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2019-2020年高考物理总复习课时跟踪检测
(二十四)磁场的描述磁场对电流的作用
一、单项选择题
1.xx·深圳期末指南针是我国古代的四大发明之一当指南针静止时,其N极指向如图1虚线南北向所示,若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线N极北偏东向所示则以下判断正确的是 图1A.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有东向西的电流B.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有西向东的电流C.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流D.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有南向北的电流
2.xx·宿迁模拟如图2所示,无限长导线,均通以恒定电流I直线部分和坐标轴接近重合,弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧,已知直线部分在原点O处不形成磁场,则图3中O处磁感应强度和图2中O处磁感应强度相同的是 图2图
33.xx·济宁模拟如图4,M、N、P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的磁感应强度大小为B1若将M处的长直导线移至P处,则O点的磁感应强度大小变为B2,则B2与B1之比为 图4A.1∶2 B.2∶1C.∶1D.∶24.xx·全国卷Ⅰ关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是 A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半5.xx·上海二模如图5所示,水平导轨接有电源,导轨上固定有三根导体棒a、b、c,长度关系为c最长,b最短,将c弯成一直径与b等长的半圆,将装置置于向下的匀强磁场中,在接通电源后,三导体棒中有等大的电流通过,则三棒受到安培力的大小关系为 图5A.Fa>Fb>FcB.Fa=Fb=FcC.Fb<Fa<FcD.Fa>Fb=Fc6.xx·上海高考如图6,在磁感应强度为B的匀强磁场中,面积为S的矩形刚性导线框abcd可绕过ad边的固定轴OO′转动,磁场方向与线框平面垂直在线框中通以电流强度为I的稳恒电流,并使线框与竖直平面成θ角,此时bc边受到相对OO′轴的安培力力矩大小为 图6A.ISBsinθB.ISBcosθC.D.
二、多项选择题7.xx·海南高考如图7,两根平行长直导线相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定电流,a、b、c是导线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为、l和3l关于这三点处的磁感应强度,下列判断正确的是 图7A.a处的磁感应强度大小比c处的大B.b、c两处的磁感应强度大小相等C.a、c两处的磁感应强度方向相同D.b处的磁感应强度为零
8.xx·江西省重点中学联考如图8所示,一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交,环上各点的磁感应强度B大小相等,方向均与环面轴线方向成θ角环面轴线为竖直方向若导线环上载有如图所示的恒定电流I,则下列说法正确的是 图8A.导电圆环有收缩的趋势B.导电圆环所受安培力方向竖直向上C.导电圆环所受安培力的大小为2BIRD.导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ9.xx·海南高考图9中装置可演示磁场对通电导线的作用电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆当电磁铁线圈两端a、b和导轨两端e、f分别接到两个不同的直流电源上时,L便在导轨上滑动下列说法正确的是 图9A.若a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,则L向右滑动B.若a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,则L向右滑动C.若a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,则L向左滑动D.若a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,则L向左滑动
10.如图10所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,当通以图示方向电流I时,欲使导体棒静止在斜面上,可加一平行于纸面的匀强磁场,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中,下列说法中正确的是 图10A.此过程中磁感应强度B逐渐增大B.此过程中磁感应强度B先减小后增大C.此过程中磁感应强度B的最小值为D.此过程中磁感应强度B的最大值为
