教育最新K122019届高考物理一轮复习 第九章 磁场 第1节 磁场及其对电流的作用练习 新人教版

第九章 第一节 磁场及其对电流的作用[A 级—基础练]1.(08786878)(2018·枣庄模拟)如图所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图．当圆盘高速绕中心轴OO ′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( )A ．竖直向上B ．竖直向下C ．水平向里D ．水平向外解析：C [从上向下看，由于带负电的圆盘顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上．由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里，选项C 正确．]2．(08786879)将长为L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场中，两端点A 、C 连线竖直，如图所示．若给导线通以由A 到C 、大小为I 的恒定电流，则导线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.3ILBπ，水平向右 D.3ILBπ，水平向左 解析：D [弧长为L ，圆心角为60°，则弦长：AC ＝3Lπ，导线受到的安培力：F ＝BI ·AC＝3BIL π，由左手定则可知，导线受到的安培力方向水平向左；故D 正确．] 3．(08786880)如图所示，五根平行的长直导体棒分别过竖直平面内的正方形的四个顶点和中心，并和该正方形平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示，则中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是( )A ．竖直向上B ．竖直向下C ．水平向左D ．水平向右解析：C [根据题意，由安培定则知对角导体棒电流产生磁场正好相互叠加，如图所示，由矢量的合成法则，得磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是水平向左的．]4．(08786881)(2018·山东烟台一模)在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P 点地磁场磁感应强度大小为B 0.将一条形磁铁固定在P 点附近的水平面上，让N 极指向正北方向，如图所示，此时用磁传感器测得P 点的磁感应强度大小为B 1；现将条形磁铁以P 点为轴旋转90°，使其N 极指向正东方向，此时用磁传感器测得P 点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合) ( )A ．B 1－B 0 B ．B 1＋B 0 C.B 20＋B 21D.2B 20＋B 21－2B 0B 1解析：D [设条形磁铁在P 点处产生的磁感应强度为B ′，当N 极指向正北方时，B 1＝B 0＋B ′，解得B ′＝B 1－B 0，当N 极指向正东方时，P 点的磁感应强度B ＝B 20＋B ′2＝B 20＋B 1－B 02＝2B 20＋B 21－2B 0B 1，D 正确．]5．(08786882)(2018·辽宁沈阳四校协作体联考)已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B ＝k Ir，即磁感应强度B 与导线中的电流I 成正比、与该点到导线的距离r 成反比．如图所示，两根平行长直导线相距为R ，通以大小、方向均相同的电流．规定磁场方向垂直于纸面向里为正，在0～R 区间内磁感应强度B 随r 变化的图线可能是( )解析：C [根据安培定则和磁场的叠加可知，在0～R区间内磁感应强度的方向先垂直于纸面向里后垂直于纸面向外，大小先减小后增大．满足该特点的只有选项C.] 6．(08786883)(2018·江西上饶一模)如图所示，在固定位置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时，将会看到( )A．线圈向左平移B．线圈向右平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁解析：C [把通电线圈等效成条形磁铁，等效磁铁的N极垂直于纸面向外，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知：从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁，C正确．]7．(08786884)(2018·湖南株洲期末)质量为m、长度为l的金属棒MN两端由绝缘且等长轻质细线水平悬挂，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.开始时细线竖直，当金属棒中通以恒定电流后，金属棒从最低点向右开始摆动，若已知细线与竖直方向的最大夹角为60°，如图所示，则棒中电流( )A ．方向由M 向N ，大小为3mg 3BlB ．方向由N 向M ，大小为3mg 3BlC ．方向由M 向N ，大小为3mgBlD ．方向由N 向M ，大小为3mgBl解析：B [金属棒从最低点向右开始摆动，可知金属棒受的安培力方向水平向右，由左手定则可知MN 中电流的方向由N 向M ，对该过程应用动能定理：BIl ·L sin 60°－mgl (1－cos 60°)＝0，解得I ＝3mg3Bl，选项B 正确．] 8．(08786885)(2018·山东青岛期末)一通电直导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置(如正面图)．现在通电导体棒所处位置加上匀强磁场，使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置．如果所加磁场的强弱不同，则磁场方向的范围是(以下选项中各图均是在侧面图的平面内画出的，磁感应强度的大小未按比例画)( )解析：C [要使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置，则安培力的范围是由竖直向上顺时针转到沿细线向下，可以竖直向上，但不能沿细线向下．