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2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專(zhuān)練 專(zhuān)題8.1 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(含解析)

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2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專(zhuān)練 專(zhuān)題8.1 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(含解析)

專(zhuān)題8.1 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1三根平行的長(zhǎng)直導(dǎo)體棒分別過(guò)正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn),并與該三角形所在平面垂直,各導(dǎo)體棒中均通有大小相等的電流,方向如圖所示則三角形的中心O處的合磁場(chǎng)方向?yàn)?)A平行于AB,由A指向BB平行于BC,由B指向CC平行于CA,由C指向AD由O指向C2在地球赤道上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),用磁傳感器測(cè)得赤道上P點(diǎn)地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.將一條形磁鐵固定在P點(diǎn)附近的水平面上,讓N極指向正北方向,如圖所示,此時(shí)用磁傳感器測(cè)得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1;現(xiàn)將條形磁鐵以P點(diǎn)為軸旋轉(zhuǎn)90°,使其N(xiāo)極指向正東方向,此時(shí)用磁傳感器測(cè)得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)為(可認(rèn)為地磁南、北極與地理北、南極重合)() AB1B0BB1B0C.D.【答案】D【解析】設(shè)條形磁鐵在P點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,當(dāng)N極指向正北方時(shí),B1B0B,解得BB1B0,當(dāng)N極指向正東方時(shí),P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,D正確 15如圖所示,一條形磁鐵靜止在固定斜面上,上端為N極,下端為S極,其一條磁感線(xiàn)如圖所示,垂直于紙面方向有兩根完全相同的固定導(dǎo)線(xiàn),它們與磁鐵兩端的連線(xiàn)都與斜面垂直且長(zhǎng)度相等(如圖中虛線(xiàn)所示)。開(kāi)始兩根導(dǎo)線(xiàn)未通電流,斜面對(duì)磁鐵的彈力、摩擦力的大小分別為FN、Ff,后來(lái)兩根導(dǎo)線(xiàn)通圖示方向大小相同的電流后,磁鐵仍然靜止,則與未通電時(shí)相比 ()AFN、Ff均變大BFN不變,F(xiàn)f變小CFN變大,F(xiàn)f不變DFN變小,F(xiàn)f不變答案:D解析:兩根導(dǎo)線(xiàn)通題圖方向大小相同的電流后,導(dǎo)線(xiàn)受到安培力,由牛頓第三定律,磁鐵受到垂直斜面向上的作用力,斜面對(duì)磁鐵的彈力減小,摩擦力不變,選項(xiàng)D正確。16如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu),蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布,線(xiàn)圈中a、b兩條導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)均為l,通以圖示方向的電流I,兩條導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。則 ()A該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B線(xiàn)圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直C線(xiàn)圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Da、b導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力大小總為BIl答案:D17.歐姆最早是用小磁針測(cè)量電流的,他的具體做法是:在地磁場(chǎng)的作用下,小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài),在其上方平行于小磁針?lè)胖靡婚L(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn),當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通有電流時(shí),小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),通過(guò)小磁針偏轉(zhuǎn)的角度可測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)中的電流。已知長(zhǎng)直通電導(dǎo)線(xiàn)在空間某點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比,當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通電后,小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的俯視圖如圖所示,下面說(shuō)法正確的是 ()A通電后小磁針靜止時(shí)N極所指的方向就是電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向B這種方法只能測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)電流的大小,不能確定導(dǎo)線(xiàn)電流的方向C導(dǎo)線(xiàn)中電流的大小與小磁針轉(zhuǎn)過(guò)的角度的正切值成正比D導(dǎo)線(xiàn)中電流的大小與小磁針轉(zhuǎn)過(guò)的角度的正弦值成正比答案:C18如圖所示,在xOy平面內(nèi)有兩根平行y軸水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn),通有沿y軸正方向大小相等的電流I,兩導(dǎo)線(xiàn)關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng),P為x軸上一點(diǎn),O為z軸上一點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是 ()AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 BP、Q兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直 CP、Q兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行 D正電荷從O點(diǎn)沿z軸向上運(yùn)動(dòng)不受洛倫茲力作用答案:AB解析:根據(jù)安培定則可判斷出兩電流在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故A正確;兩電流在P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相反,疊加后合磁場(chǎng)方向沿z軸正方向;兩電流在z軸正方向上各點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量疊加后,都沿x軸負(fù)方向,P、Q兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向垂直,故B正確,C錯(cuò)誤;正電荷從O點(diǎn)沿z軸向上運(yùn)動(dòng),由左手定則判斷其受沿y軸正方向的洛倫茲力作用,故D錯(cuò)誤。19如圖所示,質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)用兩絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于O、O,并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通以沿x正方向的電流I,且導(dǎo)線(xiàn)保持靜止時(shí),懸線(xiàn)與豎直方向夾角為。