2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第1講 磁場的描述 磁場對電流的作用作業(yè) 新人教版.doc
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第1講 磁場的描述 磁場對電流的作用 [課時作業(yè)] 單獨成冊 方便使用 [基礎(chǔ)題組] 一、單項選擇題 1.關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力,下列說法正確的是( ) A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線 B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向 C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān) D.將直導(dǎo)線從中點折成直角,安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话? 解析:根據(jù)左手定則可知:安培力的方向垂直于電流I和磁場B確定的平面,即安培力的方向既垂直于B又垂直于I,選項A錯誤,B正確;當(dāng)電流I的方向平行于磁場B的方向時,直導(dǎo)線受到的安培力為零,當(dāng)電流I的方向垂直于磁場B的方向時,直導(dǎo)線受到的安培力最大,可見,安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān),選項C錯誤;如圖所示,電流I和磁場B垂直,直導(dǎo)線受到的安培力F=BIL,將直導(dǎo)線從中點折成直角,分段研究導(dǎo)線受到的安培力,電流I和磁場B垂直,根據(jù)平行四邊形定則可得,導(dǎo)線受到的安培力的合力為F′=BIL,選項D錯誤. 答案:B 2.(2017高考上海卷)如圖,一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間.電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向( ) A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 解析:根據(jù)圖中的電流方向,由安培定則知U形鐵芯下端為N極,上端為S極,ab中的電流方向由a→b,由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右,選項D正確. 答案:D 3.(2018湖南師大附中月考)如圖所示,兩根平行放置、長度均為L的直導(dǎo)線a和b,放置在與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強磁場中.當(dāng)a導(dǎo)線通有電流大小為I、b導(dǎo)線通有電流大小為2I,且電流方向相反時,a導(dǎo)線受到的磁場力大小為F1,b導(dǎo)線受到的磁場力大小為F2,則a通電導(dǎo)線的電流在b導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為( ) A. B. C. D. 解析:a、b導(dǎo)線中電流方向相反,兩導(dǎo)線之間的磁場力為斥力,設(shè)大小為F,對a有F1=F+BIL,對b有F2=F+2BIL,解得F=2F1-F2,對于導(dǎo)線b,F(xiàn)=2F1-F2=B′2IL,解得B′=,故C正確. 答案:C 4.如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度.下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方.線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài).若磁場發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是( ) 解析:由題圖可知,A圖中線圈回路在磁場中的有效長度L最長,由F=nBIL可知,磁場發(fā)生相同微小變化的前提下,A中安培力的變化量最大,最容易失去平衡,A正確. 答案:A 5.如圖所示,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF間距為L,與電動勢為E0的電源相連,質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路,回路平面與水平面成θ角,回路其余電阻不計.為使ab棒靜止,需在空間施加的勻強磁場磁感應(yīng)強度的最小值及其方向分別為( ) A.,水平向右 B.,垂直于回路平面向上 C.,豎直向下 D.,垂直于回路平面向下 解析:對金屬棒受力分析,受重力、支持力和安培力,如圖所示.由圖看出,當(dāng)安培力沿斜面向上時,有最小值,此時磁感應(yīng)強度的方向是垂直于回路平面向下.安培力的最小值FA=mgsin θ,故磁感應(yīng)強度的最小值B==,根據(jù)歐姆定律,有E0=IR,故B=.故選項D正確. 答案:D 二、多項選擇題 6.(2018河南重點中學(xué)聯(lián)考)如圖所示,將長度為L的直導(dǎo)線放置在y軸上,當(dāng)通以大小為I、沿y軸負方向的電流后,測得其受到的安培力大小為F、方向沿x軸正方向,則勻強磁場的磁感應(yīng)強度可能為( ) A.