2021届高三物理一轮复习题型分类练习卷：磁场及其描述安培力
2021届高三物理一轮复习磁场1：磁场、磁感应强度和磁感线(答案)
2021届高三物理一轮复习磁场1：磁场、磁感应强度和磁感线班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________ 一、选择题1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（）A．若长为L、通有电流为I的导体在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为F ILB．由B＝FIL知，B与F成正比，与IL成反比C．由B＝FIL知，若一小段通电导体在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场D．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向【答案】D【解析】磁感应强度B是磁场本身的性质，公式B＝FIL只是定义式，不是决定式，B错误；只有当电流I与磁感应强度垂直时B＝FIL才成立，A错误；若I与B平行，则F＝0，但磁感应强度不为0，C错误；由磁感应强度方向的判定方法知D正确。
2．磁感应强度单位是特斯拉，1特斯拉相当于（）(A)1kg/(A·s2)(B) 1kg·m/(A·s2)（C）1kg·m2/s2 (D) 1kg·m2/(A·s2)【答案】A【解析】由公式B=F/IL，安培力的单位是N，而电流的单位是A，长度的单位为m，则单位的换算可得N/A•m，即为1T．根据牛顿第二定律F=ma，即1N=1kg•m/s2，则1特斯拉相当于1kg/A•s2，故A正确，BCD错误．故选：A．3．(教科版选修3－1·P83·T3)(多选)如图为通电螺线管．A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是（）A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方【答案】BC．【解析】根据安培定则可知，A、B两处磁场方向向左，C处磁场方向向右；根据通电螺线管周围的磁感线分布情况可知，B处磁感线最密，C处磁感线最疏．4．(2020·北京)如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。
2021届高考物理一轮复习易错题型专训(11)磁场 word版含解析答案
1 / 10 2021届高考物理一轮复习易错题型专训（11）磁场 1.如图所示，质量为m，长为l的铜棒ab，用长度也为l的两根轻导线水平悬吊在竖直
向上的匀强磁场中，未通电时，轻导线静止在竖直方向，通入大小为Ⅰ的恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为θ，则( )
A.棒中电流的方向为ba B.磁感应强度的大小为tanmgIl C.磁感应强度的大小为(1cos)sinmgIl D.若只增大轻导线的长度，则θ角度增大 2.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒12DD、构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )
A.离子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 B.离子从磁场中获得能量 C.增大加速电场的电压，其余条件不变，离子离开磁场的动能将增大 D.增大加速电场的电压，其余条件不变，离子在D型盒中运动的时间变短
3.如图所示，光滑的水平面上有竖直向下的匀强磁场，水平面上平放着一个试管，试管内壁光滑，底部有一个带电小球。现在对试管施加一个垂直于试管的水平拉力F，在拉力F作用下，试管向右做匀速运动，带电小球将从管口飞出。下列说法正确的是( ) 2 / 10
A.小球带负电 B.小球离开试管前，洛伦兹力对小球做正功 C.小球离开试管前的运动轨迹是一条抛物线 D.维持试管做匀速运动的拉力F应为恒力 4.如图所示，大量质量为m、带电荷量为q的离子通过宽度为d的狭缝，沿着与边界垂
直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，已知离子进入磁场的速度大小Bqdvm，不考虑离子间的相互作用和离子的重力。则带电离子在磁场中可能经过的区
域的面积是( )
A.2π3()38d B.2(6)π314d C.2π3()64d D.2π3(1)64d 5.如图（a）所示，在半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场，其变化规律如图
（b）所示.薄挡板MN两端点恰在圆周上，且MN所对的圆心角为120°.在0t时，一质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v从A点沿直径AOB射入场区，运动到圆
高三物理第一轮复习磁场安培力课后练习有答案
磁场的描述·磁场对电流的作用一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分.在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求.全部选对的得8分,选对但不全的得5分,有选错的得0分)1.在磁场中某区域的磁感线,如图所示,则()A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a>B bB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a<B bC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析:磁感线的疏密反映了磁感应强度的弱强,按照题图应有B a<B b,选项B正确;同一导线所受安培力除与磁感应强度的大小有关外,还与导线在磁场中的位置有关,选项C、D错误.答案:B2.(2014·陕西宝鸡质检)如图所示,将一个半径为R的金属圆环串联接入电路中,电路中的电流为I,接入点a、b是圆环直径上的两个端点,流过圆弧acb和adb的电流相等.金属圆环处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与圆环所在的平面垂直.则金属圆环受到的安培力为()A.0B.πBIRC.2πBIRD.2BIR解析:隔离金属圆环的上半部分,其中的电流为,所受安培力为B··2R=BIR;同理,金属圆环的下半部分所受的安培力也为BIR,两部分所受的安培力方向相同,所以金属圆环受到的安培力为2BIR,选项D正确.答案:D3.