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2019年高考物理一轮复习8-1磁场的描述磁场对电流的作用同步检测试题1.在匀强磁场的同一位置,先后放入长度相等的两根直导线a和b,a、b两导线的方向与磁场方向垂直,但两导线中的电流大小不同,图28-1所示图象中表示导线所受安培力F与通电电流I的关系,a、b各自有一组F、I的数值,在图象中各描一个点,下列图象中正确的是 A B C D图28-1解析由于导线与磁场垂直,故F=BIL,而a、b两导线的L相同,B相同,所以F∝I,因此选项D正确.答案D图28-22.多选题如图28-2所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度B=1T的匀强磁场中,在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点.已知a点的实际磁感应强度为0,则下列叙述正确的是 A.直导线中的电流方向垂直纸面向里B.b点的实际磁感应强度为T,方向斜向上,与B的夹角为45°C.c点的实际磁感应强度也为0D.d点的实际磁感应强度与b点相同解析a点的实际磁感应强度为0,是直线电流在a处的磁感应强度与匀强磁场在该处的磁感应强度的矢量和为0,所以直线电流在a处的Ba=1T,方向向左,由安培定则可得直导线中的电流方向垂直纸面向里,由于圆周上各点到直导线的距离相同,所以直线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为1T,但方向不同,在b处向上,在c处向右,在d处向下.b、c、d三处的实际磁感应强度分别为T,方向斜向右上方与B成45°夹角;2T,方向向右;T,方向斜向右下方与B成45°夹角,选项A、B正确.答案AB图28-33.如图28-3所示,带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是 A.N极竖直向上 B.N极竖直向下C.N极沿轴线向左D.N极沿轴线向右解析负电荷匀速转动,会产生与旋转方向相反的环形电流,由安培定则知,在磁针处磁场的方向沿OO′轴向左.由于磁针N极指向为磁场方向,所以应选C.答案C图28-44.当放在同一平面内的长直导线MN和金属框通以如图28-4所示的电流时,MN固定不动,金属框的运动情况是 A.金属框将靠近MNB.金属框将远离MNC.金属框将以xx′为轴转动D.金属框将以yy′为轴转动解析上下两个边受到的磁场力的合力为零,左右两条边中,左边受到的力是引力,右边受到的力是斥力,但是越靠近导线,磁感应强度越大,所以左边受到的力大于右边受到的力.答案A5.如图28-5所示,ab是水平面上一个圆的直径,在过ab的竖直面内有一根通电导线ef,且ef平行于ab,当ef竖直向上平移时,穿过圆面积的磁通量将 图28-5A.逐渐变大B.逐渐变小C.始终为零D.不为零,但始终保持不变解析穿过线圈的磁通量是由于通电导线造成的,但是通电导线处于圆的正上方,所以穿过线圈的磁通量总为零,而通电导线竖直方向的移动也不会影响其总磁通量的变化.答案C图28-66.多选题如图28-6所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为T
1.现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒,当导体棒中通以方向如图所示的电流后,台秤读数为T2,则以下说法正确的是 A.弹簧长度将变长B.弹簧长度将变短C.T1T2D.T1T2解析根据左手定则可知,通电导线所受安培力斜向右下方,根据牛顿第三定律,磁铁受到斜向左上方的磁场力,所以B、C正确.答案BCB组 能力提升7.多选题电磁轨道炮工作原理如图28-7所示.待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场可视为匀强磁场,磁感应强度的大小与I成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是 图28-7A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I增加至原来的2倍C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其他量不变解析本题考查的是安培力和动能定理的知识,意在考查学生应用物理知识解决实际问题的能力.由题意可知磁感应强度B=kI,安培力F=BId=kI2d,由动能定理可得FL=,解得v=I,由此式可判断B、D选项正确.答案BD图28-88.多选题如图28-8所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线处于同一竖直平面内,为使MN垂直于纸面向外运动,可以 A.将a、c端接电源正极,b、d端接电源负极B.将b、d端接电源正极,a、c端接电源负极C.将a、d端接电源正极,b、c端接电源负极D.将a端接电源的正极,b接c,d端接电源的负极解析a、c端接电源正极,b、d端接电源负极时,电流从M→N,所在处磁场向上,则MN向外运动,A选项正确.b、d端接正极时,MN中电流从N→M,磁场方向向下,受力向外,B选项正确,C选项错误.a端接正极,b与c短接,d端接负极时,等同于A选项,所以D选项也正确.答案ABD图28-99.如图28-9所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c,各导线中的电流大小相同,其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线中的电流方向垂直纸面向内.