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1、
課時跟蹤檢測(二十九) 磁場的描述、磁場對電流的作用
高考??碱}型:選擇題+計算題
1. (2013·寶雞模擬)19世紀法國學者安培提出了著名的分子電流假說。他認為,在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部,存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實際上是由原子內(nèi)部電子的繞核運動形成的),分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體,它的兩側(cè)相當于兩個磁極。圖2中將分子電流(圖1中箭頭表示電 圖1
子運動方向)等效為小磁體的圖示中正確的是( )
圖2
2.在等邊三角形的三個頂點a、b、c處,各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖3所示。過c點的導(dǎo)線所受安培力
2、的方向( )
A.與ab邊平行,豎直向上
B.與ab邊平行,豎直向下 圖3
C.與ab邊垂直,指向左邊
D.與ab邊垂直,指向右邊
3.將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來,在其附近放一塊條形磁鐵,磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi),且通過圓環(huán)中心,如圖4所示,當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時,從上往下看( )
A.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動,靠近磁鐵
B.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動,遠離磁鐵 圖4
C.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動,靠近磁鐵
D.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動,遠離磁鐵
3、
4. (2012·江西省重點中學聯(lián)考)如圖5所示,一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交,環(huán)上各點的磁感應(yīng)強度B大小相等,方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,則下列說法正確的是( )
A.導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢 圖5
B.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上
C.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR
D.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ
5.(2012·晉江聯(lián)考)如圖6所示,長為L的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上,勁度系數(shù)為
4、k的水平輕彈簧一端固定,另一端拴在棒的中點,且與棒垂直,整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,彈簧伸長x,棒處于靜止狀態(tài)。則( )
圖6
A.導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向a
B.導(dǎo)體棒中的電流大小為
C.若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度,x變大
D.若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度,x變大
6. (2012·天津高考)如圖7所示,金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛,處于豎直向上的勻強磁場中,棒中通以由M向N的電流,平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ,如果僅改變下列某一個條件,θ角的相應(yīng)變化情況是( )
A.棒中的電流變大,θ角變大
5、 圖7
B.兩懸線等長變短,θ角變小
C.金屬棒質(zhì)量變大,θ角變大
D.磁感應(yīng)強度變大,θ角變小
7.(2012·紹興期末)如圖8所示,豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌EF和GH兩部分導(dǎo)軌間距為2L,IJ和MN兩部分導(dǎo)軌間距為L。整個裝置處在水平向里的勻強磁場中,金屬桿ab和cd的質(zhì)量均為m,可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動,且與導(dǎo)軌接觸良好?,F(xiàn)對金屬桿ab施加一個豎直向上的作用力F,使其勻速向上運動,此時cd處于靜止狀態(tài),則力F的大小為( ) 圖8
A.mg B.2mg
C.3mg D.4mg
8.
6、(2011·新課標全國高考)電磁軌道炮工作原理如圖9所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動,并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入,通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。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安培力的作用而高速射出?,F(xiàn)欲使 圖9
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增加至原來的2倍
C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半
D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半,軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍,其他量不變
9.如圖10所示,在
7、傾角為α的光滑斜面上,垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒,當通以圖示方向電流I時,欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,可加一平行于紙面的勻強磁場,當外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中,下列 圖10