(2014·上海联考)如图,两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.A、O、B在M、N的连线上,O为MN的中点,C、D位于MN的中垂线上,且A、B、C、D到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是()A.O点处的磁感应强度为零B.A、B两点处的磁感应强度大小相等,方向相反C.C、D两点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.A、C两点处磁感应强度的方向不同解析:由安培定则可知,两导线在O点产生的磁场均竖直向下,合磁感应强度一定不为零,选项A错;由安培定则,两导线在A、B两处产生的磁场方向均竖直向下,由于对称性,电流M在A处产生磁场的磁感应强度等于电流N在B处产生磁场的磁感应强度,同时电流M在B处产生磁场的磁感应强度等于电流N在A处产生磁场的磁感应强度,所以A、B两处磁感应强度大小相等、方向相同,选项B错;根据安培定则,两导线在C、D两处产生的磁场方向分别垂直于C、D两点与两导线的连线方向,如图所示,且产生的磁场的磁感应强度相等,由平行四边形定则可知,C、D两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,选项C正确;A、C两处磁感应强度的方向均竖直向下,选项D错.答案:C4.如图所示,三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点,三条导线中通入的电流大小相等、方向垂直纸面向里.通过直导线产生磁场的磁感应强度B=,I为通电导线的电流大小,r为距通电导线的垂直距离,k为常量,则通电导线R受到的磁场力的方向是()A.垂直R,指向y轴负方向B.垂直R,指向y轴正方向C.垂直R,指向x轴负方向D.垂直R,指向x轴正方向解析:根据平行电流之间的相互作用,平行直导线电流方向相同时,导线间存在相互引力作用,根据对称性,P、Q分别与R之间的力大小相等,方向对称,再根据平行四边形定则,通电导线R 受到的磁场力的方向垂直R,指向y轴负方向,因此A正确.答案:A5.如图所示的天平可用来测定磁感应强度,天平的右臂下挂有一个矩形线圈,宽为l,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面,当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平的左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡,当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m 的砝码后,天平重新平衡.由此可知()A.磁感应强度的方向垂直纸面朝里,大小为-B.磁感应强度的方向垂直纸面朝里,大小为C.磁感应强度的方向垂直纸面朝外,大小为-D.磁感应强度的方向垂直纸面朝外,大小为解析:由于电流反向后需在右边加上砝码才能重新平衡,故知原先安培力向下,由左手定则可判断磁场方向为垂直于纸面向里,又由天平平衡条件可推出mg=2NBIl,故B=.答案:B6.如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为F N1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为F N2,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.F N1>F N2D.F N1<F N2解析:画出导体棒所在处的磁感线方向,用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下,由牛顿第三定律可知,导体棒对条形磁铁的安培力斜向左上,所以弹簧长度将变短,F N1>F N2,选项B、C正确.答案:BC7.如图所示,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为α=45°的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则下列说法正确的是()A.b的电流在a处产生的磁场的方向向上B.b的电流在a处产生的磁场的大小为C.若保持a、b中的电流大小和方向不变,使b上移,a仍能保持静止D.若保持a、b中的电流大小和方向不变,使b下移,a将不能保持静止解析:由安培定则可知,a处的磁感应强度方向为竖直向上,选项A正确;对a由力平衡条件得,mg sin45°=BIL cos45°,知B=,选项B错误;若b上移,则其在a处的磁场减弱,安培力与斜面的夹角β减小,mg sin45°=BIL cosβ成立,即a仍能保持静止,选项C正确;若b下移,则其在a处的磁场减弱,安培力与斜面的夹角β增大,mg sin45°=BIL cosβ不成立,即a不能保持静止,选项D正确.答案:ACD8.如图甲所示,电流恒定的通电直导线MN,垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上,电流方向由M指向N,在两轨间存在着竖直磁场,取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向,当t=0时导线恰好静止,若B按如图乙所示的余弦规律变化,下列说法正确的是()A.在最初的一个周期内,导线在导轨上做往复运动B.在最初的一个周期内,导线一直向左运动C.在最初的半个周期内,导线的加速度先增大后减小D.在最初的半个周期内,导线的速度先增大后减小解析:由安培力的表达式F=BIL结合题图乙可知,安培力F在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化,在前周期内,安培力F方向不变,大小变小,加速度方向不变,大小变小,由于初速度为零,所以在水平方向上做变加速直线运动;在周期到周期内,磁场方向改变,安培力方向改变,加速度方向改变,速度减小,至周期时速度减小到零,所以D项正确;而后在周期到周期内,MN反向加速,在一个周期结束时又回到原来的位置,即做往复运动,所以A项正确.答案:AD二、论述·计算题(本题共2小题,共36分)9.(18分)有一长l=0.50 m、质量m=10 g的通电导线cd,由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的z轴上,如图所示.z轴垂直纸面向外,g取10 m/s2.求:(1)当磁感应强度B1=1.0 T,方向与x轴负方向相同时,要使悬线中张力为零,cd中通入的电流I1的大小和方向.(2)当cd中通入方向由c到d大小I2=0.40 A的电流,这时磁感应强度B2=1.0 T,方向与x轴正方向相同,当cd静止时悬线中的张力是多大?(3)当cd中通入方向由c到d的大小I3=0.10 A的电流,若磁场方向垂直z轴,且与y轴负方向夹角为30°,与x轴正方向夹角为60°,磁感应强度B3=2.0 T,则导线cd静止时悬线中的张力又是多大?解析:(1)要使悬线的张力为零,导线cd受到的安培力必须与重力平衡,有mg=B1I1l所以I1=A=0.20A由左手定则可判定cd中的电流方向由c到d.(2)根据题意,由左手定则可判定此时cd受到竖直向下的安培力.当cd静止时,有mg+B2I2l=2F T所以F T=N=0.15N.(3)根据题意,作出导线cd所受重力、安培力如图所示.这时cd受到的安培力大小F3=B3I3l所以F3=2.0×0.10×0.50N=0.10N=mg又因F3的方向与B3的方向垂直,因此F合的方向与mg的方向夹角为30°.