七年高考(2011-2017)高考物理試題分項精析 專題25 磁感應強度、安培力
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1、 專題25 磁感應強度、安培力 一、單項選擇題 1.【2017·新課標Ⅲ卷】如圖,在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中,兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l。在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時,紙面內與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點處磁感應強度的大小為 A.0 B. C. D.2B0 【答案】C 【考點定位】磁場疊加、安培定則 【名師點睛】本題關鍵為利用安培定則判斷磁場的方向,在根據(jù)幾何關系進行磁場的疊加和計算。
2、 2.【2016·北京卷】中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也?!边M一步研究表明,地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結合上述材料,下列說法不正確的是 A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B.地球內部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近 C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 【答案】C 【考點定位】考查了地磁場 【方法技巧】地球本身是一個巨大的磁體。地球周圍的磁場叫做地磁場。地磁北極在地理南極附近,地磁南極在地理北極附近,所以地磁場的方向是
3、從地磁北極到地磁南極。 3.【2016·上海卷】如圖,一束電子沿z軸正向流動,則在圖中y軸上A點的磁場方向是 A.+x方向 B.-x方向 C.+y方向 D.-y方向 【答案】A 【解析】據(jù)題意,電子流沿z軸正向流動,電流方向沿z軸負向,由安培定則可以判斷電流激發(fā)的磁場以z軸為中心沿順時針方向(沿z軸負方向看),通過y軸A點時方向向外,即沿x軸正向,則選項A正確。 【考點定位】安培定則、電子束產(chǎn)生電流的方向 【方法技巧】首先需要判斷出電子束產(chǎn)生電流的方向,再根據(jù)安培定則判斷感應磁場的方向。 4.【2011·全國卷】如圖,兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反
4、的電流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內的四點,且a、b、c與兩導線共面;b點在兩導線之間,b、d的連線與導線所在平面垂直。磁感應強度可能為零的點是 A.a(chǎn)點 B.b點 C.c點 D.d點 【答案】C[ 【解析】若某點合磁感應強度為零,必有I1和I2在改點形成磁場的磁感應強度等大反向,只有C點有可能,C正確。 【考點定位】磁感應強度 5.【2014·新課標全國卷Ⅰ】關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力,下列說法正確的是( ) A.安培力的方向可以不垂直于直導線 B.安培力的方向總是垂直于磁場
5、的方向 C.安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關 D.將直導線從中點折成直角,安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话? 【答案】B 【考點定位】安培左手定則 6.【2014·上海卷】如圖,在磁感應強度為B的勻強磁場中,面積為S的矩形剛性導線框abcd可繞過ad邊的固定軸OO′轉動,磁場方向與線框平面垂直。在線框中通以電流強度為I的穩(wěn)恒電流,并使線框與豎直平面成角,此時bc邊受到相對OO′軸的安培力力矩大小為 (A)ISB (B)ISB (C) (D) 【答案】A 【解析】邊電流方向與 平行,與磁場垂直,所以安培力大小為,方
6、向根據(jù)左手定則判斷豎直向上,所以安培力的力臂即轉軸與安培力之間的距離,根據(jù)幾何關系可得力臂大小為,所以安培力的力矩為,對照選項A對。 【考點定位】左手定則 力矩 7.【2015·江蘇·4】如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應強度,下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長NM相等,將它們分別掛在天平的右臂下方,線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài),若磁場發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是( ) 【答案】A 【解析】由題意知,當處于磁場中的導體,受安培力作用的有效長度越長,根據(jù)F=BIL知受安培力越大,月容易失去平衡,由圖知選項A中導體的有效長度最大,所以A正確。 【考點