則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為 ()Az正向,tanBy正向,Cz負(fù)向,tanD沿懸線(xiàn)向上,sin答案:BC20如圖所示,有兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b,a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上,b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它們之間的距離為x,當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強(qiáng)度為I的同向電流時(shí),a恰能在斜面上保持靜止,則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是 ()A方向向上B大小為C要使a仍能保持靜止,而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,可使b上移D若使b下移,a將不能保持靜止答案:ACD解析:由安培定則可知,通電導(dǎo)體棒b周?chē)拇鸥袘?yīng)線(xiàn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,所以在a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向豎直向上,如圖a所示,所以選項(xiàng)A正確;以導(dǎo)線(xiàn)a為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖(a)所示,故有mgBIL,解得a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;欲減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,可增大兩導(dǎo)線(xiàn)間的距離,將b上移或下移都可以,當(dāng)b上移時(shí),a受到的安培力方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)能保持a受力平衡,所以選項(xiàng)C正確;若b下移,導(dǎo)體棒受力不平衡,故選項(xiàng)D正確。21如圖所示,水平導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)0.5m,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì);導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m1kg,電阻R00.9,與導(dǎo)軌接觸良好;電源電動(dòng)勢(shì)E10V,內(nèi)阻r0.1,電阻R4;外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B5T,方向垂直于ab,與導(dǎo)軌平面成夾角53°;ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),定滑輪摩擦不計(jì),線(xiàn)對(duì)ab的拉力為水平方向,重力加速度g10m/s2,ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin53°0.8,cos53°0.6。求:(1)通過(guò)ab的電流大小和方向;(2)ab受到的安培力大小;(3)重物重力G的取值范圍。答案:(1)2Aa到b(2)5N(3)0.5NG7.5N22.如圖所示,固定的兩光滑導(dǎo)體圓環(huán)半徑為0.5m,相距1m。在兩圓環(huán)上放一導(dǎo)體棒,圓環(huán)上接有電源,電源的電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒質(zhì)量為60g,電阻為1.5。勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向上,且B0.4T。開(kāi)關(guān)S閉合后,棒從圓環(huán)底端上滑至某一位置后靜止,求:(1)靜止后每個(gè)環(huán)對(duì)棒的支持力。(g取10m/s2)(2)此棒靜止后的位置與環(huán)底的高度差。答案:(1)0.5N(2)0.2m解析:(1)導(dǎo)體棒靜止時(shí),以棒為研究對(duì)象受力分析,從右向左看,取縱截面如圖所示,設(shè)每個(gè)環(huán)對(duì)棒的支持力為FNN,兩環(huán)對(duì)棒的支持力為2FN,棒受重力mg、受安培力F的共同作用而平衡,則三力的合力為零,如圖所示。由安培力公式得FBILN0.8N,重力mg0.6N,由勾股定理可知,2FN1.0N,則FN0.5N(2)設(shè)環(huán)對(duì)棒的作用力FN與水平方向的夾角為,棒靜止后的位置與環(huán)底高度差為h。則tan,hr(1sin)0.5×(1)m0.2m。23.如圖所示為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過(guò)一掛鉤與一豎直懸掛的絕緣彈簧相連,絕緣彈簧勁度系數(shù)為k,在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外,與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù),MN的長(zhǎng)度大于。當(dāng)MN中沒(méi)有電流通過(guò)且處于平衡狀態(tài)時(shí),MN與矩形區(qū)域的cd邊重合;當(dāng)MN中有電流通過(guò)時(shí),指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度。(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí),彈簧伸長(zhǎng)為多少?(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作,MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接?(3)若k2.0N/m,0.20m,0.050m,B0.20T,此電流表的量程是多少?(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用)(4)若要將量程擴(kuò)大2倍,磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)槎啻??答案?1)(2)M端(3)2.5A(4)0.10T(4)設(shè)量程擴(kuò)大后,磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽,則有2BImmgk(x),由式得:B代入數(shù)據(jù)得:B0.10T。 24如圖所示,電阻不計(jì)的“”型足夠長(zhǎng)且平行的導(dǎo)軌,間距L1 m,導(dǎo)軌傾斜部分的傾角53°,并與定值電阻R相連整個(gè)空間存在著B(niǎo)5 T、方向垂直傾斜導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)金屬棒ab、cd的阻值RabRcdR,cd棒質(zhì)量m1 kg.ab棒光滑,cd與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力g取10 m/s2,sin 53°0.8,cos 53°0.6,求: (1)ab棒由靜止釋放,當(dāng)滑至某一位置時(shí),cd棒恰好開(kāi)始滑動(dòng)求這一時(shí)刻ab棒中的電流;(2)若ab棒無(wú)論從多高的位置釋放,cd棒都不動(dòng),分析ab棒質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足的條件;(3)若cd棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3,ab棒無(wú)論質(zhì)量多大、從多高位置釋放,cd棒始終不動(dòng)求cd棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足的條件. 【解析】(1)cd棒剛要開(kāi)始滑動(dòng)時(shí),其受力分析如圖所示由平衡條件得BIcdLcos 53°f0FNmgBIcdLsin 53°0又因?yàn)閒FN聯(lián)立以上三式,得Icd1.67 A所以Iab2Icd3.34 A.(3)ab棒下滑時(shí),cd棒始終靜止,有FAcos 53°(mgFAsin 53°)【答案】(1)3.34 A(2)mab2.08 kg(3)0.75 8

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