說法中正確的是( )
A.此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大
B.此過程中磁感應(yīng)強度B先減小后增大
C.此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為
D.此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為
10.(2012·海南高考)圖11中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌,L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當電磁鐵線圈兩
8、端a、b,導(dǎo)軌兩端e、f,分別接到兩個不同的直流電源上時,L便在導(dǎo)軌上滑動。下列說法正確的是( )
圖11
A.若a接正極,b接負極,e接正極,f接負極,則L向右滑動
B.若a接正極,b接負極,e接負極,f接正極,則L向右滑動
C.若a接負極,b接正極,e接正極,f接負極,則L向左滑動
D.若a接負極,b接正極,e接負極,f接正極,則L向左滑動
11.如圖12所示,MN是一根長為l=10 cm,質(zhì)量m=50 g的金屬棒,用兩根長度也為l的細軟導(dǎo)線將導(dǎo)體棒MN水平吊起,使導(dǎo)體棒處在B= T的豎直向上的勻強磁場中,未通電流時,細導(dǎo)線在豎直方向,通入恒定電流后,金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的最大
9、偏角θ=37°, 圖12
求金屬棒中恒定電流的大小。
12.水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L=0.2 m,接有電源電動勢E=3 V,電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計。勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌,磁感應(yīng)強度B=1 T。導(dǎo)體棒ab的電阻R=6 Ω,質(zhì)量m 圖13
=10 g,垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好,求合上開關(guān)的瞬間。
(1)金屬棒受到安培力的大小和方向;
(2)金屬棒的加速度。
答 案
課時跟蹤檢測(二十九) 磁場的描述、磁場對電流的作用
1.選B 由安培定則可判斷出分子電流等效為小磁體的圖示中正確的是B。
2.選C a處導(dǎo)線在c處產(chǎn)生的磁場B1的
10、方向垂直于ac連線向左下方,b處導(dǎo)線在c處產(chǎn)生的磁場B2的方向垂直于bc連線向右下方。B1和B2的合磁場B的方向豎直向下。由左手定則可判斷出過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向與ab邊垂直,指向左邊。C正確。
3.選C 該通電圓環(huán)相當于一個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項正確。
4.選ABD 若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,由左手定則可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi),導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ,選項A、B、D正確,C錯誤。
5.選B 由左手定則可知,導(dǎo)體棒中的電流方向從
11、a流向b,選項A錯誤;由BIL=kx可得導(dǎo)體棒中的電流大小為I=kx/BL,選項B正確;若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度,或逆時針轉(zhuǎn)過一小角度,x都變小,選項C、D錯誤。
6.選A 分析MN受力如圖所示,由平衡條件可得:tan θ=,由此式可知,棒中電流變大,金屬棒所受安培力變大,θ角變大,選項A正確;兩懸線等長變短,θ角不變,選項B錯誤;金屬棒質(zhì)量變大,θ角變小,選項C錯誤;磁感應(yīng)強度變大,金屬棒所受安培力變大,θ角變大,選項D錯誤。
7.選C 由cd處于靜止狀態(tài)可知cd所受向上的安培力等于mg,ab所受向下安培力等于2mg。由平衡條件可知,力F的大小為3mg,選項C正確。
8.選
12、BD 由題意可知磁感應(yīng)強度B=kI,安培力F=BId=kI2d,由動能定理可得:FL=,解得v=I ,由此式可判斷B、D選項正確。
9.選AC 導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài),當外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中,安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上,導(dǎo)體棒受力的動態(tài)變化如圖所示,則由圖知安培力逐漸增大,即此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大,A對、B錯;剛開始安培力F最小,有sin α=,所以此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為,C對;最后安培力最大,有F=mg,即此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為,D錯。
10.選BD 若a接正極,b接負極,根據(jù)安培
13、定則,電磁鐵產(chǎn)生豎直向上的磁場。e接負極,f接正極,由左手定則可判斷出L所受安培力向右,則L向右滑動,選項A錯誤B正確;若a接負極,b接正極,根據(jù)安培定則,電磁鐵產(chǎn)生豎直向下的磁場。e接負極,f接正極,由左手定則可判斷出L所受安培力向左,則L向左滑動,選項D正確C錯誤。
11.解析:金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的過程中,受重力mg、導(dǎo)線拉力FT、安培力F共三個力的作用,其中導(dǎo)線的拉力不做功,由動能定理得:WF+WG=0
其中WF=Flsin θ=BIl2sin θ,
WG=-mgl(1-cos θ)
金屬棒中的電流為I=
解得:I=5 A
答案:5 A
12.解析:(1)閉合電鍵的瞬間,回路中的電流
I== A=0.5 A
ab棒所受安培力
F安=BIL=0.1 N
由左手定則知方向水平向右
(2)由牛頓第二定律知
a==10 m/s2
方向水平向右
答案:(1)0.1 N 水平向右 (2)10 m/s2,方向水平向右
5