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1、云南省新人教版物理2020屆高三單元測(cè)試23
《磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用》
(時(shí)間:90分鐘 滿分:100分)
一 、選擇題
1.一段直導(dǎo)線L=1 m,其中通有I=1 A的電流,受到垂直于紙面向外的大小為F=1 N的磁場(chǎng)力作用,據(jù)此
( )
A.既可以確定這個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,又可以確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
B.僅能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,不能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
C.僅能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,不能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均無法確定
【答案】D
【詳解】考慮到I與B的方向不明確,無法用B=確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;僅知道F的方向,無法用左手定則判斷磁感
2、應(yīng)強(qiáng)度的方向.故選D.
2.將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來,在其附近放一塊條形磁鐵,磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi),且通過圓環(huán)中心,如圖23所示,當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針方向的電流時(shí),從上往下看
( )
A.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),靠近磁鐵
B.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),遠(yuǎn)離磁鐵
C.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),靠近磁鐵
D.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),遠(yuǎn)離磁鐵
【答案】C
【詳解】該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針,N極在內(nèi),S極在外,根據(jù)同極相互排斥,異極相互吸引,可得C項(xiàng)正確.
3.如圖所示,金屬細(xì)棒質(zhì)量為m,用兩根相同輕彈簧吊放在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,彈簧的勁度系數(shù)為k,棒ab中通有穩(wěn)恒電流,棒處于
3、平衡,并且彈簧的彈力恰好為零.若電流大小不變而方向相反,則( )
A.每根彈簧彈力的大小為mg
B.每根彈簧彈力的大小為2mg
C.彈簧形變量為mg/k
D.彈簧形變量為2mg/k
【答案】AC
【詳解】彈簧的彈力恰好為零,說明安培力應(yīng)向上與重力平衡,即F安=mg,若電流大小不變而方向相反時(shí),則安培力應(yīng)向下,但大小不變,彈簧彈力與安培力和重力平衡,即2kx=F安+mg=2mg,所以每根彈簧彈力的大小為mg,彈簧形變量為mg/k,選項(xiàng)A、C正確.
4.如圖所示是云層之間閃電的模擬圖,圖中A、B是位于東、西方向帶有電荷的兩塊陰雨云,在放電的過程中,在兩云的尖端之間形成了一個(gè)放電通道
4、,發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里,S極轉(zhuǎn)向紙外,則關(guān)于A、B帶電情況的說法中正確的是( )
A.帶同種電荷 B.帶異種電荷
C.B帶正電 D.A帶正電
【答案】BD
【詳解】云層間閃電必須發(fā)生在異種電荷之間,故B正確;在云層間放電時(shí),形成的強(qiáng)電場(chǎng)和高溫將空氣電離成正離子和負(fù)離子,并在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下做定向移動(dòng),形成電流,所以此題是考查通電直導(dǎo)線的右手定則,由題意知,從西向東看,磁場(chǎng)是逆時(shí)針的,根據(jù)右手定則可以判斷電流是從A流向B的,故可知A帶正電,B帶負(fù)電,所以D選項(xiàng)正確.
5. 有兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b互相平行放置,如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖.在圖中所示的
5、平面內(nèi),O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn),M、N為兩導(dǎo)線附近的兩點(diǎn),它們?cè)趦蓪?dǎo)線連線的中垂線上,且與O點(diǎn)的距離相等.若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I,則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說法中正確的是( )
A.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同
B.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反
C.在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零
D.在線段MN上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零
【答案】選BD.
【詳解】根據(jù)安培定則和磁場(chǎng)的疊加原理,M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,選項(xiàng)A錯(cuò)B對(duì);在線段MN上只有在O點(diǎn)處,a、b兩電流形成的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,即只有
6、O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,選項(xiàng)C錯(cuò)D正確.
6. 一段長(zhǎng)0.2 m,通過2.5 A電流的直導(dǎo)線,關(guān)于在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力F的情況,正確的是( )
A.如果B=2 T,F(xiàn)一定是1 N
B.如果F=0,B也一定為零
C.如果B=4 T,F(xiàn)有可能是1 N
D.如果F有最大值時(shí),通電導(dǎo)線一定與B平行
【答案】選C.