沿z軸正方向,大小為 B.在xOy平面內(nèi),大小為 C.在zOy平面內(nèi),大小為 D.在zOy平面內(nèi),大小為 解析:已知電流沿y軸負方向,安培力方向沿x軸正方向,根據(jù)左手定則結(jié)合選項判斷得知勻強磁場的磁感應(yīng)強度在zOy平面內(nèi),設(shè)磁場與導(dǎo)線的夾角為α,則0<α≤90,當(dāng)α=90時,由F=BILsin α可知,B有最小值為Bmin=,當(dāng)0<α<90,B>,所以B=和B=是可能的,故A、B錯誤,C、D正確. 答案:CD 7.如圖所示,質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細線懸掛于O、O′,并處于勻強磁場中.當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I,且導(dǎo)線保持靜止時,懸線與豎直方向夾角為θ,則磁感應(yīng)強度方向和大小可能為( ) A.z軸正向,tan θ B.y軸正向, C.z軸負向,tan θ D.沿懸線向上,sin θ 解析:如果B方向沿z軸正向,則安培力方向沿y軸負向,直導(dǎo)線所受三力合力不可能為零,A錯誤;如果B方向沿y軸正向,則安培力方向豎直向上,當(dāng)安培力BIL=mg時,可以平衡,此時B=,B正確;如果B方向沿z軸負向,則安培力方向沿y軸正向,直導(dǎo)線所受三力平衡時安培力BIL=mgtan θ,此時B=tan θ,C正確;如果B方向沿懸線向上,則安培力方向垂直于細線的方向向內(nèi),直導(dǎo)線所受三力不可能平衡,D錯誤. 答案:BC 8.(2018江西百校聯(lián)盟大聯(lián)考)如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN間距為L,與電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源相連,重力為G、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路,回路平面與水平面成θ角,回路其余電阻不計.現(xiàn)在加上勻強磁場使ab棒保持靜止,設(shè)回路中電流為I,則所加磁場的磁感應(yīng)強度( ) A.大小可能為 B.最小為 C.若磁場豎直向下,磁感應(yīng)強度大小為 D.若磁場水平向右,磁感應(yīng)強度大小為 解析:當(dāng)金屬棒ab受到沿斜面向上的安培力來平衡重力分力Gsin θ時,所加磁場的磁感應(yīng)強度最小為,選項A錯誤,B正確;若磁場豎直向下,金屬棒受到的安培力水平向右,根據(jù)受力平衡有Gsin θ=BILcos θ,磁感應(yīng)強度B=,故選項C錯誤;若磁場水平向右,金屬棒受到的安培力豎直向上,用以平衡重力,有G=BIL,此時的磁感應(yīng)強度B=,故選項D正確. 答案:BD [能力題組] 一、選擇題 9.(2018江蘇連云港模擬)如圖甲所示,一個條形磁鐵P固定在水平桌面上,以P的右端點為原點,中軸線為x軸建立一維坐標系.一個靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置,設(shè)Q與x軸之間的夾角為θ.實驗測得sin θ與x之間的關(guān)系如圖乙所示.已知該處地磁場方向水平,磁感應(yīng)強度大小為B0.下列說法正確的是 ( ) A.P的右端為S極 B.P的中軸線與地磁場方向平行 C.P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 D.x0處合磁場的磁感應(yīng)強度大小為2B0 解析:當(dāng)x趨向無窮大時,小磁針所指的方向為地磁場的方向,所以根據(jù)題圖可知,x趨向無窮大時,sin θ趨向1,則θ趨向90,即小磁針的方向與x軸的方向垂直,所以x軸正方向向東.當(dāng)x非常小時,小磁針的N極沿x軸正方向,即向東.由題圖甲可知,開始時小磁針N極背離O點,所以P右端的磁極是N極,故A錯誤;由以上的分析可知,P的中軸線沿東西方向,與地磁場方向垂直,故B錯誤;由題圖乙可知,x0處sin θ=,則θ=45,P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小BP滿足tan 45=,所以BP=B0,C正確;x0處合磁場的磁感應(yīng)強度大小為B==B0,故D錯誤. 答案:C 10.如圖所示,兩平行導(dǎo)軌ab、cd豎直放置在勻強磁場中,勻強磁場方向豎直向上,將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上,使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I,同時釋放金屬棒PQ使其運動.已知電流I隨時間變化的關(guān)系為I=kt(k為常數(shù),k>0),金屬棒PQ與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)一定.