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2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)三十一 磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用(含解析)新人教版

上傳人:Sc****h 文檔編號(hào):100038298 上傳時(shí)間:2022-06-02 格式:DOC 頁(yè)數(shù):8 大?。?.35MB
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1、磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 [A級(jí)-基礎(chǔ)練] 1.磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示,則(   ) A.a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba>Bb B.a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba<Bb C.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小 解析:A [磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb,所以A正確,B錯(cuò)誤;安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、I、L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān),故C、D錯(cuò)誤.] 2.中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁

2、石磨針?shù)h,則能指南,然常微偏東,不全南也.”進(jìn)一步研究表明,地球周?chē)卮艌?chǎng)的磁感線分布示意如圖.結(jié)合上述材料,下列說(shuō)法不正確的是(  ) A.地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合 B.地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng),地磁南極在地理北極附近 C.地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行 D.地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 解析:C [根據(jù)題意可得,地理南北極與地磁場(chǎng)存在一個(gè)夾角,為磁偏角,故兩者不重合,A正確;地磁南極在地理的北極附近,地磁北極在地理南極附近,B正確;由于地磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向沿磁感線切線方向,故只有赤道處才與地面平行,C錯(cuò)誤;在赤道處磁場(chǎng)方向水平,而射線是帶電的粒子

3、,運(yùn)動(dòng)方向垂直磁場(chǎng)方向,根據(jù)左手定則可得射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子與地磁場(chǎng)的磁感線不平行,會(huì)受到洛倫茲力作用,D正確.] 3.(2019·棗莊模擬)如圖所示,A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤(pán),帶有大量均勻分布的負(fù)電荷,在圓盤(pán)正上方水平放置一通電直導(dǎo)線,電流方向如圖.當(dāng)圓盤(pán)高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向是(  ) A.豎直向上       B.豎直向下 C.水平向里 D.水平向外 解析:C [從上向下看,由于帶負(fù)電的圓盤(pán)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),形成的等效電流為逆時(shí)針?lè)较颍a(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上.由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里,選項(xiàng)C正確.] 4.將長(zhǎng)為

4、L的導(dǎo)線彎成六分之一圓弧,固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩端點(diǎn)A、C連線豎直,如圖所示.若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流,則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是(  ) A.ILB,水平向左 B.ILB,水平向左 C.,水平向右 D.,水平向左 解析:D [弧長(zhǎng)為L(zhǎng),圓心角為60°,則弦長(zhǎng):AC=,導(dǎo)線受到的安培力:F=BI·AC=,由左手定則可知,導(dǎo)線受到的安培力方向水平向左,故D正確.] 5.(多選)如圖,兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流,a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l.關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,

5、下列判斷正確的是(  ) A.a(chǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大 B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C.a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D.b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 解析:AD [由安培定則可以判斷,a、c兩處的磁場(chǎng)是兩電流在a、c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的疊加,但a距離兩導(dǎo)線比c近,故a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度比c處的大,A正確;b、c與右側(cè)電流距離相同,故右側(cè)電流對(duì)此兩處的磁場(chǎng)等大反向,但因?yàn)樽髠?cè)電流對(duì)此兩處有大小不同、方向相同的磁場(chǎng),故b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不相等,B錯(cuò)誤;由安培定則可知,a處磁場(chǎng)垂直于紙面向里,c處磁場(chǎng)垂直于紙面向外,C錯(cuò)誤;b與兩導(dǎo)線距離相等,故兩磁場(chǎng)疊加為零,D正確.] 6

6、.如圖,一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣,金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連,電路總電阻為2 Ω.已知開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5 cm;閉合開(kāi)關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)相比均改變了0.3 cm,重力加速度大小g取10 m/s2.判斷開(kāi)關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量. 解析:依題意,開(kāi)關(guān)閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下. 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),兩彈簧各自相對(duì)于其原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)量為Δl

7、1=0.5 cm.由胡克定律和力的平衡條件得:2kΔl1=mg?、?,式中m為金屬棒的質(zhì)量,k是彈簧的勁度系數(shù),g是重力加速度的大?。? 開(kāi)關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小為F=IBL?、?,式中I是回路電流,L是金屬棒的長(zhǎng)度,兩彈簧各自再伸長(zhǎng)了Δl2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡條件得 2k(Δl1+Δl2)=mg+F?、? 由歐姆定律有E=IR ④ 式中E是電池的電動(dòng)勢(shì),R是電路總電阻.聯(lián)立①②③④式,并代入題給數(shù)據(jù)得:m=0.01 kg. 答案:豎直向下 0.01 kg [B級(jí)-能力練] 7.(2019·遼寧沈陽(yáng)四校協(xié)作體聯(lián)考)已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)滁c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=k,即磁

