(江浙選考1)2020版高考物理總復(fù)習 第十章 磁場 考點強化練25 磁場的描述 磁場對電流的作用

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1、考點強化練25 磁場的描述 磁場對電流的作用 1.下列四幅圖所表示的內(nèi)容與地磁場有關(guān)的是(  ) 2. 磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示,則 (  ) A.a、b兩處的磁感應(yīng)強度方向相同 B.a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等,Ba

2、磁感應(yīng)強度的方向,與電流元在此點的受力方向相同 4. 兩個絕緣導(dǎo)體環(huán)AA'、BB'大小相同,環(huán)面垂直,環(huán)中通有相同大小的恒定電流,如圖所示,則圓心O處磁感應(yīng)強度的方向為(AA'面水平,BB'面垂直紙面)(  ) A.指向左上方 B.指向右下方 C.豎直向上 D.水平向右 5. 如圖所示是一道閃電劃破夜空擊中杭州北高峰的電視塔。假設(shè)發(fā)生閃電的云層帶正電,則在閃電瞬間,電視塔受到地磁場的在水平方向的作用力方向是(  ) A.向西 B.向南 C.向東 D.向北 6.(多選)如圖,兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2;A、B、C、D為導(dǎo)線某一橫截面所在的

3、平面內(nèi)的四點,且A、B、C與兩導(dǎo)線共面,B點在兩導(dǎo)線之間,B、D的連線與導(dǎo)線所在平面垂直,磁感應(yīng)強度可能為零的點是(  ) A.A點 B.B點 C.C點 D.D點 7.一新型電磁船的船體上安裝了用于產(chǎn)生強磁場的超導(dǎo)線圈,在兩船舷之間裝有電池,導(dǎo)電的海水在磁場力作用下即可推動該船前進。如圖是電磁船的簡化原理圖,其中MN和PQ是與電池相連的導(dǎo)體棒,MN、PQ、電池與海水構(gòu)成閉合回路,且與船體絕緣。要使該船水平向左運動,則超導(dǎo)線圈在MNPQ所在區(qū)域產(chǎn)生的磁場方向是(  ) A.豎直向上 B.豎直向下 C.水平向左 D.水平向右 8. 如圖所示,一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度

4、大小為B的勻強磁場中,且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為l,且∠abc=∠bcd=135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線abcd所受到的磁場的作用力的合力(  ) A.方向沿紙面向上,大小為(+1)BIl B.方向沿紙面向上,大小為(-1)BIl C.方向沿紙面向下,大小為(+1)BIl D.方向沿紙面向下,大小為(-1)BIl 9. (多選)如圖所示,質(zhì)量是M,長為L的直導(dǎo)線通有垂直紙面向外的電流I,被一絕緣線拴著并處在勻強磁場中,導(dǎo)線能靜止在傾角為θ的光滑斜面上,則磁感應(yīng)強度B的大小和方向可能是(  ) A.大小為,方向

5、垂直斜面向上 B.大小為,方向垂直紙面向里 C.大小為,方向水平向右 D.大小為,方向沿斜面向下 10. (多選)如圖所示,金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛,處于豎直向上的勻強磁場中,金屬棒中通以由M向N的電流,平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ,如果僅改變下列某一條件,θ角的相應(yīng)變化情況是 (  ) A.金屬棒質(zhì)量變大,θ角變大 B.兩懸線等長變短,θ角變小 C.金屬棒中的電流變大,θ角變大 D.磁感應(yīng)強度變大,θ角變大 11. (多選)(2018浙江東陽中學(xué)期中)如圖所示,一根長度為L的直導(dǎo)體棒中通以大小為I的電流,靜止放在導(dǎo)軌上,垂直于導(dǎo)體棒的勻強磁場的

6、磁感應(yīng)強度為B,B的方向與豎直方向成θ角。下列說法正確的是 (  ) A.導(dǎo)體棒受到磁場力大小為BIL B.導(dǎo)體棒對軌道壓力大小為mg-BILcos θ C.導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌摩擦力為μ(mg-BILsin θ) D.導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌摩擦力為BILcos θ 12. (多選)如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點,它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中,外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面向外。則(  ) A.流經(jīng)L1

7、的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 B.流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 C.流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 D.流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 13. (多選)如圖所示,水平向右的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1=1 T,長L=1 m的直導(dǎo)線通有I=1 A的恒定電流,導(dǎo)線平行于紙面與B1成60°的夾角時,發(fā)現(xiàn)其不受安培力。而將導(dǎo)線垂直于紙面放置時,可測出安培力為2 N,則該區(qū)域存在的另一勻強磁場B2的大小和方向可能是(  ) A.大小為 T,方向豎直向上 B.大小為 T,方向豎直向上 C.大小為 T,方向在紙面內(nèi)與導(dǎo)線成arcsi