所以2F T'=F合=2mg cos30°F T'=mg cos30°≈0.09N即此时每根悬线中的张力大小为0.09N,悬线与y轴负方向的夹角为30°,即导线cd受安培力作用后使悬线向x轴负方向偏转30°角.答案:(1)0.20 A方向由c到d(2)0.15 N(3)0.09 N10.(18分)(2014·江苏苏州模拟)如图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的中点处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.(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)(2)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=2.0 N/m,m,=0.050 m,B=0.20 T,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(3)中量程扩大1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解得Δx=. ②(2)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的电流为I m,则有BI m+mg=k(+Δx), ③联立并代入数据得I m=2.5A.④(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B',则有2B'I m+mg=k(+Δx), ⑤解得B'=. ⑥代入数据得B'=0.10T.答案:(1)(2)M端(3)2.5 A(4)0.10 T三、选做题(10分)11.如图所示是一种电磁泵,泵体是一个长方体,端面是一个边长为δ的正方形,ab长为l,上下两面接在电源上,电压为U(内阻不计),磁感应强度为B的磁场指向cdfe面,液体的电阻率为ρ,密度为D(液体原来不导电,在泵头通入导电剂后才导电).求:(1)最大抽液高度.(2)每秒钟抽液的质量.解析:(1)泵体内液体的电阻为R=通过泵的电流为I=.通电液体受到的安培力F=BIδ=.安培力产生的压强p=.对液体来说,压强p=Dgh.液面上升到最大高度时,安培力与液体重力产生的压强应是相等的,即=Dgh,所以h=.(2)在阻力不计的情况下,电磁泵所做的功应该等于液体重力势能的增加,有mgh=·t,所以.答案:(1)(2)。
2021届高三一轮复习精准培优专练16 磁场 安培力 学生版
101．本知识点每年必考，近几年的考查重点，主要是在选择题中考查磁场及磁感应强度、电流的磁场及安培定则的应用。
2．注意要点：分析安培力时，要注意将立体图转化为平面图。
例1．(2019·全国I 卷·17)如图，等边三角形线框LMN 由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M 、N 与直流电源两端相接。
已知导体棒MN 受到的安培力大小为F ，则线框LMN 受到的安培力的大小为()A ．2FB ．1.5FC ．0.5FD ．0【考题解读】本题考查安培力及考生应用数学知识解决物理问题的能力，体现了核心素养中的模型建构要素。
【解析】设三根相同的导体棒的电阻均为R ，长度均为l ，其中ML 和LN 为串联关系，总电阻为2R 。
由并联电路特点可知，通过MN 的电流为通过ML 和LN 中的电流的两倍，若MN受到的安培力F ＝BIl ，则ML 和LN 受到的安培力的合力F 1＝12BIl ，MN 受到的安培力与ML 和LN 受到的安培力的合力的方向相同，故线框受到的安培力为F 合＝F ＋F 1＝1.5F ，故选B 。
【答案】B例2．(2018∙全国II 卷∙20)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L 1、L 2，L 1中的电流方向向左，L 2中的电流方向向上；L 1的正上方有a 、b 两点，它们相对于L 2对称。
整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B 0，方向垂直于纸面向外。
已知a 、b 两点的磁感应强度大小分别为13B 0和12B 0，方向也垂直于纸面向外。
则( ) 优培16 磁场 安培力考点分析。
高考物理一轮复习磁场《安培力》典型题精排版(含答案)
高考物理一轮复习《安培力》典型题(精排版)1．直导线ab放在如图所示的水平导体框架上，构成一个闭合回路．长直导线cd 和框架处在同一个平面内，且cd和ab平行，当cd中通有电流时，发现ab向左滑动．关于cd中的电流下列说法正确的是( )A．电流肯定在增大，不论电流是什么方向B．电流肯定在减小，不论电流是什么方向C．电流大小恒定，方向由c到dD．电流大小恒定，方向由d到c2．如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I 方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是( ) A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场3．如图所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将( )A．a端向纸内，b端向纸外转动，且靠近导线B．a端向纸内，b端向纸外转动，且远离导线C．b端向纸内，a端向纸外转动，且靠近导线D．b端向纸内，a端向纸外转动，且远离导线4．如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB5．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直，“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里．电键S闭合后，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上6．如图所示，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的直导线，当通以电流I时，欲使导线静止在斜面上，外加匀强磁场B的大小和方向可能是( )A．B＝mg tan α/IL，方向垂直斜面向上B．B＝mg sin α/IL，方向垂直斜面向下C．B＝mg tan α/IL，方向竖直向上D．B＝mg/IL，方向水平向右7．在等边三角形的三个顶点a、b、c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．过c点的导线所受安培力的方向( )A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边D．与ab边垂直，指向右边8．如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是( )A．在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小9．