每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用,则关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是 A.导线a所受合力方向水平向右B.导线c所受合力方向水平向右C.导线c所受合力方向水平向左D.导线b所受合力方向水平向左解析首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向,要注意是合磁场的方向,然后用左手定则判定导线的受力方向,可以确定B是正确的.答案B10.[xx·河南省中原名校联考]如图28-10所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距L=1m.PM间接有一个电动势为E=6V、内阻r=1Ω的电源和一只滑动变阻器.导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=
0.2kg,棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连,物体的质量M=
0.3kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ=
0.
5.已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,导轨与棒的电阻不计,g取10m/s
2.匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,为了使物体保持静止,滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是 图28-10A.2ΩB.4ΩC.5ΩD.6Ω解析设滑动变阻器连入电路的阻值为R,导体棒受到的安培力大小为F安=BIL=BL·,方向水平向左,对导体棒受力分析并根据平衡条件可得Mg-f-F安=0,其中-1N=-μmg≤f≤μmg=1N,可得2N≤F安≤4N,即2N≤BL·≤4N,所以2Ω≤R≤5Ω,选项D错误.答案D11.如图28-11所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置一长方体绝缘容器内部高为L,厚为d,左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b,上、下两侧装有电极C正极和D负极并经开关S与电源连接,容器中注满能导电的液体,液体的密度为ρ;将容器置于一匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当开关断开时,竖直管子a、b中的液面高度相同,开关S闭合后,a、b管中液面将出现高度差.若当开关S闭合后,a、b管中液面将出现高度差为h,电路中电流表的读数为I,求磁感应强度B的大小.图28-11解析开关S闭合后,导电液体中有电流由C流到D,根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F作用,在液体中产生附加压强p,这样a、b管中液面将出现高度差,在液体中产生附加压强p,p====ρgh所以磁感应强度B=答案12.如图28-12所示为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度.图28-121当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?重力加速度为g2若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?3若k=
2.0N/m,=
0.20m,=
0.050m,B=
0.20T,此电流表的量程是多少?不计通电时电流产生的磁场的作用4若将量程扩大到原来的2倍,磁感应强度应变为多大?解析1设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为Δx,则有mg=kΔx
①由
①式得Δx=.
②2为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下,因此M端应接正极.3设电流表满偏时通过MN间电流强度为Im,则有BIm+mg=k+Δx
③联立
②③并代入数据得Im=
2.5A.
④4设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有2B′Im+mg=k+Δx.
⑤由
①⑤式得B′=
⑥代入数据得B′=
0.10T.答案1 2M端
32.5A
40.10TC组 难点突破13.如图28-13所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根竖直放置的平行导轨AB、CD,图28-13导轨上放有质量为m的金属棒MN,棒与导轨间的动摩擦因数为μ,现从t=0时刻起,给棒通以图示方向的电流,且电流与时间成正比,即I=kt,其中k为恒量.若金属棒与导轨始终垂直,则如图28-14所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中,正确的是 图28-14解析当f=μBIL=μBLktmg时,棒沿导轨向下加速;当f=μBLktmg时,棒沿导轨向下减速;在棒停止运动前,所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为f=μBLkt;当棒停止运动时,摩擦力立即变为静摩擦力,大小为f=mg,故选项C正确.答案C。