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1、(新課標)2022高考物理總復習 課時檢測(五十五)磁場及其對電流的作用(雙基落實課)(含解析)
1.如圖所示,垂直紙面放置的兩根平行長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I1>I2,紙面內的一點H到兩根導線的距離相等,則該點的磁感應強度方向可能為圖中的( )
A.B1 B.B2
C.B3 D.B4
解析:選C 根據安培定則及電流的相對大小可得,兩電流在H點的磁場方向如圖所示,根據平行四邊形定則可判定,H點的合磁感應強度方向可能為B3方向,C正確。
2.如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應強度。選項圖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
2、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:選A 由F=nBIL可知,磁場發(fā)生微小變化時,選項圖中載流線圈在磁場中的有效長度越長,載流線圈所受的安培力變化越大,天平越容易失去平衡,由題圖可知,選項A符合題意。
3.如圖所示,兩平行的粗糙金屬導軌水平固定在勻強磁場中,磁感應強度為B(未畫出),導軌寬度為L,一端與電源連接。一質量為m的金屬棒ab垂直于平行導軌放置并接觸良好,金屬棒ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ=。在安培力的作用下,金屬棒ab以速度v0向右勻速運動,通過改變磁感應強度的方向,可使流過金屬棒ab的電流最小,此
3、時磁感應強度的方向與豎直方向的夾角為( )
A.37° B.30°
C.45° D.60°
解析:選B 由題意對金屬棒ab受力分析,如圖所示,設磁感應強度的方向與豎直方向成θ角,則有BILcos θ=f=μFN=μ(mg-BILsin θ),整理得BIL=,安培力最小時,電流最小,由數(shù)學知識解得θ=30°,B正確。
4.如圖所示,兩平行導軌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放在導軌上,使其水平且始終與導軌保持良好接觸。t=0時刻在金屬棒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t變化的關系式為I=kt(k為常數(shù),k
4、>0),金屬棒PQ與導軌間的動摩擦因數(shù)一定。以豎直向下為正方向,則選項圖中表示金屬棒PQ的速度v、加速度a隨時間t變化的關系可能正確的是( )
解析:選B 根據牛頓第二定律得,金屬棒PQ的加速度a=,f=μN=μFA=μBIL=μBLkt,聯(lián)立解得加速度a=g-,與時間成線性關系,故C錯誤;t=0時刻電流為零,無安培力,只有重力,加速度豎直向下,為正值,故D錯誤;由上述分析知,開始時金屬棒PQ加速度方向向下,與速度方向相同,所以金屬棒PQ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。
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5、.(多選)(2018·全國卷Ⅱ)如圖,紙面內有兩條互相垂直的長直絕緣導線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點,它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中,外磁場的磁感應強度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應強度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面向外。則( )
A.流經L1的電流在b點產生的磁感應強度大小為B0
B.流經L1的電流在a點產生的磁感應強度大小為B0
C.流經L2的電流在b點產生的磁感應強度大小為B0
D.流經L2的電流在a點產生的磁感應強度大小為B0
解析:選AC 外磁場、電流的磁場方向如圖所示,由題
6、意知在b點:B0=B0-B1+B2,在a點:B0=B0-B1-B2,由上述兩式解得B1=B0,B2=B0,故A、C正確。
6.(多選)如圖所示,在豎直向上的勻強磁場中,水平放置著一根通電直導線,電流方向指向讀者,a、b、c、d是以直導線為圓心的同一圓周上的四點,在這四點中( )
A.a、b兩點磁感應強度相同
B.a點磁感應強度最大
C.c、d兩點磁感應強度大小相等
D.b點磁感應強度最大
解析:選CD 根據安培定則,直導線電流的磁感應強度如圖所示。
根據平行四邊形定則,a、b、c、d各個點的磁感應強度情況如圖所示。
顯然,c點與d點合磁感應強度大小相等;a點磁感應強度
7、為兩磁感應強度之差的絕對值,最??;b點磁感應強度等于兩個磁感應強度的代數(shù)和,最大,故C、D正確。
7.(多選)有兩根長直導線a、b互相平行放置,如圖所示為垂直于導線的截面圖。在如圖所示的平面內,O點為兩根導線連線的中點,M、N為兩導線連線的中垂線上兩點,與O點的距離相等,aM與MN的夾角為θ。若兩導線中通有大小相等、方向相反的恒定電流I,單根導線中的電流在M處產生的磁感應強度大小為B0,則關于線段MN上各點的磁感應強度,下列說法中正確的是( )
A.M點和N點的磁感應強度方向一定相同
B.M點和N點的磁感應強度大小均為2B0cos θ
C.M點和N點的磁感應強度大小均為2B0sin
8、θ
D.在線段MN上有磁感應強度為零的點
解析:選AC 作出兩根導線在M、N兩處產生的磁感應強度的圖示如圖所示,并根據平行四邊形定則求出合磁感應強度,M、N兩處磁感應強度相同,大小為B=2B0sin θ,選項A、C正確,B錯誤;由圖可知,線段MN上各點磁感應強度方向均水平向右且不為零,選項D錯誤。
8.(多選)質量為m的通電細桿ab置于傾角為θ的導軌上,導軌的寬度為d,桿ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ,有電流時,ab恰好在導軌上靜止,如圖所示。選項中的四個側視圖中,標出了四種可能的勻強磁場方向,其中ab與導軌之間的摩擦力可能為零的圖是( )
解析:選AB 選項A中,ab可能受重
9、力、安培力、導軌的彈力作用處于靜止狀態(tài),如圖1所示,所以ab與導軌間的摩擦力可能為零。選項B中,ab可能受重力、安培力作用處于靜止狀態(tài),如圖2所示,所以ab與導軌間的摩擦力可能為零。選項C和D中,ab受重力、安培力、導軌彈力作用均具有下滑趨勢,故一定受到沿導軌向上的靜摩擦力,如圖3、4所示,所以ab與導軌間的摩擦力一定不為零。綜上所述,A、B正確。
9.(2019·武漢模擬)如圖所示,水平導軌間距為L=0.5 m,導軌電阻忽略不計;導體棒ab的質量m=1 kg,連入導軌間的電阻R0=0.9 Ω,與導軌接觸良好;電源電動勢E=10 V,內阻r=0.1 Ω,電阻R=4 Ω;外加勻強磁場的磁
10、感應強度B=5 T,方向垂直于ab,與導軌平面的夾角α=53°;ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),定滑輪摩擦不計,輕繩對ab的拉力為水平方向,重力加速度g=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;
(3)重物重力G的取值范圍。
解析:(1)通過ab的電流大小為I==2 A
方向為a到b。
(2)ab受到的安培力為F=BIL=5 N。
(3)對ab受力分析如圖所示,
最大靜摩擦力fm=μFN=μ(mg-Fcos α)=3.5 N
當最大靜摩擦力方向向右時
FT=Fsin α-fm=0.5 N
當最大靜摩擦力方向向左時
FT=Fsin α+fm=7.5 N
又FT=G
所以0.5 N≤G≤7.5 N。
答案:(1)2 A 電流方向為a到b (2)5 N (3)0.5 N≤G≤7.5 N