如图所示，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，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( )10．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器．电源电动势E＝12 V，内阻为r＝1.0 Ω.一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力；(2)通过金属棒的电流；(3)滑动变阻器R接入到电路中的阻值．11．磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用．图甲是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成．如图乙所示，通道尺寸a＝2.0 m、b＝0.15 m、c＝0.10 m．工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝8.0 T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使金属板间的电压U＝99.6 V；海水沿y轴方向流过通道．已知海水的电阻率ρ＝0.20 Ω·m.(1)船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；(2)船以v s＝5.0 m/s的速度匀速前进．若以船为参照物，海水以5.0 m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到v d＝8.0 m/s.求此时两金属板间的感应电动势U感；(3)船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′＝U－U感计算，海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力．当船以v s＝5.0 m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率．高考物理一轮复习《安培力》典型题(精排版)1．解析：导线ab向左滑动，说明通过回路的磁通量在减小，通过回路的磁感应强度在减弱，通过cd的电流大小在减小，与电流方向无关．答案：B2．解析：为使F＝0，则F安必竖直向上且F安＝mg，由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里，故选项C正确．答案：C3．答案：A4．解析：由左手定则可判断，导线所受磁场力方向沿纸面向上，C、D错；导线的有效长度为ad的长度，即L有效＝(2＋1)L，故安培力的大小为F＝(2＋1)BIL，因此选A.答案：A5．解析：电键闭合后根据安培定则可判定导线所在位置处磁感线的方向为水平向右，再由左手定则判定导线受到安培力的方向为竖直向下，C项正确．答案：C6．解析：导线在重力、支持力和安培力三力作用下平衡，当磁场方向垂直斜面向上时，安培力沿斜面向下，三力不可能平衡，A错；当磁场方向垂直斜面向下时安培力沿斜面向上，则有mg sin α＝BIL，故B＝mg sin α/IL，B项正确；当磁场方向竖直向上时，安培力水平向右，三力不可能平衡，C错；若磁场方向水平向右时，安培力竖直向下，三力也不可能平衡，D错．答案：B7．解析：根据安培定则，a、b在c处产生的磁场分别为垂直于ac连线斜向下和垂直于bc连线斜向下并且大小相等，由平行四边形定则可确定c处合磁场方向向下，又根据左手定则，可判定c处直导线所受安培力方向垂直于ab边，指向左边，所以C项正确．答案：C8．解析：由安培力的表达式F ＝BIL 结合图乙可知，安培力F 在一个周期内随磁感应强度B 的变化而变化，在前14周期内，安培力F 方向不变，大小变小，加速度方向不变，大小变小，由于初速度为零，所以在水平方向上做变加速直线运动；在14周期到12周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至12周期时速度减小到零，所以D 正确；而后在12周期到34周期内，MN 反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，所以A 正确．答案：AD9．解析：当F f ＝μBIL ＝μBLkt ＜mg 时，棒沿导轨向下加速；当F f ＝μBLkt ＞mg 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 f ＝μBLkt ；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：F f ＝mg ，故选项C 正确．答案：C10．解析：金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示． (1)F 安＝mg sin 30° F 安＝0.1 N (2)由F 安＝BIL 解得I ＝F 安BL＝0.5 A (3)设变阻器接入电路的阻值为R ，根据闭合电路欧姆定律E ＝I (R ＋r )解得R ＝EI－r ＝23 Ω答案：(1)F 安＝0.1 N (2)I ＝0.5 A (3)R ＝23 Ω11．解析：(1)根据安培力公式，推力F 1＝BI 1b ，其中I 1＝U R ，R ＝ρbac，则F 1＝B U Rb ＝Uac ρB ＝796.8 N ，对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右)．(2)U 感＝Bbv d ＝9.6 V.(3)根据欧姆定律，I2＝U′R＝U－Bvdb acρb＝600 A，安培推力F2＝BI2b＝720 N，对船的推力F＝80%F2＝576 N，推力的功率P＝Fv s＝80%F2v s＝2 880 W.答案：(1)796.8 N，沿y轴正方向(2)9.6 V (3)2 880 W。
天津2021届高考物理一轮复习检测题之磁场及带电粒子在磁场中的运动Word版含答案
磁场及带电粒子在磁场中的运动一、单项选择题(本大题共5小题,每小题8分,共40分,每小题给出的四个选项中只有一个选项是正确的)1.(2021·天津河北区模拟)一段长0.2m,通过2.5 A电流的直导线,关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的状况,正确的是( )A.假如B=2T,F肯定是1NB.假如F=0,B也肯定为零C.假如B=4T,F有可能是1ND.假如F有最大值时,通电导线肯定与B平行2.(2022·延安二模)如图甲所示,带负电的物块A放在足够长的不带电的绝缘小车B上,两者均保持静止,置于垂直于纸面对里的匀强磁场中,在t=0时刻用水平恒力F向左推小车B。
已知地面光滑,A、B接触面粗糙,A所带电荷量保持不变。
图乙中关于A、B的v-t图像大致正确的是( )3.(2022·安徽高考)如图所示,圆形区域内有垂直于纸面对里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成60°角。
