5、垂直的通電直導(dǎo)線,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B=1T,在導(dǎo)線外,以導(dǎo)線截面的中心為圓心的圓周上有a、b、c、d四個點。已知d點的磁感應(yīng)強度為,方向斜向右上方,并與B的夾角為45,則下列說法正確的是
A. a點的磁感應(yīng)強度為零
B. b點的磁感應(yīng)強度與d點相同
C. c點的磁感應(yīng)強度為零
D. 直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里
【參考答案】C
疊加:本題考查安培定則和平行四邊形定則,空間任意一點的磁感應(yīng)強度都通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場和勻強磁場的疊加,而疊加時 滿足平行四邊形法則.
7.四根相互平行的通電長直導(dǎo)線a、b、c、d電流均為I,如圖所示放在正方形的四個頂點上,每根通電直導(dǎo)線單獨存在
6、時,四邊形中心O點的磁感應(yīng)強度都是B,則四根通電導(dǎo)線同時存在時O點的磁感應(yīng)強度的大小和方向為( )
A. 2 B,方向向左
B. 2 B,方向向下
C. 2 B,方向向右
D. 2 B,方向向上
【參考答案】A
【名師解析】根據(jù)安培定則判斷得知:四根導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向分別為:a導(dǎo)線產(chǎn)生的B方向bd,大小為B;c導(dǎo)線產(chǎn)生的B方向bd,大小為B;同理,b導(dǎo)線產(chǎn)生的B方向ca,大小為B,d導(dǎo)線產(chǎn)生的B方向ca,大小為B,則根據(jù)平行四邊形定則進行合成可知,所以四根導(dǎo)線同時存在時的磁感應(yīng)強度大小為2B,方向水平向左。故選A。
點睛:此題考查安培定則以及磁場的疊加問題;關(guān)
7、鍵是能用右手定則判斷磁場的方向,磁感應(yīng)強度是矢量,疊加時滿足平行四邊形法則.
8.如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點,它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中,外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小分別為和,方向也垂直于紙面向外。則( )
A. 流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為
B. 流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為
C. 流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為
D. 流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為
【參考
8、答案】AC
可解得: ; 故AC正確;
故選AC
點睛:磁場強度是矢量,對于此題來說ab兩點的磁場強度是由三個磁場的疊加形成,先根據(jù)右手定則判斷導(dǎo)線在ab兩點產(chǎn)生的磁場方向,在利用矢量疊加來求解即可。
9.有兩根長直導(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.在圖中所示的平面內(nèi),O點為兩根導(dǎo)線連線的中點,M、N為兩根導(dǎo)線附近的兩點,它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上,且與O點的距離相等.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上各點的磁感應(yīng)強度的說法中正確的是( )
A. M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相同
B. M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等
9、,方向相反
C. 在O點的磁感應(yīng)強度方向水平向右
D. 在O點的磁感應(yīng)強度方向水平向左
【參考答案】B
點睛:本題考查安培定則和平行四邊定則的綜合應(yīng)用,注意矢量的合成法則的應(yīng)用.注意明確導(dǎo)線磁感應(yīng)強度的分布規(guī)律,并明確立體圖的分析方法.
10.1820年4月,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。已知通電長直導(dǎo)線周圍某點的感應(yīng)強度,即磁感應(yīng)強度B與與導(dǎo)線中的電流成正比、與該點到導(dǎo)線的距高r成反比。如圖所示,兩根平行長直導(dǎo)線相距為,分別通以大小不等、方向相同的電流,已知。規(guī)定磁場方向垂直紙面向里為正,在區(qū)間內(nèi)磁感強度B隨x變化的圖線可能是圖中的( )
A. B.
10、
C. D.
【參考答案】A
11.如圖所示,大圓導(dǎo)線環(huán)A中通有電流,方向如圖所示,另在導(dǎo)線環(huán)A所在的平面內(nèi)畫一個圓B,它的一半面積在A環(huán)內(nèi),另一半面積在A環(huán)外,則穿過B圓內(nèi)的磁通量( )
A. 為零
B. 垂直向里
C. 垂直向外
D. 條件不足,無法判斷
【參考答案】B
12. (2018云南昭通五校聯(lián)考).電磁炮是一種理想的兵器,它的主要原理如圖所示,利用這種裝置可以把質(zhì)量為m=2.0 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6 km/s,若這種裝置的軌道寬為d=2 m,長L=100 m,電流I=10 A,軌道摩擦不計且金屬桿EF與軌道始終接觸良好
11、,則下列有關(guān)軌道間所加勻強磁場的磁感應(yīng)強度和磁場力的最大功率結(jié)果正確的是( ).
A.B=18 T,Pm=1.08108W
B.B=0.6 T,Pm=7.2104W
C.B=0.6 T,Pm=3.6106W
D.B=18 T,Pm=2.16106W
【參考答案】D
【名師解析】通電金屬桿在磁場中受安培力的作用而對彈體加速,由功能關(guān)系得BIdL=mv,代入數(shù)值解得B=18 T;當(dāng)速度最大時磁場力的功率也最大,即Pm=BIdvm,代入數(shù)值得Pm=2.16106W,故D項正確.
