由题图甲有：BI1Lcos=mgsin,由题图乙有：BI2L=mgsin,联立解得I1I2=1cos,D正确。6.【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,如图所示。当ab杆恰好不下滑时,如图甲所示。由平衡条件得沿斜面方向mgsin=FN1+F安1cos垂直斜面方向FN1=mgcos+F安1sin而F安1=BL,解得R1=5。当ab杆恰好不上滑时,如图乙所示。由平衡条件得沿斜面方向mgsin+FN2=F安2cos垂直斜面方向FN2=mgcos+F安2sin而F安2=BL,解得R2=3。所以,要使ab杆保持静止,R的取值范围是3R5。答案：3R5【总结提升】安培力及相关平衡问题的分析技巧(1)求解安培力作用下的导体平衡问题一般是先进行受力分析,再根据共点力平衡的条件F合=0或Fx合=0,Fy合=0列平衡方程。(2)安培力的方向很容易出错,应特别关注;安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。在判断安培力方向时,首先要确定磁场和电流所决定的平面,从而判断安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。(3)有关安培力的力电综合题往往涉及三维立体空间问题,处理该类问题时,要变三维立体为二维平面图,可变难为易。【加固训练】(xx西城模拟)如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为。整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨放置。当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止。则()A.磁场方向竖直向上B.磁场方向竖直向下C.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上D.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下【解析】选A。取导体棒为研究对象,从a向b看画出导体棒的受力情况,如图所示,当磁场方向竖直向上时,由左手定则可知安培力水平向右,金属杆ab受力可以平衡,A正确;若磁场方向竖直向下,由左手定则可知安培力水平向左,则金属杆ab受力无法平衡,B、C、D错误。