现将带电粒子的速度变为,仍从A点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为( ) A.Δt B.2ΔtC.ΔtD.3Δt4.(2022·东莞二模)空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场,其方向随时间做周期性变化,磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。
规定B>0时,磁场的方向穿出纸面。
一电荷量q=5π×10-7C、质量m=5×10-10kg的带电粒子,位于某点O处,在t=0时以初速度v0=πm/s沿某方向开头运动。
不计重力的作用,不计磁场的变化可能产生的一切其他影响。
则在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于( )A.πm/sB.m/sC.2m/sD.2 m/s5.(2022·南通一模)如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。
2021版一轮物理(人教版)练习：磁场的描述 磁场对电流的作用
[基础题组]一、单项选择题1．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解析：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，选项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，选项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′＝22BIL，选项D错误．答案：B2．(2021·高考上海卷)如图，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安培力方向()A．向上B．向下C．向左D．向右解析：根据图中的电流方向，由安培定则知U形铁芯下端为N极，上端为S极，ab中的电流方向由a→b，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D正确．答案：D3．(2022·湖南师大附中月考)如图所示，两根平行放置、长度均为L 的直导线a 和b ，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中．当a 导线通有电流大小为I 、b 导线通有电流大小为2I ，且电流方向相反时，a 导线受到的磁场力大小为F 1，b 导线受到的磁场力大小为F 2，则a 通电导线的电流在b 导线处产生的磁感应强度大小为( )A.F 22ILB.F 1ILC.2F 1－F 22ILD.2F 1－F 2IL解析：a 、b 导线中电流方向相反，两导线之间的磁场力为斥力，设大小为F ，对a 有F 1＝F ＋BIL ，对b 有F 2＝F ＋2BIL ，解得F ＝2F 1－F 2，对于导线b ，F ＝2F 1－F 2＝B ′·2IL ，解得B ′＝2F 1－F 22IL ，故C 正确．答案：C4．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )解析：由题图可知，A 图中线圈回路在磁场中的有效长度L 最长，由F ＝nBIL 可知，磁场发生相同微小变化的前提下，A 中安培力的变化量最大，最容易失去平衡，A 正确．答案：A5．如图所示，两平行光滑金属导轨CD 、EF 间距为L ，与电动势为E 0的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．为使ab 棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为( ) A.mgR E 0L ，水平向右 B.mgR cos θE 0L ，垂直于回路平面向上C.mgR tan θE 0L ，竖直向下 D.mgR sin θE 0L ，垂直于回路平面向下 解析：对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示．由图看出，当安培力沿斜面向上时，有最小值，此时磁感应强度的方向是垂直于回路平面向下．安培力的最小值F A ＝mg sin θ，故磁感应强度的最小值B ＝F A IL ＝mg sin θIL ，根据欧姆定律，有E 0＝IR ，故B ＝mgR sin θE 0L .故选项D 正确．答案：D二、多项选择题6．(2022·河南重点中学联考)如图所示，将长度为L 的直导线放置在y 轴上，当通以大小为I 、沿y 轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为F 、方向沿x 轴正方向，则匀强磁场的磁感应强度可能为( )A ．沿z 轴正方向，大小为2F ILB ．在xOy 平面内，大小为2F ILC ．在zOy 平面内，大小为2F ILD ．在zOy 平面内，大小为4F IL解析：已知电流沿y 轴负方向，安培力方向沿x 轴正方向，根据左手定则结合选项判断得知匀强磁场的磁感应强度在zOy 平面内，设磁场与导线的夹角为α，则0°<α≤90°，当α＝90°时，由F ＝BIL sin α可知，B 有最小值为B min ＝F IL ，当0°<α<90°，B >F IL ，所以B ＝2F IL 和B ＝4F IL 是可能的，故A 、B 错误，C 、D 正确．答案：CD7．如图所示，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ，则磁感应强度方向和大小可能为( )A ．z 轴正向，mg IL tan θB ．y 轴正向，mg ILC ．z 轴负向，mg IL tan θD ．沿悬线向上，mg IL sin θ解析：如果B 方向沿z 轴正向，则安培力方向沿y 轴负向，直导线所受三力合力不可能为零，A 错误；如果B 方向沿y 轴正向，则安培力方向竖直向上，当安培力BIL ＝mg 时，可以平衡，此时B ＝mg IL ，B 正确；如果B 方向沿z 轴负向，则安培力方向沿y 轴正向，直导线所受三力平衡时安培力BIL ＝mg tan θ，此时B ＝mgIL tan θ，C 正确；如果B 方向沿悬线向上，则安培力方向垂直于细线的方向向内，直导线所受三力不可能平衡，D 错误．答案：BC8．(2022·江西百校联盟大联考)如图所示，两平行金属导轨PQ 、MN 间距为L ，与电动势为E 、内阻为r 的电源相连，重力为G 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．现在加上匀强磁场使ab 棒保持静止，设回路中电流为I ，则所加磁场的磁感应强度( )A ．大小可能为G sin θ2ILB．最小为G sin θILC．若磁场竖直向下，磁感应强度大小为G sin θ2ILD．若磁场水平向右，磁感应强度大小为G IL解析：当金属棒ab受到沿斜面向上的安培力来平衡重力分力G sin θ时，所加磁场的磁感应强度最小为G sin θIL，选项A错误，B正确；若磁场竖直向下，金属棒受到的安培力水平向右，根据受力平衡有G sin θ＝BIL cos θ，磁感应强度B＝G tan θIL，故选项C错误；若磁场水平向右，金属棒受到的安培力竖直向上，用以平衡重力，有G＝BIL，此时的磁感应强度B＝GIL，故选项D正确．