高考物理一輪基礎(chǔ)復(fù)習(xí) 磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用1
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磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 一、選擇題(每小題6分,共54分) 1.圖甲所示為某種用來(lái)束縛原子的磁場(chǎng)的磁感線分布情況,以O(shè)點(diǎn)(圖中白點(diǎn))為坐標(biāo)原點(diǎn),沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化最有可能為圖乙所示圖象中的( ) 解析 C 磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小,因沿z軸方向B先減小后增大,故最有可能的為C圖. 2.長(zhǎng)10 cm的通電直導(dǎo)線,通過(guò)1 A的電流,在磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向都一樣的空間(勻強(qiáng)磁場(chǎng))中某處受到的磁場(chǎng)力為0.4 N,則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為( ) A.等于4 T B.大于或等于4 T C.小于或等于4 T D.上述說(shuō)法都錯(cuò)誤 解析 B 由安培力F=BILsin θ,則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=,由于sin θ≤1,則B≥=T=4 T,選項(xiàng)B正確. 3.如圖所示,一弓形線圈通以逆時(shí)針電流,在其圓弧的圓心處,垂直于紙面放一直導(dǎo)線,當(dāng)直導(dǎo)線通有指向紙內(nèi)的電流時(shí),線圈將( ) A.a(chǎn)端向紙內(nèi),b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且靠近導(dǎo)線 B.a(chǎn)端向紙內(nèi),b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且遠(yuǎn)離導(dǎo)線 C.b端向紙內(nèi),a端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且靠近導(dǎo)線 D.b端向紙內(nèi),a端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),且遠(yuǎn)離導(dǎo)線 解析 A 弓形通電線圈圓弧部分的電流方向和通電導(dǎo)線的磁力線重合,不受安培力作用,直線部分的上半段受安培力指向紙內(nèi),下半段受安培力指向紙外,導(dǎo)致線圈a端向紙內(nèi),b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)到弓形線圈直線部分與直導(dǎo)線趨于平行時(shí),直線部分與直導(dǎo)線相吸,弧線部分與直導(dǎo)線相斥,但斥力小于引力,故線圈將靠近導(dǎo)線,選項(xiàng)A正確. 4.如圖所示,有兩個(gè)同心放置且共面的金屬圓環(huán),條形磁鐵穿過(guò)圓心且與兩環(huán)面垂直,比較通過(guò)兩環(huán)的磁通量Φa、Φb,則( ) A.Φa>Φb B.Φa<Φb C.Φa=Φb D.不能確定 解析 A 由于磁感線是閉合曲線,在磁體內(nèi)部是由S極指向N極,在磁體外部是由N極指向S極,且在磁體外部的磁感線分布在磁體的周?chē)^大的空間.又由于穿過(guò)圓環(huán)a、b的磁通量均為Φ=Φ內(nèi)-Φ外,因此線圈面積越大,磁感線抵消得越多,合磁通量越小,故b環(huán)的磁通量較?。瓵項(xiàng)正確. 5.如圖所示,平行于紙面水平向右的勻強(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 解析 BCD 導(dǎo)線所受安培力為零,可判斷出合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零或沿導(dǎo)線方向,這就決定了另一個(gè)磁場(chǎng)必須平行于紙面,則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度B2有最小值.由平行四邊形定則得B2min=B1sin 60= T,則B2的值可能為大于等于 T的所有值,故選項(xiàng)B、C、D都正確. 6.如圖所示,固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I,矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行.線框由靜止釋放,在下落過(guò)程中( ) A.穿過(guò)線框的磁通量保持不變 B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變 C.線框所受安培力的合力為零 D.線框的機(jī)械能不斷增大 解析 B 由通電直導(dǎo)線周?chē)鸥芯€的分布規(guī)律可知,線框下落過(guò)程中穿過(guò)其中的磁感線越來(lái)越少,故磁通量在不斷變小,故A錯(cuò);下落時(shí)穿過(guò)線框的磁通量始終減小,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向保持不變,故B正確;線框上下兩邊受到的安培力方向雖相反,但上邊所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終大于下邊所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,故上邊所受的安培力大于下邊所受的安培力,其合力不為零,故C錯(cuò);由能量守恒可知下落時(shí)一部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為線框通電發(fā)熱產(chǎn)生的內(nèi)能,故線框的機(jī)械能減少,D錯(cuò). 7.通有電流的導(dǎo)線L1、L2處在同一平面(紙面)內(nèi),L1是固定的,L2可繞垂直紙面固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)(O為L(zhǎng)2的中心),各自的電流方向如圖所示.下列哪種情況將會(huì)發(fā)生( ) A.因L2不受磁場(chǎng)力的作用,故L2不動(dòng) B.