2019版高考物理一轮复习 第九章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用练习 鲁科版.doc

第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用课时作业单独成册方便使用 基础题组一、单项选择题1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，选项A错误，B正确；当电流I的方向平行于磁场B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场B的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；如图所示，电流I和磁场B垂直，直导线受到的安培力FBIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流I和磁场B垂直，根据平行四边形定则可得，导线受到的安培力的合力为FBIL，选项D错误答案：B2(2017高考上海卷)如图，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间电键闭合后导体棒受到的安培力方向()A向上B向下C向左 D向右解析：根据图中的电流方向，由安培定则知U形铁芯下端为N极，上端为S极，ab中的电流方向由ab，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D正确答案：D3(2018湖南师大附中月考)如图所示，两根平行放置、长度均为L的直导线a和b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中当a导线通有电流大小为I、b导线通有电流大小为2I，且电流方向相反时，a导线受到的磁场力大小为F1，b导线受到的磁场力大小为F2，则a通电导线的电流在b导线处产生的磁感应强度大小为()A.B.C. D.解析：a、b导线中电流方向相反，两导线之间的磁场力为斥力，设大小为F，对a有F1FBIL，对b有F2F2BIL，解得F2F1F2，对于导线b，F2F1F2B2IL，解得B，故C正确答案：C4如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()解析：由题图可知，A图中线圈回路在磁场中的有效长度L最长，由FnBIL可知，磁场发生相同微小变化的前提下，A中安培力的变化量最大，最容易失去平衡，A正确答案：A5如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E0的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，回路其余电阻不计为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为()A.，水平向右B.，垂直于回路平面向上C.，竖直向下D.，垂直于回路平面向下解析：对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示由图看出，当安培力沿斜面向上时，有最小值，此时磁感应强度的方向是垂直于回路平面向下安培力的最小值FAmgsin ，故磁感应强度的最小值B，根据欧姆定律，有E0IR，故B.故选项D正确答案：D二、多项选择题6(2018河南重点中学联考)如图所示，将长度为L的直导线放置在y轴上，当通以大小为I、沿y轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为F、方向沿x轴正方向，则匀强磁场的磁感应强度可能为()A沿z轴正方向，大小为B在xOy平面内，大小为C在zOy平面内，大小为D在zOy平面内，大小为解析：已知电流沿y轴负方向，安培力方向沿x轴正方向，根据左手定则结合选项判断得知匀强磁场的磁感应强度在zOy平面内，设磁场与导线的夹角为，则090，当90时，由FBILsin 可知，B有最小值为Bmin，当0，所以B和B是可能的，故A、B错误，C、D正确答案：CD7如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，则磁感应强度方向和大小可能为 ()Az轴正向，tan By轴正向，Cz轴负向，tan D沿悬线向上，sin 解析：如果B方向沿z轴正向，则安培力方向沿y轴负向，直导线所受三力合力不可能为零，A错误；如果B方向沿y轴正向，则安培力方向竖直向上，当安培力BILmg时，可以平衡，此时B，B正确；如果B方向沿z轴负向，则安培力方向沿y轴正向，直导线所受三力平衡时安培力BILmgtan ，此时Btan ，C正确；如果B方向沿悬线向上，则安培力方向垂直于细线的方向向内，直导线所受三力不可能平衡，D错误答案：BC8(2018江西百校联盟大联考)如图所示，两平行金属导轨PQ、MN间距为L，与电动势为E、内阻为r的电源相连，重力为G、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，回路其余电阻不计现在加上匀强磁场使ab棒保持静止，设回路中电流为I，则所加磁场的磁感应强度()A大小可能为B最小为C若磁场竖直向下，磁感应强度大小为D若磁场水平向右，磁感应强度大小为解析：当金属棒ab受到沿斜面向上的安培力来平衡重力分力Gsin 时，所加磁场的磁感应强度最小为，选项A错误，B正确；若磁场竖直向下，金属棒受到的安培力水平向右，根据受力平衡有Gsin BILcos ，磁感应强度B，故选项C错误；若磁场水平向右，金属棒受到的安培力竖直向上，用以平衡重力，有GBIL，此时的磁感应强度B，故选项D正确答案：BD能力题组一、选择题9(2018江苏连云港模拟)如图甲所示，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()AP的右端为S极BP的中轴线与地磁场方向平行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轴的方向垂直，所以x轴正方向向东当x非常小时，小磁针的N极沿x轴正方向，即向东由题图甲可知，开始时小磁针N极背离O点，所以P右端的磁极是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错误；由题图乙可知，x0处sin ，则45，P在x0处产生的磁感应强度大小BP满足tan 45，所以BPB0，C正确；x0处合磁场的磁感应强度大小为BB0，故D错误答案：C10.如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上，使其水平且始终与导轨保持良好接触现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动已知电流I随时间变化的关系为Ikt(k为常数，k0)，金属棒PQ与导轨间的动摩擦因数一定以竖直向下为正方向，则下面关于金属棒PQ的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中，可能正确的是()解析：因为开始时金属棒PQ加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的变减速运动，故A错误，B正确；根据牛顿第二定律得，金属棒PQ的加速度a，fNFABILBLkt，联立解得加速度ag，与时间成线性关系，故C错误；t0时刻无电流，无安培力，只有重力，加速度竖直向下，为正值，故D错误答案：B11(多选)有一根质量为m、长度为d的通有水平向里的电流I的导体棒，被长度为L的轻质绝缘细线悬挂在天花板上，在此空间加上竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小B，若保持导体棒中的电流I始终不变，则()A细线偏离竖直方向的夹角最大为30B细线偏离竖直方向的夹角最大为60C在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为2(1)mgD在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为mg解析：磁场方向竖直向下，导体棒受到水平向左的安培力，导体棒向左摆起，导体棒摆到最大高度时，由动能定理有BIdLsin mgL(1cos )00，解得60，A错误，B正确当导体棒处于平衡状态时，根据平衡条件有BIdmgtan ，解得30，类比重力场可知导体棒在经过平衡位置时细线上拉力最大，设为Fm，重力和安培力的合力为F，经过平衡位置时速度大小设为v，应用动能定理有BIdLsin mgL(1c os )mv2，应用向心力公式有FmF，解得Fm2(1)mg，C正确，D错误答案：BC二、非选择题12(2016高考全国卷)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直(1)在图中画出连线，完成实验电路要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A适当增加两导轨间的距离B换一根更长的金属棒C适当增大金属棒中的电流其中正确的是_(填入正确选项前的标号)解析：(1)实物连线如图所示(2)根据公式FBIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得，Fxmgxmv2，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度v变小，B错误答案：(1)图见解析(2)AC13(2018湖北武汉模拟)如图所示，水平导轨间距为L0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m1 kg，电阻R00.9 ，与导轨接触良好；电源电动势E10 V，内阻r0.1 ，电阻R4 ；外加匀强磁场的磁感应强度B5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成53角；ab与导轨间动摩擦因数为0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态已知sin 530.8，cos 530.6.求：(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小和方向；(3)重物重力G的取值范围解析：(1)由闭合电路欧姆定律可得，通过ab的电流IA2 A，方向由a到b；(2) ab受到的安培力FBIL520.5 N5 N，方向斜向左上方与水平方向成37角(3) ab受力如图所示，最大静摩擦力fmax(mgFcos 53)3.5 N由平衡条件得：当最大静摩擦力方向向右时TFsin 53fmax0.5 N，当最大静摩擦力方向向左时TFsin 53fmax7.5 N由于重物平衡，故TG则重物重力的取值范围为0.5 NG7.5 N.答案：(1)2 A方向由a向b(2)5 N方向斜向左上方与水平面成37角(3)0.5 NG7.5 N