答案：BD[能力题组]一、选择题9．(2022·江苏连云港模拟)如图甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sin θ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.下列说法正确的是()A．P的右端为S极B．P的中轴线与地磁场方向平行C．P在x0处产生的磁感应强度大小为B0D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0解析：当x趋向无穷大时，小磁针所指的方向为地磁场的方向，所以根据题图可知，x趋向无穷大时，sin θ趋向1，则θ趋向90°，即小磁针的方向与x轴的方向垂直，所以x轴正方向向东．当x非常小时，小磁针的N极沿x轴正方向，即向东．由题图甲可知，开始时小磁针N极背离O点，所以P右端的磁极是N极，故A错误；由以上的分析可知，P的中轴线沿东西方向，与地磁场方向垂直，故B错误；由题图乙可知，x0处sin θ＝22，则θ＝45°，P在x0处产生的磁感应强度大小B P满足tan 45°＝B0B P，所以B P＝B0，C正确；x0处合磁场的磁感应强度大小为B＝B0sin 45°＝2B0，故D错误．答案：C10.如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上，使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动．已知电流I随时间变化的关系为I＝kt(k为常数，k>0)，金属棒PQ与导轨间的动摩擦因数一定．以竖直向下为正方向，则下面关于金属棒PQ的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中，可能正确的是()解析：因为开始时金属棒PQ加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的变减速运动，故A错误，B正确；根据牛顿第二定律得，金属棒PQ的加速度a＝mg－F fm，F f＝μF N＝μF A＝μBIL＝μBLkt，联立解得加速度a＝g－μBLktm，与时间成线性关系，故C错误；t＝0时刻无电流，无安培力，只有重力，加速度竖直向下，为正值，故D错误．答案：B11．(多选)有一根质量为m、长度为d的通有水平向里的电流I的导体棒，被长度为L的轻质绝缘细线悬挂在天花板上，在此空间加上竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小B＝3mg3Id，若保持导体棒中的电流I始终不变，则()A．细线偏离竖直方向的夹角最大为30°B．细线偏离竖直方向的夹角最大为60°C．在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为2(3－1)mgD．在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为12＋36mg解析：磁场方向竖直向下，导体棒受到水平向左的安培力，导体棒向左摆起，导体棒摆到最大高度时，由动能定理有BId·L sin θ－mgL(1－cos θ)＝0－0，解得θ＝60°，A错误，B正确．当导体棒处于平衡状态时，根据平衡条件有BId＝mg tan α，解得α＝30°，类比重力场可知导体棒在经过平衡位置时细线上拉力最大，设为F m，重力和安培力的合力为F＝mgcos α，经过平衡位置时速度大小设为v，应用动能定理有BId·L sin α－mgL(1－cos α)＝12m v2，应用向心力公式有F m－F＝m v2L，解得F m＝2(3－1)mg，C正确，D错误．答案：BC二、非选择题12．(2021·高考全国卷Ⅲ)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验．两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直．(1)在图中画出连线，完成实验电路．要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动．(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A．适当增加两导轨间的距离B．换一根更长的金属棒C．适当增大金属棒中的电流其中正确的是________(填入正确选项前的标号)．解析：(1)实物连线如图所示．(2)根据公式F＝BIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得，Fs－μmgs＝12m v2，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度v＝2Fsm－2μgs变小，B错误．答案：(1)图见解析(2)AC13．(2022·湖北武汉模拟)如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成α＝53°角；ab与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小和方向；(3)重物重力G的取值范围．解析：(1)由闭合电路欧姆定律可得，通过ab的电流I＝ER＋R0＋r＝104＋0.9＋0.1A＝2 A，方向由a到b；(2) ab受到的安培力F＝BIL＝5×2×0.5 N＝5 N，方向斜向左上方与水平方向成37°角．(3) ab受力如图所示，最大静摩擦力F fmax＝μ(mg－F cos 53°)＝3.5 N由平衡条件得：当最大静摩擦力方向向右时F T＝F sin 53°－F fmax＝0.5 N，当最大静摩擦力方向向左时F T＝F sin 53°＋F fmax＝7.5 N由于重物平衡，故F T＝G则重物重力的取值范围为0.5 N≤G≤7.5 N.答案：(1)2 A方向由a向b(2)5 N方向斜向左上方与水平面成37°角(3)0.5 N≤G≤7.5 N。
2020-2021学年高考物理一轮复习磁场练习试题及答案
2020-2021 学年高三物理一轮复习练习卷：磁场一、单选题1．如下左图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O 点(图中白点)为坐标原点，沿z 轴正方向磁感应强度B 大小的变化最有可能为( )A．B．C．D．2．科学研究发现，在地球的南极或北极所看到的美丽极光，是由来自太阳的高能带电粒子受到地磁场的作用后，与大气分子剧烈碰撞或摩擦所产生的结果，如图所示。