以豎直向下為正方向,則下面關(guān)于金屬棒PQ的速度v、加速度a隨時間變化的關(guān)系圖像中,可能正確的是( ) 解析:因為開始時金屬棒PQ加速度方向向下,與速度方向相同,做加速運動,加速度逐漸減小,即做加速度逐漸減小的變加速運動,然后加速度方向向上,加速度逐漸增大,做加速度逐漸增大的變減速運動,故A錯誤,B正確;根據(jù)牛頓第二定律得,金屬棒PQ的加速度a=,f=μN=μFA=μBIL=μBLkt,聯(lián)立解得加速度a=g-,與時間成線性關(guān)系,故C錯誤;t=0時刻無電流,無安培力,只有重力,加速度豎直向下,為正值,故D錯誤. 答案:B 11.(多選)有一根質(zhì)量為m、長度為d的通有水平向里的電流I的導(dǎo)體棒,被長度為L的輕質(zhì)絕緣細線懸掛在天花板上,在此空間加上豎直向下的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度大小B=,若保持導(dǎo)體棒中的電流I始終不變,則( ) A.細線偏離豎直方向的夾角最大為30 B.細線偏離豎直方向的夾角最大為60 C.在導(dǎo)體棒擺動過程中細線上拉力最大為2(-1)mg D.在導(dǎo)體棒擺動過程中細線上拉力最大為mg 解析:磁場方向豎直向下,導(dǎo)體棒受到水平向左的安培力,導(dǎo)體棒向左擺起,導(dǎo)體棒擺到最大高度時,由動能定理有BIdLsin θ-mgL(1-cos θ)=0-0,解得θ=60,A錯誤,B正確.當(dāng)導(dǎo)體棒處于平衡狀態(tài)時,根據(jù)平衡條件有BId= mgtan α,解得α=30,類比重力場可知導(dǎo)體棒在經(jīng)過平衡位置時細線上拉力最大,設(shè)為Fm,重力和安培力的合力為F=,經(jīng)過平衡位置時速度大小設(shè)為v,應(yīng)用動能定理有BIdLsin α-mgL(1-cos α)=mv2,應(yīng)用向心力公式有Fm-F=,解得Fm=2(-1)mg,C正確,D錯誤. 答案:BC 二、非選擇題 12.(2016高考全國卷Ⅲ)某同學(xué)用圖中所給器材進行與安培力有關(guān)的實驗.兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方,S極位于兩導(dǎo)軌的正下方,一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直. (1)在圖中畫出連線,完成實驗電路.要求滑動變阻器以限流方式接入電路,且在開關(guān)閉合后,金屬棒沿箭頭所示的方向移動. (2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時具有更大的速度,有人提出以下建議: A.適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離 B.換一根更長的金屬棒 C.適當(dāng)增大金屬棒中的電流 其中正確的是________(填入正確選項前的標號). 解析:(1)實物連線如圖所示. (2)根據(jù)公式F=BIL可得,適當(dāng)增加導(dǎo)軌間的距離或者增大電流,可增大金屬棒受到的安培力,根據(jù)動能定理得,F(xiàn)x-μmgx=mv2,則金屬棒離開導(dǎo)軌時的動能變大,即離開導(dǎo)軌時的速度變大,A、C正確;若換用一根更長的金屬棒,但金屬棒切割磁感線的有效長度即導(dǎo)軌間的寬度不變,安培力F不變,棒的質(zhì)量變大,速度v=變小,B錯誤. 答案:(1)圖見解析 (2)AC 13.(2018湖北武漢模擬)如圖所示,水平導(dǎo)軌間距為L=0.5 m,導(dǎo)軌電阻忽略不計;導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=1 kg,電阻R0=0.9 Ω,與導(dǎo)軌接觸良好;電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻r=0.1 Ω,電阻R=4 Ω;外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=5 T,方向垂直于ab,與導(dǎo)軌平面成α=53角;ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ=0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),定滑輪摩擦不計,線對ab的拉力為水平方向,重力加速度g取10 m/s2,ab處于靜止狀態(tài).已知sin 53=0.8,cos 53=0.6.求: (1)通過ab的電流大小和方向; (2)ab受到的安培力大小和方向; (3)重物重力G的取值范圍. 解析:(1)由閉合電路歐姆定律可得,通過ab的電流I==A=2 A,方向由a到b; (2) ab受到的安培力F=BIL=520.5 N=5 N,方向斜向左上方與水平方向成37角. (3) ab受力如圖所示,最大靜摩擦力fmax=μ(mg-Fcos 53)=3.5 N 由平衡條件得: 當(dāng)最大靜摩擦力方向向右時T=Fsin 53-fmax=0.5 N, 當(dāng)最大靜摩擦力方向向左時T=Fsin 53+fmax=7.5 N 由于重物平衡,故T=G 則重物重力的取值范圍為0.5 N≤G≤7.5 N. 答案:(1)2 A 方向由a向b (2)5 N 方向斜向左上方與水平面成37角 (3)0.5 N≤G≤7.5 N- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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