2020版高考物理一輪復習 分層規(guī)范快練28 磁場及其對電流的作用 新人教版

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1、分層規(guī)范快練(二十八) 磁場及其對電流的作用 [雙基過關練] 1.(多選)一小段長為L的通電直導線放在磁感應強度為B的磁場中,當通過它的電流為I時,所受安培力為F.以下關于磁感應強度B的說法正確的是(  ) A.磁感應強度B一定等于 B.磁感應強度B可能大于或等于 C.磁場中通電直導線受力大的地方,磁感應強度一定大 D.在磁場中通電直導線也可以不受力 解析:只有當通電導線與磁場垂直時,才有B=,不垂直時B大于,故A錯誤,B正確;C項,在磁場中同一位置,導線的放置方向不同,導線受力不一樣,但磁感應強度一樣.故C錯誤;D項,當導線與磁場平行時,導線不受力.故D正確.故選BD. 答

2、案:BD 2.用兩根絕緣細線把兩個完全相同的圓形導線環(huán)懸掛起來,讓二者等高平行放置,如圖所示.當兩導線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時,則有(  ) A.兩導線環(huán)相互吸引       B.兩導線環(huán)相互排斥 C.兩導線環(huán)間無相互作用力 D.兩導線環(huán)先吸引后排斥 解析:通電的導線環(huán)周圍能夠產生磁場,磁場的基本性質是對放入其中的磁體或電流產生力的作用.由于導線環(huán)中通入的電流方向相同,二者同位置處的電流方向完全相同,據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律,判知兩導線環(huán)應相互吸引,選項A正確.另解:將環(huán)形電流等效成條形磁鐵,異名磁極相互吸引,選項A正確. 答案:A 3. 如圖所示,厚度均勻

3、的木板放在水平地面上,木板上放置兩個相同的條形磁鐵,兩磁鐵N極正對.在兩磁鐵的豎直對稱軸上的C點固定一垂直于紙面的長直導線,并通有垂直于紙面向里的恒定電流,木板和磁鐵始終處于靜止狀態(tài),設兩條形磁鐵和木板的總重力為G,則 (  ) A.導線受到的安培力豎直向上,木板對地面的壓力大于G B.導線受到的安培力豎直向下,木板對地面的壓力小于G C.導線受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力水平向左 D.導線受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力水平向右 解析:根據(jù)磁感應強度的疊加可知,導線所在位置處的磁場方向豎直向上,由左手定則可知,導線受到的安培力方向水平向右,根據(jù)牛頓第三定律

4、,兩磁鐵受到的導線的作用力方向水平向左,對木板、兩磁鐵整體進行受力分析,受豎直向下的總重力、導線施加的水平向左的磁場力、地面的支持力和地面的靜摩擦力,根據(jù)共點力平衡條件可知,靜摩擦力的方向水平向右,所以D正確. 答案:D 4.[2019·河南一模]如圖所示,有一段被彎成直角的導線abc,ab、bc長度之比為3:4,總長為L,導線中通一恒定電流I.放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,并且磁場垂直導線面向里,則導線受到的磁場力為(  ) A.BIL,垂直于ac連線向上 B.BIL,垂直于ac連線向下 C.BIL,垂直于ac連線向上 D.BIL,垂直于ac連線向下 解析:由ab、b

5、c長度之比為3:4,總長為L,可知ac長度為L,即導線的有效長度為L,所以安培力為F=BI·L=BIL,由左手定則可知安培力方向垂直于ac連線向上,故A正確. 答案:A 5. [2019·山東菏澤一模]如圖所示,在天花板下用細線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán),圓環(huán)處于靜止狀態(tài),圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應強度大小為B的水平勻強磁場中,環(huán)與磁場邊界交點A、B與圓心O連線的夾角為120°,此時懸線的張力為F.若圓環(huán)通電,使懸線的張力剛好為零,則環(huán)中電流大小和方向是(  ) A.電流大小為,電流方向沿順時針方向 B.電流大小為,電流方向沿逆時針方向 C.電流大小為,電流方向沿順時針方

6、向 D.電流大小為,電流方向沿逆時針方向 解析:要使懸線拉力為零,則圓環(huán)通電后受到的安培力方向豎直向上,根據(jù)左手定則可以判斷,電流方向應沿順時針方向,根據(jù)力的平衡有F=F安,而F安=BI·R,求得I=,A項正確. 答案:A 6.(多選)如圖所示,通電導體棒靜止于水平導軌上,棒的質量為m,長為L,通過的電流大小為I且垂直紙面向外,勻強磁場的磁感應強度B的方向與導軌平面成θ角,則導體棒受到的(  ) A.安培力大小為BIL B.安培力大小為BILsinθ C.摩擦力大小為BILsinθ D.支持力大小為mg-BILcosθ 解析:根據(jù)安培力計算公式,F(xiàn)安=BIL,A正確、