则下列关于地磁场的说法中，正确的是()A．若不考虑磁偏角的因素，则地理南极处的磁场方向竖直向下2 3 B ．若不考虑磁偏角的因素，则地理北极处的磁场方向竖直向上C ．在地球赤道表面，小磁针静止时南极指向北的方向D ．在地球赤道表面，小磁针静止时南极指向南的方向3．关于磁感应强度的概念，下列说法正确的是（ ）A ．由磁感应强度定义式可知，在磁场中某处，B 与F 成正比，B 与 IL 成反比 B ．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零C ．磁场中某处磁感应强度的方向，与直线电流在该处所受磁场力方向相同D ．磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关4．如图所示，在磁感应强度大小为 B 0 的匀强磁场中，两长直导线 P 和 Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为 l .在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I 时，纸面内与两导线距离均为 l 的a 点处的磁感应强度为零．如果让 P 中的电流反向、其他条件不变，则 a 点处磁感应强度的大小为( )A ．0B ． 3B 0C ． 3B 0D ．2B 05．宽为 L ，共 N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流 I （方向如图）时，，在天平左、右两边加上质量各为 m 1、m 2 的砝码，天平平衡．当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为 m 的砝码后，天平重新平衡．由此可知3A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1-m2)gNIlB．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg 2NIlC．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1-m2)gNIl mgD．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为2NIl6．我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜，被称为“天眼”，如图所示。
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磁场及其描述安培力题型一磁现象和磁场几种常见的磁场[典例1] 在重复奥斯特的电流磁效应的实验时,为使实验方便且效果明显,通电直导线应()A.平行于南北方向,位于小磁针上方B.平行于东西方向,位于小磁针上方C.平行于东南方向,位于小磁针下方D.平行于西南方向,位于小磁针下方变式1:关于地磁场,下列说法正确的是()A.指南针总是指向南北,是因为受到了地磁场的作用B.地磁两极与地理两极完全重合C.地球周围的地磁场的磁感线是从地磁南极出发到地磁北极D.我国宋代学者沈括正确找到了地磁场产生的原因题型二磁感应强度、磁感线[典例2] 欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比。
当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,则当他发现小磁针偏转了60°时,通过该直导线的电流为I的(不考虑地球的地理两极与地磁两极的偏差)()A.3倍变式2:关于磁感线与电场线的描述,正确的是()A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.静电场的电场线一定不闭合,磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在题型三安培定则,磁场的叠加[典例3] 如图所示,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l,l和3l。
关于这三点处的磁感应强度,下线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为2列判断正确的是()A.a点的磁感应强度大小比c点的小B.b,c两点的磁感应强度大小相等C.a,c两点的磁感应强度方向相同D.b点的磁感应强度为零变式3:有两根长直导线a,b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图。
在图中所示的平面内,O点为两根导线连线的中点,M,N为两根导线附近的两点,它们在两导线连线的中垂线上,且与O点的距离相等。
若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()A.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同B.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反C.在线段MN中点O处的磁感应强度最大D.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零题型四通电导线在磁场中受到的力[典例4] 如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线通以如图所示方向电流时,下面说法错误的是()A.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.若将导线移至磁铁中点的正上方,电流反向,磁铁对桌面的压力会减小D.若将导线移至磁铁中点的正上方,磁铁不受摩擦力变式4:如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M,N与直流电源两端相接,已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为()A.2FB.1.5FC.0.5FD.0题型五安培力作用下的导体运动分析[典例5] 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。
当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是()A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动变式5:如图所示是一种简易电动机模型,固定在竖直方向的强磁铁和干电池紧密接触,搁在其上的“心形”导电线圈可自由旋转,线圈下端与导电的强磁铁接触良好。
若强磁铁的上端为N极,电池的上端为正,设电池的电动势为E,内阻为r,“心形”导电线圈接入电路部分的总电阻为R,则下列判断正确的是()A.线圈俯视逆时针转动B.旋转时电源消耗的电功率小于2E+R rD.旋转达到稳定时,线圈中电流比刚开始转动时的大C.旋转达到稳定时,线圈中的电流为E+R r题型六安培力作用下的平衡问题[典例6] 如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω 的直流电源。
现把一个质量m=0.040 kg 的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。
导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2。
已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力。