再由左手定则可知磁感应强度的方向是由水平向右顺时针转到垂直于细线向下，但不能沿垂直于细线向下，所以C 图正确．][B 级—能力练]9．(08786886)(多选)(2018·河南中原名校第三次联考)如图，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L2、L 和3L .关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是( )A ．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解析：AD [由安培定则可以判断，a 、c 两处的磁场是两电流在a 、c 处产生的磁场的叠加，但a 距离两导线比c 近，故a 处的磁感应强度比c 处的大，A 正确；b 、c 与右侧电流距离相同，故右侧电流对此两处的磁场等大反向，但因为左侧电流对此两处有大小不同、方向相同的磁场，故b 、c 两处的磁感应强度大小不相等，B 错误；由安培定则可知，a 处磁场垂直于纸面向里，c 处磁场垂直于纸面向外，C 错误；b 与两导线距离相等，故两磁场叠加为零，D 正确．]10．(08786887)(多选)(2018·河南八市重点高中联考)如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I ，导线正下方固定一正方形线框，线框中也通有沿顺时针方向的恒定电流I ，线框的边长为L ，线框上边与直导线平行，且到直导线的距离也为L ，已知在长直导线的磁场中距长直导线r 处的磁感应强度大小为B ＝k Ir，线框的质量为m ，则释放线框的一瞬间，线框的加速度可能为( )A ．0B.kI 2m －g C.kI 22m－g D ．g －kI 2m解析：AC [线框上边受到的安培力大小为F 1＝k I LIL ＝kI 2，方向向上，线框下边受到的安培力大小为F 2＝k I 2L Il ＝12kI 2，方向向下，若F 1＝F 2＋mg ，则加速度为零，A 项正确；若F 1大于F 2＋mg ，则加速度向上，大小为a 1＝F 1－F 2－mg m ＝kI 22m －g ，B 项错误，C 项正确；若F 1小于F 2＋mg ，则加速度向下，大小为a 2＝g －kI 22m，D 项错误．]11．(08786888)(多选)(2018·河北衡水中学七调)在倾角θ＝30°的绝缘斜面上，固定一光滑金属框，宽l ＝0.5 m ，接入电动势E ＝6 V 、内阻r ＝0.5 Ω的电池，垂直框面放置一根质量m ＝0.2 kg 的金属棒ab ，金属棒接入电路的电阻R 0的阻值为0.2 Ω，整个装置放在磁感应强度B ＝1.0 T 、方向垂直于框面向上的匀强磁场中，调节滑动变阻器R 的阻值使金属棒静止在框架上，如图所示．则下列说法正确的是(框架的电阻与摩擦不计，框架与金属棒接触良好，g 取10 m/s 2)( )A ．金属棒受到的安培力的大小为1 NB ．通过金属棒的电流强度I 的大小为2 AC ．滑动变阻器R 接入电路的阻值为R ＝3 ΩD ．电源的输出功率为P ＝10 W.解析：ABD [对金属棒受力分析如图，F ＝mg sin 30°＝1 N ，A 正确；F ＝BIl ，得电路中电流I ＝FBl ＝2 A ，B 正确；由闭合电路欧姆定律得I ＝ER ＋R 0＋r，解得R ＝2.3 Ω，C 错误；电源的输出功率P 输出＝EI －I 2r ＝10 W ，D 正确．]12．(08786889)(2018·陕西渭南教学质量检测)如图所示，电源电动势为3 V ，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m ，两环分别与电源正负极相连．现将一质量0.06 kg 、电阻1.5 Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好的接触．两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T 的匀强磁场．当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为0.5 m ，此位置与环底的高度差是多少？解析：棒受到的安培力F ＝BIL ， 棒中电流为I ＝E R ，代入数据解得F ＝BELR＝0.8 N ， 对棒受力分析如图所示(从右向左看)，两环支持力的总和为2N ＝F 2＋mg 2，代入数据解得N ＝0.5 N.由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为0.5 N ， 由图中几何关系有tan θ＝F mg ＝43，得θ＝53°， 棒距环底的高度为h ＝r (1－cos θ)＝0.2 m. 答案：0.5 N 0.2 m13．(08786890)近日，据报道称，中国自主研发的电磁轨道炮已经推出，其性能之优越让其他国家都为之叹服．如图是“电磁炮”的原理结构示意图．光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L ＝0.2 m ．在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B ＝1×102T ．“电磁炮”弹体总质量m ＝0.2 kg ，其中弹体在轨道间的电阻R ＝0.4 Ω.可控电源的内阻r ＝0.6 Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射．在某次试验发射时，电源为弹体提供的电流是I ＝4×103A ，不计空气阻力．求：(1)弹体所受安培力大小．(2)弹体从静止加速到4 km/s ，轨道至少要多长？ (3)弹体从静止加速到4 km/s 过程中，该系统消耗的总能量．解析：(1)在导轨通有电流I 时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F ＝ILB ＝8×104N.(2)由动能定理Fx ＝12mv 2弹体从静止加速到4 000 m/s ，轨道至少要x ＝20 m.(3)由F ＝ma ，v ＝at发射过程产生的热量Q ＝I 2(R ＋r )t ＝1.6×105 J 弹体的动能E k ＝12mv 2＝1.6×106J系统消耗的总能量E ＝E k ＋Q ＝1.76×106J 答案：(1)8×104N (2)20 m (3)1.76×106J。