2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 第1講 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課時(shí)作業(yè)（含解析）

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1、磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 1．(2017·高考上海卷)如圖，一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間．電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向(　　) A．向上　　　　 B．向下 C．向左 D．向右 解析：根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向由a→b，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項(xiàng)D正確． 答案：D 2．(2019·湖南師大附中月考)如圖所示，兩根平行放置、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)a和b，放置在與導(dǎo)線(xiàn)所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)a導(dǎo)線(xiàn)通有電流大小為I、b導(dǎo)線(xiàn)通有電流大小為2I，且電流方向相反時(shí)，a導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力大小為F1

2、，b導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力大小為F2，則a通電導(dǎo)線(xiàn)的電流在b導(dǎo)線(xiàn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(　　) A.　　　　　　　　 B. C. D. 解析：a、b導(dǎo)線(xiàn)中電流方向相反，兩導(dǎo)線(xiàn)之間的磁場(chǎng)力為斥力，設(shè)大小為F，對(duì)a有F1＝F＋BIL，對(duì)b有F2＝F＋2BIL，解得F＝2F1－F2，對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)b，F(xiàn)＝2F1－F2＝B′·2IL，解得B′＝，故C正確． 答案：C 3．(2019·河南六市聯(lián)考)如圖所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距L＝1 m．P、M間接有一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為E＝6 V、內(nèi)阻不計(jì)的電源和一只滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好，棒的質(zhì)量為m＝0.2 kg，棒

3、的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量M＝0.4 kg.棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，導(dǎo)軌與棒的電阻不計(jì)，g取10 m/s2)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T，方向豎直向下，為了使物體保持靜止，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不可能的是(　　) A．2 Ω B.2.5 Ω C．3 Ω D．4 Ω 解析：對(duì)棒受力分析可知，其必受繩的拉力FT＝Mg和安培力F安＝BIL＝.若摩擦力向左，且滿(mǎn)足＋μmg＝Mg，代入數(shù)據(jù)解得R1＝4 Ω；若摩擦力向右，且滿(mǎn)足－μmg＝Mg，代入數(shù)據(jù)解得R2＝2.4 Ω，所以R的取值范圍為2.4 Ω≤R≤4 Ω，則選A.

4、答案：A 4．通有電流的導(dǎo)線(xiàn)L1、L2、L3、L4處在同一平面(紙面)內(nèi)，放置方式及電流方向如圖甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可繞垂直紙面的中心軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列描述正確的是(　　) A．L2繞軸O按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B．L2繞軸O按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C．L4繞軸O按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D．L4繞軸O按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：題圖甲中由右手螺旋定則可知，導(dǎo)線(xiàn)L1上方磁場(chǎng)垂直紙面向外，且離導(dǎo)線(xiàn)L1的距離越近，磁場(chǎng)越強(qiáng)，導(dǎo)線(xiàn)L2上每一小部分受到的安培力方向水平向右，但軸O下方導(dǎo)線(xiàn)所受安培力較大，所以L(fǎng)2繞軸O按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)，B對(duì)；題圖乙中軸O上方導(dǎo)線(xiàn)L4所受安培力向右，軸O下方導(dǎo)線(xiàn)L4所受

5、安培力向左，即L4繞軸O按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，C對(duì)，D錯(cuò)． 答案：BC 5．(多選)如圖所示，有兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流為I的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是(　　) A．方向豎直向上 B．大小為 C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使b上移 D．若使b下移，a將不能保持靜止 解析：由安培定則可知b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)豎直向上，A正確．

6、a的受力如圖甲所示． tan 45°＝＝，所以B＝，B錯(cuò)誤．b無(wú)論上移還是下移，b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均減小，若上移，a的受力如圖乙所示．上移過(guò)程中FN逐漸減小，F(xiàn)安先減小后增大，兩個(gè)力的合力等于mg，可見(jiàn)b適當(dāng)上移，a仍能保持靜止，故C正確．若使b下移，導(dǎo)體棒中的安培力減小，根據(jù)受力平衡條件，當(dāng)a受的安培力方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只有變大才能保持平衡，故a將不能保持靜止，D正確． 答案：ACD 6．(多選)(2017·高考全國(guó)卷Ⅰ)如圖，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．L1所