变式6:如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上,两导轨平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中,当导体棒中通一自右向左的电流I时,导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:(1)磁场的磁感应强度B;(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小F N。
同步练习1.(磁现象和磁场)如图甲是用磁传感器探究通电螺线管内部磁场的实验装置(局部);图乙是电脑处理实验数据后得到的通电螺线管内部中轴线上的磁感应强度B随x变化的图象,x1和x2是螺线管两端点的坐标。
由该图象可知()A.整个通电螺线管内部都是匀强磁场B.通电螺线管两端点处磁感应强度最大C.通电螺线管两端点处磁感应强度为零D.通电螺线管内有近似匀强磁场区段2.(安培力的理解)在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直,则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是()3.(通电导线在磁场中受到的安培力)(2016·浙江10月选考,10)如图所示,把一根通电的硬直导线ab,用轻绳悬挂在通电螺线管正上方,直导线中的电流方向由a向b。
闭合开关S瞬间,导线a端所受安培力的方向是()A.向上B.向下C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里4.(磁感应强度的叠加)(多选)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1,L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a,b两点,它们相对于L2对称。
整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。
已知a,b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0,方向也垂直于纸面向外。
则()A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B05.(安培力作用下的平衡问题)如图所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距L=1 m。
P,M 间接有一个电动势为E=6 V、内阻为r=1 Ω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=0.2 kg,棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连(绳与棒垂直),物体的质量为M=0.3 kg。
棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5(设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10 m/s2),匀强磁场的磁感应强度B=2 T,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()A.2 ΩB.4 ΩC.5 ΩD.6 Ω参考答案题型一磁现象和磁场几种常见的磁场[典例1] 在重复奥斯特的电流磁效应的实验时,为使实验方便且效果明显,通电直导线应()A.平行于南北方向,位于小磁针上方B.平行于东西方向,位于小磁针上方C.平行于东南方向,位于小磁针下方D.平行于西南方向,位于小磁针下方答案:A变式1:关于地磁场,下列说法正确的是(A)A.指南针总是指向南北,是因为受到了地磁场的作用B.地磁两极与地理两极完全重合C.地球周围的地磁场的磁感线是从地磁南极出发到地磁北极D.我国宋代学者沈括正确找到了地磁场产生的原因题型二磁感应强度、磁感线[典例2] 欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比。
当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,则当他发现小磁针偏转了60°时,通过该直导线的电流为I的(不考虑地球的地理两极与地磁两极的偏差)()A.3倍答案A变式2:关于磁感线与电场线的描述,正确的是(B)A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.静电场的电场线一定不闭合,磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在题型三安培定则,磁场的叠加[典例3] 如图所示,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l,l和3l。
关于这三点处的磁感应强度,下线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为2列判断正确的是()A.a点的磁感应强度大小比c点的小B.b,c两点的磁感应强度大小相等C.a,c两点的磁感应强度方向相同D.b点的磁感应强度为零答案:D变式3:有两根长直导线a,b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图。
在图中所示的平面内,O点为两根导线连线的中点,M,N为两根导线附近的两点,它们在两导线连线的中垂线上,且与O点的距离相等。
若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是(B)A.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同B.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反C.在线段MN中点O处的磁感应强度最大D.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零题型四通电导线在磁场中受到的力[典例4] 如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线通以如图所示方向电流时,下面说法错误的是()A.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.若将导线移至磁铁中点的正上方,电流反向,磁铁对桌面的压力会减小D.若将导线移至磁铁中点的正上方,磁铁不受摩擦力答案:B变式4:如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M,N与直流电源两端相接,已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为(B)A.2FB.1.5FC.0.5FD.0题型五安培力作用下的导体运动分析[典例5] 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。