三、非选择题
11.如图11所示,MN是一根长为l=10cm,质量m=50g的金属棒,用两根长度也为l的细软导线将导体棒MN水平吊起,使导体棒处在B=T的竖直向上的匀强磁场中,未通电流时,细导线在竖直方向,通入恒定电流后,金属棒向外偏转的最大偏角θ=37°,求金属棒中恒定电流的大小图
1112.水平放置的光滑金属导轨宽L=
0.2m,接有电源电动势E=3V,电源内阻及导轨电阻不计匀强磁场竖直向下穿过导轨,磁感应强度B=1T导体棒ab的电阻R=6Ω,质量m=10g,垂直放在导轨上并接触良好,求合上开关的瞬间图121金属棒受到安培力的大小和方向;2金属棒的加速度答案1.选C 若某一条件下该指南针静止时N极指向题图实线N极北偏东向所示,则有一指向东方的磁场,由安培定则,可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流,选项C正确2.选A 由题意可知,题图2中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点的磁场大小2倍,方向垂直纸面向里;对A项,根据右手螺旋定则可知,左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零,则剩余的两段通电导线产生的磁场大小是其中一段的在O点磁场的2倍,且方向垂直纸面向里,故A正确;同理,对B项,四段通电导线在O点的磁场是其中一段在O点的磁场的4倍,方向是垂直向里,故B错误;由上分析可知,对C项,右上段与左下段产生磁场叠加为零,则剩余两段产生磁场也为零,故C错误;与C选项分析相同,对D项,四段在O点的磁场是其中一段在O点产生磁场的2倍,方向垂直纸面向外,故D错误3.选D 依题意,每根导线在O点产生的磁感应强度为,方向竖直向下,则当M移至P点时,O点合磁感应强度大小为B2=2××cos30°=B1,则B2与B1之比为∶24.选B 根据左手定则可知安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面,即安培力的方向既垂直于B又垂直于I,A错误,B正确;当电流I的方向平行于磁场B的方向时,直导线受到的安培力为零,当电流I的方向垂直于磁场B的方向时,直导线受到的安培力最大,可见,安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关,C错误;如图所示,电流I和磁场B垂直,直导线受到的安培力F=BIL,将直导线从中点折成直角,分段研究导线受到的安培力,电流I和磁场B垂直,根据平行四边形定则可得,导线受到的安培力的合力为F′=BIL,D错误5.选D 设a、b两棒的长度分别为La和Lb,c的直径为d由于导体棒都与匀强磁场垂直,则a、b三棒所受的安培力大小分别为Fa=BILa;Fb=BILb=BId;c棒所受的安培力与长度为直径的直棒所受的安培力大小相等,则有Fc=BId;因为La>d,则有Fa>Fb=Fc6.选A 根据左手定则,可知通电导线受到的安培力沿竖直方向向上,大小为F=BILbc,此力到转轴的力臂为Labsinθ;力矩为M=FLabsinθ=SBIsinθ,A项正确7.选AD 根据通电直导线的磁场,利用右手螺旋定则,可知b处磁感应强度为零,两导线分别在a处产生的磁感应强度大于在c处产生的磁感应强度,a、c两处的磁感应强度叠加都是同向叠加,选项A、D正确8.选ABD 若导线环上载有如图所示的恒定电流I,由左手定则可得导线环上各小段所受安培力斜向内,导电圆环有收缩的趋势,导电圆环所受安培力方向竖直向上,导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ,选项A、B、D正确,C错误9.选BD 若a接正极,b接负极,则电磁铁产生的磁场方向向上,若e接正极,f接负极,由左手定则可判断金属杆所受安培力方向向左,故向左滑动;若e接负极,f接正极,则L向右滑动,A错误,B正确若a接负极,b接正极,则电磁铁产生的磁场方向向下,若e接正极,f接负极,则L向右滑动,C错误,D正确10.选AC 导体棒受重力、支持力、安培力作用而处于平衡状态,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中,安培力由沿斜面向上转至竖直向上,导体棒受力的动态变化如图所示,则由图知安培力逐渐增大,即此过程中磁感应强度B逐渐增大,A对、B错;刚开始安培力F最小,有sinα=,所以此过程中磁感应强度B的最小值为,C对;最后安培力最大,有F=mg,即此过程中磁感应强度B的最大值为,D错11.解析金属棒向外偏转的过程中,受重力mg、导线拉力FT、安培力F共三个力的作用,其中导线的拉力不做功,由动能定理得WF+WG=0其中WF=Flsinθ=BIl2sinθ,WG=-mgl1-cosθ金属棒中的电流为I=解得I=5A答案5A12.解析1闭合电键的瞬间,回路中的电流I==A=
0.5Aab棒所受安培力F安=BIL=
0.1N由左手定则知方向水平向右2由牛顿第二定律知a==10m/s2方向水平向右答案
10.1N 水平向右210m/s2 方向水平向右。