因L2上、下兩部分所受的磁場(chǎng)力平衡,故L2不動(dòng) C.L2繞軸O按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) D.L2繞軸O按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) 解析 D 由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1上方的磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲猓译x導(dǎo)線L1的距離越遠(yuǎn)的地方,磁場(chǎng)越弱,導(dǎo)線L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O點(diǎn)的下方磁場(chǎng)較強(qiáng),則安培力較大,因此L2繞固定轉(zhuǎn)軸O按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng). 8.如圖所示,一根長(zhǎng)為l的鋁棒用兩個(gè)勁度系數(shù)均為k的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,當(dāng)鋁棒中通過(guò)的電流I的方向從左到右時(shí),彈簧縮短Δx,而當(dāng)電流反向且大小不變時(shí),彈簧伸長(zhǎng)Δx,則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為( ) A. B. C. D. 解析 A 不通電時(shí)mg=2kΔl,電流自左向右時(shí)mg=BIl+2k(Δl-Δx),電流自右向左時(shí)mg+BIl=2k(Δl+Δx),由以上三式可得B=,選項(xiàng)A正確. 9.質(zhì)量為m的通電細(xì)桿放在傾角為θ的導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌的寬度為d,桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,有電流通過(guò)桿,桿恰好靜止于導(dǎo)軌上,在如圖所示的A、B、C、D四個(gè)圖中,桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是( ) 解析 CD 選項(xiàng)A中通電細(xì)桿所受的安培力水平向右,選項(xiàng)B中通電細(xì)桿所受安培力豎直向上,這兩種情況下,如果沒(méi)有摩擦力,通電細(xì)桿都可以靜止在導(dǎo)軌上;選項(xiàng)C中通電細(xì)桿所受安培力方向豎直向下,選項(xiàng)D中通電細(xì)桿所受安培力方向水平向左,這兩種情況下,如果沒(méi)有摩擦力,通電細(xì)桿均不能靜止,故選項(xiàng)C、D正確. 二、非選擇題(共46分) 10.(12分)如圖所示,框架面積為S,框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直,則穿過(guò)線框平面的磁通量為多少?若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過(guò)60,則穿過(guò)線框平面的磁通量為多少?若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)90,則此時(shí)穿過(guò)線框平面的磁通量為多少? 解析 磁通量的大小直接利用公式Φ=BScos θ即可求解,應(yīng)特別注意θ角的大?。蚣芷矫媾c磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直時(shí)θ=0,此時(shí)磁通量Φ1=BS,框架繞OO′轉(zhuǎn)過(guò)60,磁通量Φ2=BScos 60=BS,框架轉(zhuǎn)過(guò)90磁通量Φ3=BScos 90=0. 【答案】 BS BS 0 11.(16分)三根平行的直導(dǎo)線,分別垂直地通過(guò)一個(gè)等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),如圖所示.現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)O所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向如何? 解析 根據(jù)安培定則,I1與I3在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,I2在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與B1(B3)相垂直,又知B1、B2、B3的大小相等均為B,根據(jù)矢量的運(yùn)算法則可知O處的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0==B.方向在三角形平面內(nèi)與斜邊夾角為θ,則有tan θ=2,即θ=arctan 2,如圖所示. 【答案】 B 方向在三角形平面內(nèi)與斜邊夾角為arctan 2 12.(18分)粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線ab的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊,ab恰好處在水平位置(如圖所示).已知ab的質(zhì)量為m=10.0 g,長(zhǎng)度L=60 cm,沿水平方向與ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4 T. (1)要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài),既不被拉長(zhǎng),也不被壓縮,ab中應(yīng)沿什么方向、通過(guò)多大的電流? (2)當(dāng)導(dǎo)線中有方向從a到b、大小為0.2 A的電流通過(guò)時(shí),兩根彈簧均被拉長(zhǎng)了Δx=1 mm,求該彈簧的勁度系數(shù). (3)當(dāng)導(dǎo)線中由b到a方向通過(guò)0.2 A的電流時(shí)兩根彈簧被拉長(zhǎng)多少?(取g=9.6 m/s2=9.6 N/kg) 解析 (1)只有當(dāng)ab受到的磁場(chǎng)力方向豎直向上且大小等于ab的重力時(shí),兩根彈簧才能處于自然狀態(tài),根據(jù)左手定則,ab中的電流應(yīng)由a到b,電流的大小由mg=BIL求得 I== A=0.4 A. (2)當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)由a到b的電流時(shí),受到豎直向上的磁場(chǎng)力作用,被拉長(zhǎng)的兩根彈簧對(duì)ab有豎直向上的拉力,同時(shí)ab受豎直向下的重力,平衡時(shí)平衡方程為 BIL+2kΔx=mg 可得彈簧的勁度系數(shù) k= = N/m =24 N/m. (3)當(dāng)電流方向由b向a時(shí),ab所受磁場(chǎng)力豎直向下,這時(shí)的平衡方程為: 2kΔx′=mg+BIL 由此式可求出兩根彈簧被拉伸的長(zhǎng)度為 Δx′== m =0.003 m=3 mm. 【答案】 (1)由a到b 0.4 A (2)24 N/m (3)3 mm - 5 -- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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