7、B錯誤;導體棒受力如圖所示,根據(jù)平衡條件,F(xiàn)f=BILsinθ,C正確;FN=mg+BILcosθ,D錯誤. 答案:AC 7.[2019·河南調研聯(lián)考] 如圖所示,在豎直向上的勻強磁場中,金屬棒ab兩端由等長輕質軟導線水平懸掛,平衡時兩懸線與水平面的夾角均為θ(θ<90°),緩慢調節(jié)滑動變阻器的滑片位置以改變通過棒中的電流I。則下列四幅圖象中,能正確反映θ與I的變化規(guī)律的是(  ) 解析:對ab棒受力分析如圖所示: 由平衡條件有tanθ=,得I=·,又知為常數(shù),故A項正確,B、C、D項錯誤. 答案:A 8. 電磁炮是一種理想的兵器,它的主要原理如圖所示,利用這種

8、裝置可以把質量為2.0 kg的彈體(包括金屬桿EF的質量)加速到6 km/s.若這種裝置的軌道寬2 m,長為100 m,通過的電流為10 A,求軌道間所加勻強磁場的磁感應強度大小和磁場力的最大功率.(軌道摩擦不計) 解析:電磁炮在安培力的作用下,沿軌道做勻加速運動. 因為通過100 m的位移加速至6 km/s,利用動能定理可得F安x=ΔEk,即BILs=mv2-0. 代入數(shù)據(jù)可得B=1.8×104 T. 運動過程中,磁場力的最大功率為 P=Fvm=BILvm=2.16×109 W. 答案:1.8×104 T 2.16×109 W[技能提升練] 9.如圖所示,兩平行光滑金

9、屬導軌固定在絕緣斜面上,導軌間距為L,勁度系數(shù)為k的輕質彈簧上端固定,下端與水平直導體棒ab相連,彈簧與導軌平面平行并與ab垂直,直導體棒垂直跨接在兩導軌上,空間存在垂直導軌平面斜向上的勻強磁場.閉合開關S后導體棒中的電流為I,導體棒平衡時,彈簧伸長量為x1;調轉圖中電源極性,使導體棒中電流反向,導體棒中電流仍為I,導體棒平衡時彈簧伸長量為x2.忽略回路中電流產生的磁場,則勻強磁場的磁感應強度B的大小為(  ) A.(x1+x2) B.(x2-x1) C.(x2+x1) D.(x2-x1) 解析:由平衡條件可得mgsinα=kx1+BIL;調轉圖中電源極性使導體棒中電流反向,由平衡

10、條件可得mgsinα+BIL=kx2,聯(lián)立解得B=(x2-x1).故D正確. 答案:D 10.如圖所示,三根長為L的通電導線在空間構成以A為頂點的等腰直角三角形,A、B中電流的方向垂直于紙面向里,C中電流的方向垂直于紙面向外.其中B、C電流大小為I,在A處產生的磁感應強度大小均為B0,導線A通過的電流大小為I,則導線A受到的安培力是(  ) A.B0IL,水平向左 B.2B0IL,豎直向上 C.2B0IL,水平向右 D.0 解析:B、C兩通電導線在A處產生的合磁場的磁感應強度為B=B0,方向水平向左,再由左手定則可知,導線A受到的安培力的方向豎直向上,大小為F=B·I·

11、L=2B0IL,B正確. 答案:B 11.[2019·深圳一模]如圖所示,折成不同形狀的四個導線框質量相等、匝數(shù)相同,高度相同,MN邊長度相等,將它們用相同的細線懸掛在空中,四個導線框的下邊處在同一水平線上,且四個線框的下半部分都處在與線框平面垂直的同一勻強磁場中,磁場的上邊界水平(如圖中虛線所示),四個導線框中都通有順時針方向、電流強度相同的電流,均處于平衡狀態(tài).若使磁場緩慢變強,細線最不易拉斷的是(  ) 解析:導線框中都通有順時針方向的電流,即從N指向M,由左手定則可知,安培力的方向向下;所以繩子的拉力等于線框的重力與受到安培力的和,四個導線框質量相等則重力相等,受到安培力大的

12、線框對細線的拉力大.設MN的長度為L,導線在各磁場內有效長度不同,故各通電導線受到安培力大小不同.各線框在磁場中的有效長度:LA==L;LB==L;LC=>L;LD=>L;可知B圖中的有效長度最?。晒剑篎=BIL有效,可知B項圖中線框受到的安培力最小.則B項中,線框對細線的拉力最小,細線最不容易拉斷.故B項正確.A、C、D三項錯誤,故選B項. 答案:B 12.[2018·江蘇卷,13]如圖所示,兩條平行的光滑金屬導軌所在平面與水平面的夾角為θ,間距為d.導軌處于勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向與導軌平面垂直.質量為m的金屬棒被固定在導軌上,距底端的距離為s,導軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流.金屬棒被松開后,以加速度a沿導軌勻加速下滑,金屬棒中的電流始終保持恒定,重力加速度為g.求下滑到底端的過程中,金屬棒 (1)末速度的大小v; (2)通過的電流大小I; (3)通過的電荷量Q. 解析:(1)勻加速直線運動v2=2as 解得v= (2)安培力F安=IdB 金屬棒所受合力F=mgsinθ-F安 牛頓運動定律F=ma 解得I= (3)運動時間t= 電荷量Q=It 解得Q= 答案:(1) (2) (3) 8

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