7、定位】物體的平衡、安培力 8.【2013·安徽卷】圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導線,其橫截面位于正方形的四個頂點上,導線中通有大小相同的電流,方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動,它所受洛倫茲力的方向是 A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 【答案】B 【考點定位】右手螺旋定則、場強疊加原理、左手定則. 二、多項選擇題 9.【2017·新課標Ⅰ卷】如圖,三根相互平行的固定長直導線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中
8、的相反,下列說法正確的是 A.L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為 D.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為 【答案】BC 【考點定位】電流磁效應、安培力、安培定則 【名師點睛】先根據(jù)安培定則判斷磁場的方向,再根據(jù)磁場的疊加得出直線電流處磁場的方向,再由左手定則判斷安培力的方向,本題重點是對磁場方向的判斷、大小的比較。 10.【2017·新課標Ⅱ卷】某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩
9、端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內,永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉動起來,該同學應將 A.左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉 B.左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉 C.左轉軸上側的絕緣漆刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉 D.左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉 【答案】AD 【考點定位】電動機原理;安培力 【名師點睛】此題是電動機原理,主要考查學生對物理規(guī)律在實際生活中的運用能力;關鍵是通過分析電流方向的變化分析安培力的方向變化情況。 11.【2015·全
10、國新課標Ⅱ·18】指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關于指南針,下列說明正確的是 A.指南針可以僅具有一個磁極 B.指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場 C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾 D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線,導線通電時指南針不偏轉 【答案】BC 【解析】 指南針不可以僅具有一個磁極,故A錯誤;指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場,故B正確;當附近的鐵塊磁化時,指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾,故C正確;根據(jù)安培定則,在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線,導線通電時會產(chǎn)生磁場,指南針會偏轉與導線垂直,故D錯誤。 【考點定位】安培定則;地磁場 12.
11、【2011·遼寧卷】電磁軌道炮工作原理如圖所示,待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動,并與軌道保持良好接觸,電流I從一條軌道流入,通過導電彈體后從另一條軌道流回,軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面得磁場(可視為勻強磁場),磁感應強度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出,現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加到原來的2倍,理論上可采用的方法是( ) A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍 B.只將電流I增加至原來的2倍 C.只將彈體質量減至原來的一半 D.將彈體質量減至原來的一半,軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍,其它量不變 【答案】BD 【考點定位】安培力,動能定理
12、 13.【2011·上海卷】如圖,質量為、長為的直導線用兩絕緣細線懸掛于,并處于勻強磁場中。當導線中通以沿正方向的電流,且導線保持靜止時,懸線與豎直方向夾角為。則磁感應強度方向和大小可能為 A.正向, B.正向, C.負向, D.沿懸線向上, 【答案】BC 【考點定位】磁感應強度,安培定則 14.【2012·大綱全國卷】如圖,兩根互相平行的長直導線過紙面上的M、N兩點,且與直面垂直,導線中通有大小相等、方向相反的電流。a、o、b在M、N的連線上,o為MN的中點,c、d位于MN的中垂線上,且a、b、c、d到o點的距離均相等。關于以上幾點
