2019版高考物理总复习 第26课 磁场 磁场对电流的作用练习.doc

第26课 磁场磁场对电流的作用1安培定则a根据安培定则分析电流产生的磁场(1)(经典题，6分)下列几幅图中，由电流产生的磁场方向正确的是()答案：B解析：通电直导线电流产生的磁场的方向，可以利用右手螺旋定则判断，大拇指指向直导线电流方向，四指指向磁感线方向，故A项错误。对于环形电流，四指弯曲方向为电流方向，大拇指指向内部中轴线磁场方向，故B项正确。从上往下看，线框的电流方向为顺时针方向，根据安培定则可知轴线上磁场的方向向下，故C项错误。电流方向上边垂直于纸面向里，下边垂直于纸面向外，则根据安培定则，螺线管内部的磁场方向向左，故D项错误。b利用安培定则判断磁场方向进而求解磁感应强度(2)(2017全国，6分)如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()A.0 B.B0 C.B0 D. 2B0答案：C解析：在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，则两导线在a点产生的磁感应强度与外加磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，如图(a)所示。则外加磁场的方向与PQ平行，由Q指向P，大小满足B1B0。根据几何关系有BPcos 30B0，解得P或Q通电导线在a点的磁感应强度大小为BPB0。当P中电流反向，其他条件不变，通电导线在a点产生的磁感应强度如图(b)所示。根据几何关系有B2B0，且外加磁场不变，故在a点的磁感应强度大小为BB0，故C项正确。2通电导线在磁场中受到的力a用左手定则判断安培力的方向(3)(经典题，6分)如图所示，把一个重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通如图所示方向电流I时，导线将如何运动(从上往下看)()A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升答案：A解析：在导线两侧取两小段，左侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，则导线顺时针转动，转动的过程中，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为顺时针转动，同时下降，故A项正确。b安培力FBIL中的L是指有效长度(4)(经典题，6分)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abcbcd135。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线abcd所受到的磁场的作用力的合力()A方向沿纸面向上，大小为(1)ILBB方向沿纸面向上，大小为(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为(1)ILBD方向沿纸面向下，大小为(1)ILB答案：A解析：导线abcd的有效长度为(1)L，根据FBIL，可知导线受到的安培力大小为(1)BIL，根据左手定则可以判断，导线受到的安培力沿纸面向上，故A项正确。3安培力作用下导体的平衡及运动a根据通电导体在磁场中受力平衡求参量(5)(2015全国，12分)如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。答案：竖直向下(2分)0.01 kg(10分)解析：根据题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。(2分)开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长量为l10.5 cm。根据胡克定律和力的平衡条件有2kl1mg(2分)开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FBIL(2分)两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，根据胡克定律和力的平衡条件有2k(l1l2)mgF(2分)根据欧姆定律有EIR(2分)联立，代入数据解得m0.01 kg(2分)b通电导体在磁场中处于平衡状态需要满足的条件(6)(经典题，6分)有一金属棒ab，质量为m，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图所示，轨道间距为L，其平面与水平面的夹角为，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属棒与轨道的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，回路中电源电动势为E，内阻不计(假设金属棒与轨道间动摩擦因数为)，则下列说法正确的是()A若R，导体棒不可能静止B若R，导体棒不可能静止C若导体棒静止，则静摩擦力的方向一定沿轨道平面向上D若导体棒静止，则静摩擦力的方向一定沿轨道平面向下答案：B解析：根据闭合电路欧姆定律可得I，当导体棒受到的摩擦力向上且刚好静止时，根据共点力平衡可得BILmgcos mgsin ，解得 R 。当导体棒受到的摩擦力向下且刚好静止时，根据共点力平衡可得BILmgcos mgsin ，解得R。故电阻的范围在R 时，导体棒静止，故A项错误，B项正确。根据以上分析可知静摩擦力可能沿轨道平面向上，也可能沿轨道平面向下，也可能恰好为零，故C项、D项均错误。c通电导体在磁场中做切割磁感线运动(7)(经典题，8分)“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L0.2 m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B1102 T。“电磁炮”弹体总质量m0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R0.4 ，可控电源的内阻r0.6 ，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I4103 A，不计空气阻力。求：弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长；弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量。答案：20 m(3分)1.76106 J(5分)解析：在导轨通有电流I时，弹体作为导体做切割磁感线运动，受到安培力的作用，有FILB(1分)根据动能定理有Fxmv2(1分)弹体从静止加速到v4 km/s解得轨道至少需要的长度为x20 m(1分)弹体从静止加速到v4 km/s过程中，根据牛顿第二定律有Fma(1分)根据运动学公式有vat(1分)根据焦耳定律，发射过程中产生的热量有QI2(Rr)t(1分)弹体的动能Ekmv2系统消耗的总能量为EEkQ(1分)解得E1.76106 J(1分)d磁流体问题(8)(2018改编，8分)磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图(a)是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。如图(b)所示，通道尺寸a2.0 m、b0.15 m、c0.10 m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B8.0 T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U99.6 V；海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率0.20 m。船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向。答案：796.8 N(6分)方向沿y轴正方向(向右)(2分)解析：根据安培力公式，推力F1I1Bb(2分)其中I1(1分)R(2分)解得F1796.8 N(2分)根据左手定则可知，对海水推力的方向沿y轴正方向(向右)(1分)