13.(2011新課標(biāo)理綜)電磁軌道炮工作原理如題21-10圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移
12、動,并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入,通過導(dǎo)電彈體從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強磁場),磁感應(yīng)強度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到的安培力在作用而高速射出。現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍,理論上可采用的辦法是
A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍
B.只將電流I增加到原來的2倍
C.只將彈體質(zhì)量減小到原來的一半
D.將彈體質(zhì)量減小到原來的一半,軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍,其它量不變,
【參考答案】BD
14.(2015溫州八校聯(lián)考)阿明有一個磁浮玩具,其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性,讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來,其構(gòu)造
13、如右圖所示。若圖中電源的電壓固定,可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置,則下列敘述正確的是( )
A.電路中的電源必須是交流電源
B.電路中的a端點須連接直流電源的負極
C.若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù),可增加玩偶飄浮的最大高度
D.若將可變電阻的電阻值調(diào)大,可增加玩偶飄浮的最大高度
【參考答案】C
【名師解析】電磁鐵產(chǎn)生磁性,使玩偶穩(wěn)定地飄浮起來,電路中的電源必須是直流電源,電路中的a端點須連接直流電源的正極,選項AB錯誤。若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù),電磁鐵產(chǎn)生的磁性更強,電磁鐵對玩偶的磁力增強,可增加玩偶飄浮的最大高度,選項C正確。若將可變電阻的電阻值調(diào)大,電磁鐵中電流減
14、小,產(chǎn)生的磁性變?nèi)?,則降低玩偶飄浮的最大高度,選項D錯誤。
二.計算題
1.. (2016西安一模)電磁彈是我國最新研究的重大科技項目,原理可用下述模型說明.如圖甲所示,虛線MN右側(cè)存在一個豎直向上的勻強磁場,一邊長L的正方形單匝金屬線框abcd放在光滑水平面上,電阻為R,質(zhì)量為m,ab邊在磁場外側(cè)緊靠MN虛線邊界.t=0時起磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律是B=B0+kt(k為大于零的常數(shù)),空氣阻力忽略不計.
(1)求t=0時刻,線框中感應(yīng)電流的功率P;
(2)線框cd邊穿出磁場時通過導(dǎo)線截面的電荷量q;
(3)若用相同的金屬線繞制相同大小的n匝線框,如圖乙所示,在線框上加一質(zhì)量為
15、M的負載物,證明:載物線框匝數(shù)越多,t=0時線框加速度越大.
【命題意圖】考查電磁感應(yīng)、法拉第電磁感應(yīng)定律、電功率、閉合電路歐姆定律、安培力、牛頓運動定律及其相關(guān)知識點。
(2)由動能定理有 (1分)
解得 (1分)
穿出過程線框中的平均電動勢
線框中的電流 (1分)
通過的電量 (1分)
解得
16、 (1分)
2.電磁炮是利用磁場對電流的作用力,把電能轉(zhuǎn)變成機械能,使炮彈發(fā)射出去的.如圖所示,把兩根長為s,互相平行的銅制軌道放在磁場中,軌道之間放有質(zhì)量為m的炮彈,炮彈架在長為L、質(zhì)量為M的金屬桿上,當(dāng)有大的電流I1通過軌道和炮彈時,炮彈與金屬架在磁場力的作用下,獲得v1速度時刻加速度為a,當(dāng)有大的電流I2通過軌道和炮彈時,炮彈最終以最大速度v2脫離金屬架并離開軌道,求垂直于軌道平面的磁感強度多大?(設(shè)金屬架與炮彈在運動過程中所受的總阻力與速度平方成正比).
【名師解析】
3.(2005北京)題圖是導(dǎo)軌式電磁炮實驗裝置示意圖。兩根平行長直金屬
17、導(dǎo)軌沿水平方向固定,其間安放金屬滑塊(即實驗用彈丸)?;瑝K可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行,且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。電源提供的強大電流從一根導(dǎo)軌流入,經(jīng)過滑塊,再從另一導(dǎo)軌流回電源?;瑝K被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場推動而發(fā)射。在發(fā)射過程中,該磁場在滑塊所在位置始終可以簡化為勻強磁場,方向垂直于紙面,其強度與電流的關(guān)系為B=kI,比例常量k=2.510-6T/A。
已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5cm,滑塊的質(zhì)量m=30g,滑塊沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度v=3.0km/s(此過程視為勻加速運動)。
(1)求發(fā)射過程中電源提供的電流強度
(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動能,則發(fā)射過程中電源的輸出功
18、率和輸出電壓各是多大?
(3)若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度為s。設(shè)砂箱質(zhì)量為M,滑塊質(zhì)量為m,不計砂箱與水平面之間的摩擦。求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達式。
電 源
l
s
m
【名師解析】
(1)由勻加速運動公式 a==9105m/s2
由安培力公式和牛頓第二定律,有 F=IBl=kI2l,kI2l=ma
因此 I==8.5105A
(2)滑塊獲得的動能是電源輸出能量的4%,即
PΔt4%=mv2
發(fā)射過程中電源供電時間Δt==10-2s
所需的電源輸出功率為P==1.0109W
由功率P=IU,解得輸出電
19、壓U==1.2103V。
4.(2007海南)據(jù)報道,最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮,其原理如題7-2圖所示。炮彈(可視為長方形導(dǎo)體)置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間,并與軌道壁密接。開始時炮彈在導(dǎo)軌的一端,通以電流后炮彈會被磁力加速,最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出。設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離w=0.10m,導(dǎo)軌長L=5.0m,炮彈質(zhì)量m=0.30kg。導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示。可以認為,炮彈在軌道內(nèi)運動時,它所在處磁場的磁感應(yīng)強度始終為B=2.0T,方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為v=2.0103m/s,求通過導(dǎo)軌的電流I。忽略摩擦力與重力的影響。
【名師解析】
在導(dǎo)軌通
20、有電流I時,炮彈作為導(dǎo)體受到磁場施加的安培力為
F=IwB ①
設(shè)炮彈的加速度的大小為a,則有因而
F=ma ②
炮彈在兩導(dǎo)軌間做勻加速運動,因而
v2=2aL ③
聯(lián)立①②③式得
?、?
代入題給數(shù)據(jù)得:I=0.6105A 。 ⑤
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375