8、感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)線中的電流I成正比、與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離r成反比.如圖所示,兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距為R,通以大小、方向均相同的電流.規(guī)定磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里為正,在0~R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨r變化的圖線可能是(  ) 解析:C [根據(jù)安培定則和磁場(chǎng)的疊加可知,在0~R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向先垂直于紙面向里后垂直于紙面向外,大小先減小后增大.滿足該特點(diǎn)的只有選項(xiàng)C.] 8.(2019·河南八市重點(diǎn)高中聯(lián)考)(多選)如圖所示,無(wú)限長(zhǎng)水平直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I,導(dǎo)線正下方固定一正方形線框,線框中也通有沿順時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鱅,線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),線框上邊與直導(dǎo)線平行,且到直導(dǎo)線的距離也為L(zhǎng)

9、,已知在長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中距長(zhǎng)直導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=k,線框的質(zhì)量為m,則釋放線框的一瞬間,線框的加速度可能為(  ) A.0 B.-g C.-g D.g- 解析:AC [線框上邊受到的安培力大小為F1=kIL=kI2,方向向上,線框下邊受到的安培力大小為F2=kIl=kI2,方向向下,若F1=F2+mg,則加速度為零,A項(xiàng)正確;若F1大于F2+mg,則加速度向上,大小為a1==-g,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;若F1小于F2+mg,則加速度向下,大小為a2=g-,D項(xiàng)錯(cuò)誤.] 9.(2017·全國(guó)卷Ⅱ)(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示.矩形線圈由一根漆包線繞制而成

10、,漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸.將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方.為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),該同學(xué)應(yīng)將(   ) A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉 B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉 C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 解析:AD [如果將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉,則線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),每轉(zhuǎn)一周安培力驅(qū)動(dòng)一次,可保證線圈不斷地轉(zhuǎn)動(dòng),A項(xiàng)正確;如果左、右轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉,不能保證線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去

11、,B項(xiàng)錯(cuò)誤;如果僅左轉(zhuǎn)軸的上側(cè)絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸的下側(cè)絕緣漆刮掉,則線圈中不可能有電流,因此線圈不可能轉(zhuǎn)動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;如果左轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉,右轉(zhuǎn)軸僅下側(cè)的絕緣漆刮掉效果與A項(xiàng)相同,因此D項(xiàng)正確.] 10.(2019·河北衡水中學(xué)調(diào)研)(多選)在傾角θ=30°的絕緣斜面上,固定一光滑金屬框,寬l=0.5 m,接入電動(dòng)勢(shì)E=6 V、內(nèi)阻r=0.5 Ω的電池,垂直框面放置一根質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒ab,金屬棒接入電路的電阻R0的阻值為0.2 Ω,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T、方向垂直于框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值使金屬棒靜止在框架上,如圖所示.則下列說(shuō)法正確

12、的是(框架的電阻與摩擦不計(jì),框架與金屬棒接觸良好,g取10 m/s2)(  ) A.金屬棒受到的安培力的大小為1 N B.通過(guò)金屬棒的電流強(qiáng)度I的大小為2 A C.滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值為R=3 Ω D.電源的輸出功率為P=10 W. 解析:ABD [對(duì)金屬棒受力分析如圖,F(xiàn)=mgsin 30°=1 N,A正確;F=BIl,得電路中電流I==2 A,B正確;由閉合電路歐姆定律得I=,解得R=2.3 Ω,C錯(cuò)誤;電源的輸出功率P輸出=EI-I2r=10 W,D正確.] 11.(2017·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)如圖,三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流

13、I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶ D.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為∶∶1 解析:BC [因三根導(dǎo)線中電流相等、兩兩等距,則由對(duì)稱(chēng)性可知兩兩之間的作用力大小均相等.因平行電流間同向吸引、反向排斥,各導(dǎo)線受力如圖所示,由圖中幾何關(guān)系可知,L1所受磁場(chǎng)作用力F1的方向與L2、L3所在平面平行,L3所受磁場(chǎng)作用力F3的方向與L1、L2所在平面垂直,A錯(cuò)誤,

14、B正確.設(shè)單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線兩兩之間作用力的大小為F,則由幾何關(guān)系可得L1、L2單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小為2Fcos 60°=F,L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小為2Fcos 30°=F,故C正確,D錯(cuò)誤.] 12.如圖所示,U形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37°角,金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上,其有效長(zhǎng)度為0.5 m,質(zhì)量為0.2 kg,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1.空間存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng).要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止,則ab中的電流大小應(yīng)在什么范圍?(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 解析:先畫(huà)出

15、金屬桿受力的側(cè)面圖,由于安培力的大小與電流有關(guān),因此改變電流的大小,可以改變安培力的大小,也可以使導(dǎo)線所受的摩擦力方向發(fā)生變化. 由平衡條件可知,當(dāng)電流較小時(shí),導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向上,如圖甲所示. 則mgsin θ=μ(mgcos θ+Fsin θ)+Fcos θ, 又F=BI1L,得I1==1.21 A. 當(dāng)電流較大時(shí),導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向下,如圖乙所示.則 mgsin θ+μ(mgcos θ+Fsin θ)=Fcos θ, 又F=BI2L,I2==1.84 A. 所以1.21 A≤I≤1.84 A. 答案:1.21 A≤I≤1.84 A 8

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