8、n D.大小為 T,方向在紙面內(nèi)與導(dǎo)線成arcsin 14. 一電流表的原理示意圖如圖所示,質(zhì)量為m的均質(zhì)細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連,絕緣彈簧勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域ABCD內(nèi)有勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向外,與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的讀數(shù),MN的長度大于AB。當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時,MN與矩形區(qū)域的CD邊重合,當MN中有電流通過時,指針示數(shù)可表示電流。 (1)當電流表示數(shù)為零時,彈簧伸長多少?(重力加速度為g) (2)若要電流表正常工作,MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接? (3)若k=2.0 N/m,

9、AB=0.20 m,CB=0.050 m,B=0.20 T,此電流表的量程是多少?(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用) (4)若將(3)中量程擴大1倍,磁感應(yīng)強度應(yīng)變?yōu)槎啻? 15.(2018浙江11月選考)如圖所示,在間距L=0.2 m的兩光滑平行水平金屬導(dǎo)軌間存在方向垂直于紙面(向內(nèi)為正)的磁場,磁感應(yīng)強度的分布沿y方向不變,沿x方向如下: B= 導(dǎo)軌間通過單刀雙擲開關(guān)S連接恒流源和電容C=1 F的未充電的電容器,恒流源可為電路提供恒定電流I=2 A,電流方向如圖所示。有一質(zhì)量m=0.1 kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌靜止放置于x0=0.7 m處。開關(guān)S擲向

10、1,棒ab從靜止開始運動,到達x3=-0.2 m處時,開關(guān)S擲向2。已知棒ab在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。求: (提示:可以用F-x圖象下的“面積”代表力F所做的功) (1)棒ab運動到x1=0.2 m時的速度v1; (2)棒ab運動到x2=-0.1 m時的速度v2; (3)電容器最終所帶的電荷量Q。 考點強化練25 磁場的描述 磁場對電流的作用 1.D 2.C 安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強度的大小、I、l和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強度的方向的夾角有關(guān)。 3.B 只有當電流元與磁場垂直時,B=。當電流元與磁場不垂直時,B≠,故A錯誤。當電流元與磁場垂直時F=BILsin α,

11、α是電流元與磁場方向的夾角。則B≥,故B正確。由公式F=BILsin α可知,磁場中電流元受力情況取決于B、I、L及α四個因素,則F大,B不一定大,故C錯誤。磁感應(yīng)強度的方向,與電流元在此點的受力方向垂直,故D錯誤。 4.A 根據(jù)安培定則可知,導(dǎo)體環(huán)AA'在O處產(chǎn)生的磁場方向為豎直向上,導(dǎo)體環(huán)BB'在O處產(chǎn)生的磁場方向為水平向左,按平行四邊形定則可知,O處磁感應(yīng)強度的方向為指向左上方,故選項A正確,選項B、C、D錯誤。 5.C 地磁場由地球南極指向北極,放電現(xiàn)象是電視塔的自由電子向云層釋放,故電流指向大地,由左手定則可知電視塔受到地磁場的在水平方向的作用力向東,故C正確。 6.AC 兩電

12、流在該點的合磁感應(yīng)強度為0,說明兩電流在該點的磁感應(yīng)強度滿足等大反向關(guān)系。根據(jù)右手螺旋定則在兩電流的同側(cè)磁感應(yīng)強度方向相反,則為A或C,如果I1I2,則C點可能為零,故A、C正確,B、D錯誤。 7.B 海水中電流方向從MN流向QP,且船向左運動,海水所受的安培力方向向右,根據(jù)牛頓第三定律可知,船體所受的安培力方向向左,再根據(jù)左手定則,可知,磁場方向豎直向下。故B正確,ACD錯誤。 8.A 本題的結(jié)果F合=F+Fbc=(+1)BIl可以這樣理解:利用F=BIl計算垂直放在磁場中的彎曲導(dǎo)線受的安培力時,式中的l等于ad兩端點連接直線的長度,相應(yīng)的電流方向沿l由

13、始端流向末端。 9.BC 安培力沿斜面向上大小為Mgtan θ,而重力和支持力的合力等于Mgsin θ小于安培力,所以導(dǎo)線有沿斜面往上的運動趨勢,故A錯誤;無所謂B的大小,安培力均為0,而繩的拉力、重力和支持力可以滿足平衡條件,故B正確;安培力豎直向上,重力和安培力平衡,沒有支持力和拉力,故C正確;安培力垂直斜面向上大小為Mg,沿斜面方向分解重力。因為Mg>Mgcos θ,所以導(dǎo)線有離開斜面的運動趨勢,故D錯誤。 10.CD 水平的直線電流在豎直磁場中受到水平的安培力,與豎直方向形成夾角為θ,此時它受力平衡,有tan θ=。所以金屬棒質(zhì)量變大,θ角變小,故A錯誤;根據(jù)tan θ=,兩懸線變

