（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練45 磁場的描述 磁場對電流的作用（含解析）新人教版

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1、考點規(guī)范練45磁場的描述磁場對電流的作用一、單項選擇題1.(2018河南鄭州質(zhì)量預(yù)測)目前世界上輸送功率最大的直流輸電工程哈(密)鄭(州)特高壓直流輸電工程已正式投運。高壓直流輸電具有無感抗、無容抗、無同步問題等優(yōu)點。已知某段直流輸電線長度l=200 m,通有從西向東I=4 000 A的恒定電流,該處地磁場的磁感應(yīng)強度B=510-5 T,磁傾角(磁感線與水平面的夾角)為5(sin 50.1)。則該段導(dǎo)線所受安培力的大小和方向為()A.40 N,向北與水平面成85角斜向上方B.4 N,向北與水平面成85角斜向上方C.4 N,向南與水平面成5角斜向下方D.40 N,向南與水平面成5角斜向下方2.(

2、2017全國卷)如圖,在磁感應(yīng)強度大小為B0的勻強磁場中,兩長直導(dǎo)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(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時,紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點處的磁感應(yīng)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(yīng)強度的大小為()A.0B.33B0C.233B0D.2B03.如圖所示,兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,導(dǎo)軌寬度為l,一端與電源連接。一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為=33,在安培力的作用下,金屬棒以v0的速度向右勻速運動,通過改變磁感應(yīng)強度的方向,可使流過導(dǎo)體棒的

3、電流最小,此時磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向的夾角為()A.37B.30C.45D.604.一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方,如圖所示,如果直導(dǎo)線可以自由地運動且通以由a到b的電流,則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場力后的運動情況,下列說法正確的是()A.從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B.從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管二、多項選擇題5.質(zhì)量為m的金屬細桿置于傾角為的導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌的寬度為d,桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為,有電流通過桿,桿恰好靜止于導(dǎo)軌上,在如圖所示的A、B、C、D四個圖中,桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是()6

4、.光滑平行導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連,右端與半徑為l=20 cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接,一根質(zhì)量m=60 g、電阻R=1 、長為l的導(dǎo)體棒ab,用長也為l的絕緣細線懸掛,如圖所示,系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.5 T,當(dāng)閉合開關(guān)S后,導(dǎo)體棒沿圓弧擺動,擺到最大高度時,細線與豎直方向成=53,擺動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài)(不考慮導(dǎo)體棒切割的影響),導(dǎo)軌電阻不計,sin 53=0.8,g取10 m/s2則()A.磁場方向一定豎直向下B.電源電動勢E=3.0 VC.導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F=3 ND.導(dǎo)體棒在擺動過

5、程中電源提供的電能為0.048 J三、非選擇題7.(2017天津卷)電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度,其原理可用來研制新武器和航天運載器。電磁軌道炮示意如圖,圖中直流電源電動勢為E,電容器的電容為C。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l,電阻不計。炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài),并與導(dǎo)軌良好接觸。首先開關(guān)S接1,使電容器完全充電。然后將S接至2,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出),MN開始向右加速運動。當(dāng)MN上的感應(yīng)電動勢與電容器兩極板間的電壓相等時,回路中電流為零,MN達到最大速度,之后離開導(dǎo)

6、軌。問:(1)磁場的方向;(2)MN剛開始運動時加速度a的大小;(3)MN離開導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少?？键c規(guī)范練45磁場的描述磁場對電流的作用1.A解析地磁場方向與電流方向垂直,由安培力F=BIl=40N,B、C項錯誤;由左手定則可知,電線所受安培力方向向北與水平面成85角斜向上方,A項正確,D項錯誤。2.C解析設(shè)導(dǎo)線P和Q在a點處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度B1、B2的大小為B,如圖甲所示,兩磁感應(yīng)強度的夾角為60,可知合磁感應(yīng)強度大小為3B,方向水平向右,所以勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0=3B,方向水平向左;P中的電流反向后,導(dǎo)線P和Q在a點處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度B1、B2如圖乙所示,各自

7、大小仍為B,夾角為120,則其合磁感應(yīng)強度大小仍為B,方向豎直向上,與原勻強磁場B0合成后,總的磁感應(yīng)強度大小為B總=233B0,C正確。3.B解析由題意對棒受力分析,設(shè)磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向成角,則有BIlcos=(mg-BIlsin),整理得BIl=mgcos+sin,電流最小時,安培力最小,由數(shù)學(xué)知識解得=30,B正確。4.D解析由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向,導(dǎo)線等效為Oa、Ob兩電流元,由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向,如圖所示,所以從上向下看導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)動,當(dāng)轉(zhuǎn)過90時再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場力向下,即導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時還要靠近螺線管,選項D正確。5

8、.CD解析選項A中,通電細桿可能受重力、安培力、導(dǎo)軌的彈力作用處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖甲所示,所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。當(dāng)安培力變大或變小時,細桿有上滑或下滑的趨勢,于是有靜摩擦力產(chǎn)生。選項B中,通電細桿可能受重力、安培力作用處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖乙所示,所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。當(dāng)安培力減小時,細桿還受到導(dǎo)軌的彈力和沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力,也可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。選項C和D中,通電細桿受重力、安培力、導(dǎo)軌彈力作用具有下滑趨勢,故一定受到沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力,如圖丙、丁所示,所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零。故答案為C、D。6.AB解析導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動,說明受到向右的安培力,由左手定則知該磁場

9、方向一定豎直向下,選項A正確;導(dǎo)體棒擺動過程中只有安培力和重力做功,由動能定理知BIllsin-mgl(1-cos)=0,代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I=3A,由E=IR得電源電動勢E=3.0V,選項B正確;由F=BIl得導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F=0.3N,選項C錯誤;由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢能的增加量E的和,即W=Q+E,而E=mgl(1-cos)=0.048J,所以W0.048J,選項D錯誤。7.解析(1)由題意可知,MN所受安培力可以使其水平向右運動,故安培力方向為水平向右,而MN中的電流方向為從M到N,因此,根據(jù)左手定則可判斷磁場方向為

10、垂直于導(dǎo)軌平面向下。(2)電容器完全充電后,兩極板間電壓為E,當(dāng)開關(guān)S接2時,電容器放電,設(shè)剛放電時流經(jīng)MN的電流為I,有I=ER設(shè)MN受到的安培力為F,有F=IlB由牛頓第二定律,有F=ma聯(lián)立式得a=BlEmR(3)當(dāng)電容器充電完畢時,設(shè)電容器上電荷量為Q0,有Q0=CE開關(guān)S接2后,MN開始向右加速運動,速度達到最大值vmax時,設(shè)MN上的感應(yīng)電動勢為E,有E=Blvmax依題意有E=QC設(shè)在此過程中MN的平均電流為I,MN上受到的平均安培力為F,有F=IlB由動量定理,有Ft=mvmax-0又It=Q0-Q聯(lián)立式得Q=B2l2C2Em+B2l2C。答案(1)垂直于導(dǎo)軌平面向下(2)BlEmR(3)B2l2C2Em+B2l2C5