13、處的磁場,下列說法正確的是 A.o點處的磁感應強度為零 B.a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等,方向相反 C.c、d兩點處的磁感應強度大小相等,方向相同 D.a(chǎn)、c兩點處磁感應強度的方向不同 【答案】CD 【解析】由安培定則和磁場疊加原理可判斷出o點處的磁感應強度方向向下,一定不為為零,選項A錯誤;a、b兩點處的磁感應強度大小相等,方向相同,選項B錯誤;c、d兩點處的磁感應強度大小相等,方向相同,選項C正確;a、c兩點處磁感應強度的方向不同,選項D正確。 【考點定位】本題考查安培定則和磁場疊加原理 15.【2014·海南卷】如圖,兩根平行長直導線相距2l,通有大小相等、方向相
14、同的恒定電流:a、b、c是導線所在平面內的三點,左側導線與它們的距離分別為、l和3l。關于這三點處的磁感應強度,下列判斷正確的是 A.a(chǎn)處的磁感應強度大小比c處的大 B.b、c兩處的磁感應強度大小相等 C.a(chǎn)、c兩處的磁感應強度方向相同 D.b處的磁感應強度為零 【答案】AD 【考點定位】磁場疊加、右手定則 16.【2012·天津卷】如圖所示,金屬棒MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛,處于豎直向上的勻強磁場中,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個條件,θ角的相應變化情況是 A.棒中的電流變大,θ角變大 B.兩懸線等長變
15、短,θ角變小 C.金屬棒質量變大,θ角變大 D.磁感應強度變大,θ角變小 【答案】A 【解析】棒受重力、拉力、安培力處于平衡狀態(tài)。由可知電流變大,安培力F變大,角變大,A正確。兩懸線等長變短時,棒所三個力都不變,角不變,B錯誤。金屬棒質量變大,重力變大,安培力不變,角變小,C錯誤。磁感應強度變大,安培力變大,角變大,D錯誤。 【考點定位】本題考查力的平衡,安培力及其相關知識 17.【2014·浙江卷】如圖1所示,兩根光滑平行導軌水平放置,間距為L,其間有豎直向下的勻強磁場,磁感應強度為B。垂直于導軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時刻起,棒上有如圖2所示的持續(xù)交流電流I,周期為
16、T,最大值為Im,圖1中I所示方向為電流正方向。則金屬棒( ) A.一直向右移動 B.速度隨時間周期性變化 C.受到的安培力隨時間周期性變化 D.受到的安培力在一個周期內做正功 【答案】ABC 故A、B、C正確;受到的安培力在一個周期內先做正功,后做負功,故D錯誤。 【考點定位】安培力、牛頓第二定律、功 18.【2016·海南卷】如圖(a)所示,揚聲器中有一線圈處于磁場中,當音頻電流信號通過線圈時,線圈帶動紙盆振動,發(fā)出聲音。俯視圖(b)表示處于輻射狀磁場中的線圈(線圈平面即紙面),磁場方向如圖中箭頭所示。在圖(b)中 A.當電流沿順時針方向時,線圈所
17、受安培力的方向垂直于紙面向里 B.當電流沿順時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外 C.當電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里 D.當電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外 【答案】BC 【考點定位】安培力 【名師點睛】解決本題的關鍵掌握安培力方向的判定,明確安培力產(chǎn)生的條件,熟練應用左手定則判斷安培力的方向。 19.【2013·海南卷】三條在同一平面(紙面)內的長直絕緣導線組成一等邊三角形,在導線中通過的電流均為I,方向如圖所示。a、b和c三點分別位于三角形的三個頂角的平分線上,且到相應頂點的距離相等。將a、b和c處的磁感應強度大
18、小分別記為B1、B2和B3,下列說法正確的是
A.B1=B2 19、的曲線叫做____________,通常___________的大小也叫做磁通量密度。
【答案】磁感線;磁感應強度
【解析】為了形象的描述磁場而假想出來的曲線,曲線上任意一點的切線方向均表示該位置的磁場方向,這樣的曲線稱為磁感線;磁場的強弱大小用磁感應強度表示,在磁通量中有:,所以磁感應強度也稱為磁通密度。
【考點定位】磁感線、磁感應強度、磁通密度
【方法技巧】本題考查定義,需要對磁感線、磁感應強度以及磁通密度概念熟悉。
21.【2015·上?!?5】如圖,兩根通電長直導線a、b平行放置,a、b中的電流強度分別為I和2I,此時a受到的磁場力為F,若以該磁場力的方向為正,則b受到的磁場 20、力為________;a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長直導線c后,a受到的磁場力大小變?yōu)?F,則此時b受到的磁場力為___________。
【答案】-F;-3F或5F
【考點定位】 安培力
22.【2012··上海物理)載流長直導線周圍磁場的磁感應強度大小為B=kI/r,式中常量k>0,I為電流強度,r為距導線的即離。在水平長直導線MN正下方,矩形線圈abcd通以逆時針方向的恒定電流,被兩根等長的輕質絕緣細線靜止地懸掛,如圖所示。開始時MN內不通電流,此時兩細線內的張力均為T0。當MN通以強度為I1的電流時,兩細線內的張力均減小為T1:當MN內的電流強度變?yōu)镮2時,兩細線的張力均大于T0。
(1)分別指出強度為I1、I2的電流的方向;
(2)求MN分別通以強度為I1和I2電流時,線框受到的安培力F1與F2大小之比;
(3)當MN內的電流強度為I3時兩細線恰好斷裂,在此瞬間線圈的加速度大小為a,求I3。
【答案】(1)方向向左,方向向右;(2);(3)
【考點定位】本題考查安培力及其相關知識
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