14、短,不影響平衡狀態(tài),θ角度不變,故B項錯誤;根據(jù)tan θ=,金屬棒中的電流變大,θ角變大,故C正確;根據(jù)tan θ=,磁感應(yīng)強度變大θ角度變大,故D項正確。 11.AD  根據(jù)左手定則可得導(dǎo)體棒受力分析如圖所示。B與I垂直,故導(dǎo)體棒受到磁場力大小為F=BIL,選項A正確;根據(jù)共點力平衡規(guī)律得,BILsin θ+FN=mg,得導(dǎo)體棒對軌道的壓力大小為FN=mg-BILsin θ,選項B錯誤;因為導(dǎo)體棒受到的是靜摩擦力,因而受到靜摩擦力大小要運用力的平衡規(guī)律求解,即為Ff=BILcos θ,選項C錯誤,選項D正確。 12.AC 先利用右手定則判斷通電導(dǎo)線各自產(chǎn)生的磁場強度,然后再利用矢

15、量疊加的方式求解各個導(dǎo)體棒產(chǎn)生的磁場強度。L1在ab兩點產(chǎn)生的磁場強度大小相等設(shè)為B1,方向都垂直于紙面向里,而L2在a點產(chǎn)生的磁場強度設(shè)為B2,方向向里,在b點產(chǎn)生的磁場強度也為B2,方向向外,規(guī)定向外為正,根據(jù)矢量疊加原理可知,B0-B1-B2=B0,B2+B0-B1=B0,可解得B1=B0;B2=B0,故AC正確。故選AC。 13.AC 根據(jù)題意“導(dǎo)線平行于紙面與B1成60°的夾角時,發(fā)現(xiàn)其不受安培力”說明合磁場一定與電流方向平行,即合磁場可能跟電流方向相同,或相反。根據(jù)左手定則,將導(dǎo)線垂直于紙面放置時,所受的安培力的合力一定跟導(dǎo)線垂直。垂直放置時,不妨設(shè)電流方向垂直紙面向內(nèi),則兩種情

16、況分別如下圖;B1產(chǎn)生的安培力為F1,方向垂直B1向下,大小為F1=B1IL=1 N第一種情況,合磁場跟電流方向相同。 根據(jù)平行四邊形定則,以F1為鄰邊、F合為對角線作另一個鄰邊F2,如上圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可知α=30°,F合=2 N、F1=1 N,所以F2= N 因為F2=B2IL,所以B2= T= T,如圖,B2的方向在紙面內(nèi)垂直B1向上,A正確,B錯誤。 第二種情況,合磁場跟電流方向相反 根據(jù)平行四邊形定則,以F1為鄰邊、F合'為對角線作另一個鄰邊F2',如上圖所示,θ=30°,所以根據(jù)余弦定理,有 F2'= = N = N 因為F2'=B2'IL,所以B2'=

17、 T= T 根據(jù)正弦定理有, 所以sin β=×F1=×1= 故β=arcsin 所以B2'的方向如圖所示,在紙面內(nèi)與導(dǎo)線成β角向下,故β=arcsin ,C正確,D錯誤。 14.答案 (1) (2)M端 (3)2.5 A (4)0.10 T 解析 (1)設(shè)當電流表示數(shù)為零時,彈簧的伸長量為Δx,則有mg=kΔx,解得Δx=。 (2)為使電流表正常工作,金屬棒MN的安培力必須向下,因此M端應(yīng)接正極。 (3)設(shè)電流表滿偏時通過MN的電流為Im,則有BIm·AB+mg=k(CB+Δx), 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得Im=2.5 A。 (4)設(shè)量程擴大后,磁感應(yīng)強度變?yōu)锽',則有2B'Im·AB+mg=k(CB+Δx),解得B'=。 代入數(shù)據(jù)得B'=0.10 T。 15.答案 (1)2 m/s (2) (3) C 解析 (1)安培力F=BIL,加速度a= 速度v1==2 m/s (2)在區(qū)間-0.2 m≤x≤0.2 m 安培力F=5xIL 如圖所示 安培力做功W=) 動能定理W= v2= m/s (3)動量定理-BLQ=mv-mv3 電荷量Q=CBLv x=-0.2 m處的速度v3=v1=2 m/s Q= C 7

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