7、受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶ D．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為∶∶1 解析：由安培定則可判斷出L2在L1處產(chǎn)生的磁場(chǎng)(B21)方向垂直L1和L2的連線(xiàn)豎直向上，L3在L1處產(chǎn)生的磁場(chǎng)(B31)方向垂直L1和L3的連線(xiàn)指向右下方，根據(jù)磁場(chǎng)疊加原理，L3和L2在L1處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)(B合1)方向如圖a所示，根據(jù)左手定則可判斷出L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2和L3的連線(xiàn)平行，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理，如圖b所示，可判斷出L3所受磁場(chǎng)(B合3)作用力的

8、方向(豎直向上)與L1、L2所在的平面垂直，選項(xiàng)B正確；同理，L2處的磁場(chǎng)方向如圖c所示．設(shè)一根長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)在另一根導(dǎo)線(xiàn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，根據(jù)幾何知識(shí)可知，B合1＝B，B合2＝B，B合3＝B，由安培力公式可知，L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小成正比，所以L(fǎng)1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 答案：BC 7．(多選)(2019·山西太原模擬)一金屬條放置在相距為d的兩金屬軌道上，如圖所示．現(xiàn)讓金屬條以v0的初速度從AA′進(jìn)入水平軌道，再由CC′進(jìn)入半徑為r的豎直圓軌道，金屬條到達(dá)豎直圓軌道最高點(diǎn)的速

9、度大小為v，完成圓周運(yùn)動(dòng)后，再回到水平軌道上，整個(gè)軌道除圓軌道光滑外，其余均粗糙，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬條始終與軌道垂直且接觸良好．已知由外電路控制流過(guò)金屬條的電流大小始終為I，方向如圖中所示，整個(gè)軌道處于水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，A、C間的距離為L(zhǎng)，金屬條恰好能完成豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)．重力加速度為g，則由題中信息可以求出(　　) A．金屬條的質(zhì)量 B．金屬條在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的安培力的大小和方向 C．金屬條運(yùn)動(dòng)到DD′時(shí)的瞬時(shí)速度 D．金屬條與水平粗糙軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù) 解析：在圓軌道最高點(diǎn)，由牛頓第二定律，有BId＋mg＝m，所以選項(xiàng)A正確；由題中信息可求出金屬條在磁場(chǎng)

10、中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的安培力的大小和方向，選項(xiàng)B正確；由于不知道CD間距，故不能求出金屬條運(yùn)動(dòng)到DD′時(shí)的瞬時(shí)速度，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得－(mg＋BId)·2r－μ(mg＋BId)·L＝mv2－mv02，所以選項(xiàng)D正確． 答案：ABD 8．如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab、cd豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上，使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I，同時(shí)釋放金屬棒PQ使其運(yùn)動(dòng)．已知電流I隨時(shí)間變化的關(guān)系為I＝kt(k為常數(shù)，k>0)，金屬棒PQ與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)一定．以豎直向下為正方向，則下面關(guān)于金屬棒PQ的速度v、加速度a隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象中，可能正確的是(　　) 解析：因?yàn)殚_(kāi)始時(shí)金屬棒PQ加速度方向向下，與速度方向相同，做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，即做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)，然后加速度方向向上，加速度逐漸增大，做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)牛頓第二定律得，金屬棒PQ的加速度a＝，F(xiàn)f＝μFN＝μFA＝μBIL＝μBLkt，聯(lián)立解得加速度a＝g－，與時(shí)間成線(xiàn)性關(guān)系，故C錯(cuò)誤；t＝0時(shí)刻無(wú)電流，無(wú)安培力，只有重力，加速度豎直向下，為正值，故D錯(cuò)誤． 答案：B 6