【詳解】當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直放置時(shí),F(xiàn)=BIL,力最大,當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行放置時(shí),F(xiàn)=0,當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成任意其他角度放置時(shí),0
7、的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=1 T.位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線,長(zhǎng)L=1 m,通有I=1 A的恒定電流.當(dāng)導(dǎo)線與B1成60°夾角時(shí),發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零.則該區(qū)域同時(shí)存在的另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小可能為( )
A. T B. T
C.1 T D. T
【答案】選BCD.
【詳解】導(dǎo)線受到的安培力為零,可判斷出合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零或沿導(dǎo)線方向,可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的最小值,B2小=B1sin60°= T,故B、C、D均正確.
8 如圖所示,質(zhì)量為m的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止,此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為 θ,則下列說法正確的是( )
8、
A.回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小為mgtanθ
B.回形針靜止時(shí)受到的細(xì)線的拉力大小為mgcosθ
C.現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱,過一會(huì)發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了,原因是回形針加熱后,分子電流排列無序了
D.現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱,過一會(huì)發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了,原因是回形針加熱后,分子電流消失了
【答案】選C.
【詳解】回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小和方向都不確定,拉力大小也不能確定,故A、B錯(cuò)誤;對(duì)回形針加熱,回形針磁性消失是因?yàn)榉肿与娏髋帕袩o序了,所以選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.
9. 如圖所示,在傾角為α的光滑斜面上,垂直斜面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)線,當(dāng)
9、通以電流I時(shí),欲使導(dǎo)線靜止在斜面上,外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的大小和方向可能是( )
A.B=mgtanα/(IL),方向垂直斜面向上
B.B=mgsinα/(IL),方向垂直斜面向下
C.B=mgtanα/(IL),方向豎直向上
D.B=mg/(IL),方向水平向右
【答案】選B.
【詳解】B方向垂直斜面向上,由左手定則可知,安培力方向沿斜面向下,導(dǎo)線不可能靜止,A錯(cuò);同理可知C、D錯(cuò);B方向垂直斜面向下,安培力沿斜面向上,由平衡條件得:BIL=mgsinα,解得B=,故B項(xiàng)對(duì).
10. 如圖所示,用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架,ab、cd邊均與ad邊成60°角,ab=bc=cd=
10、L,長(zhǎng)度為L(zhǎng)的電阻絲電阻為r,框架與一電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r的電源相連接,垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則框架受到的安培力的合力大小為( )
A.0 B.
C. D.
【答案】選C.
【詳解】總電阻R=+r=r,總電流I==,梯形框架受的安培力可等效為I通過ad邊時(shí)受到的安培力,F(xiàn)=BI=BI2L=,所以C選項(xiàng)正確.
二、非選擇題
11.如圖所示,在傾角為37°的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為0.4 m,質(zhì)量為6×10-2 kg的通電直導(dǎo)線,電流強(qiáng)度I=1 A,方向垂直于紙面向外,導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動(dòng),整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T,方向豎
11、直向上的磁場(chǎng)中,設(shè)t=0時(shí),B=0,則需要幾秒,斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零?(g取10 m/s2)
【答案】5 s
【詳解】斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零時(shí)導(dǎo)線的受力如圖所示
由平衡條件FTcos37°=F
FTsin37°=mg
由①②解得:F=
代入數(shù)值得:F=0.8 N
由F=BIL得B== T=2 T
B與t的變化關(guān)系為B=0.4t
解得t=5 s
12.水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ,它們之間的寬度為L(zhǎng),M和P之間接入電動(dòng)勢(shì)為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻).現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m,電阻為R的金屬棒ab,并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方,如圖所示,問:
(1)當(dāng)ab棒靜止時(shí),受到的支持力和摩擦力各為多少?
(2)若B的大小和方向均能改變,則要使ab棒所受支持力為零,B的大小至少為多少?此時(shí)B的方向如何?
【答案】(1)mg-
(2)Bmin= 水平向右
從b向a看側(cè)視圖如圖所示
【詳解】(1)水平方向:f=F安sin θ①
豎直方向:N+F安cos θ=mg②
又F安=BIL=BL③
聯(lián)立①②③得:N=mg-
f=
(2)使ab棒受支持力為零,且讓磁場(chǎng)最小,則受安培力豎直向上.則有F安=mg,Bmin=,根據(jù)左手定則判定磁場(chǎng)方向水平向右.