2020届高三物理一轮复习磁场磁感应强度安培力测试大纲人教版

2020版高三物理一轮复习磁场磁感应强度安培力
1. 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.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
解析：由右手可判断导线a?b产生的磁场在导线c处的磁感应强度方向的合方向
是竖直向下，再由左手可判得导线c受安培力方向为向左并与ab边垂直,所以C正
确,A?B?D错误.
答案:C
2. 科学研究表明，地球自西向东的自转速度正在变慢，假如地球的磁场是由地球表面带电引起的，则可以断定（）
A. 地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱
B. 地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强
C. 地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱
D. 地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强
解析:地球的磁场可类比成一个通电螺线管，在地理北极附近是地磁场的S极. 由安培定则可知电流方向是自东向西，所以地球自转方向是电流的反方向，所以地球表面带负电，而由于地球自转变慢，电流变小,地磁场将变弱，选项C正确.
答案:C
3. 如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角斜向左上方的匀强磁场中
一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动.现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动,已知棒与导轨间动摩擦因数卩＜1,则磁感应强度B的大小变化情况是()
C. 一直增大
D. 先变小后变大
解析：分析金属棒的受力如图所示.
由平衡条件有BILsin 9 =F f,
F f =卩F N=卩(mg+BILcos 9 ),
可解得B= mg mg,
IL(sin cos ) IL(1 2sin( )
其中© =arctan卩,因为9从45°变化到90° .所以当9 +© =90°时,B最小, 此过程中B应先减小后增大，D正确.
答案:D
4. 如图是一个用均匀金属导线做成的圆环,A?B是圆环直径的两端点，当电流I
从A点流入，从B点流出时，在环中心处的磁场方向是()
A. 在圆环所在的平面内,且指向B
B. 垂直圆环平面，且指向纸外
C. 垂直圆环平面，且指向纸内
D. 磁感应强度为零，无方向
解析：利用安培定则结合对称性分析，易得D正确•
答案:D
5. 取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B,若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）
A. 0
B.0.5B
C.B
D.2B
解析:乙为双绕线圈，两通电导线的磁场相互抵消，管同磁感应强度为零，故选 A.
答案:A
6. 如图,长为21的直导线折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（）
C.BII
D.2BII
解析：本题考查左手定则和力的合成•由左手定则得，导体受力如图所示，根据平行四边形定则可知,合力F=F=E=BIL,C正确.
答案:C
7. 如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A
为水平放置的直导线的截面•导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F NI；当导线中有
A. F N1<F N2,A中电流方向向外
B. F N1=F N2,A中电流方向向外
C. F N1>F N 2,A 中电流方向向内
D. F N1>F N 2,A 中电流方向向外
解析：如图所示，画出磁铁在导线A 处的一条磁感线，若导线A 中通有向外的电流 由左手定则判断出导线所受安培力 F 方向向下，由牛顿第三定律知磁铁所受反作用 力F '向上，磁铁对斜面的压力FN 减小,F N 2<F NI ；同时由于F '有沿斜面向上的分力 使得弹簧弹力减小，可知弹簧的伸长量减小，假设正确,故选D.
答案:D
8. 如图所示的天平可用于测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈， 宽度为L,共N 匝,线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有方向 如图所示的电流I 时，在天平左右两边加上质量各为 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于纸面向里,大小为
(m1 m2)g
NIL
B. 磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为 匹-
2NIL
C .磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为(mi m2)g
NIL D. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为
2NIL
解析：由于当电流反向时，右边需要加砝码，可判定电流反向后，安培力方向向上 因此在图示电流时安培力方向向下 ，此时mg=mg+ NBIL,电流反向后 m i g=(m t +m)g-
(1) 若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B 为多大？ (2) 若要求磁感应强度最小，则磁感应强度如何？
解析:(1)沿导体棒从a 向b 观察，对ab 棒受力分析(如图所示)，由平衡条件得：
NBL 由以上两式可解得mg =2NBIL ，则B 册’由左手定则可判定磁感应强度的方 向为垂直于纸面向里.
答案:B
9.电磁炮是利用电磁技术制成的一种理想武器
，它的主要原理如图所示.电磁炮
轨道宽2 m,长100 m,通过的电流为10 A,要把2.2g 的弹体(包括金属杆的质量)加 速到10 km/s,则轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度 B=
T,磁场力的最大
功率P=
I
1
1
< ----------
1
n
1
解析：在电磁炮发射炮弹的过程中，磁场力做功，增加炮弹的动能，即F • x=-
mV,
而 F=BIL
2
则B 卫「 2ILg
3
3 2
2.2 10 (10 10 ) 55T 2 10 2 100
P=Fv=BIL - v=55X 10X 2X 10X 103=1.1 X 107 W. 答案:55 T 1.1 X 107 W
10.如图所示,通电导体棒ab 质量为m 长为L,水平放置在倾角为9的光滑斜面 上，通以图示方向的电流，电流强度为I,要求导体棒ab 静止在斜面上.求：
W 轨道摩擦不计).
在沿斜面方向：mgsin 0 =Fcos B 在垂直斜面方向：F N =mgcosB +Fsin 0 其中F=BIL 联立以上各式可得B
mgta
^
IL
⑵当安培力F 全部用来平衡重力沿斜面方向的分力 mgsin 0时，磁感应强度B 最小，此时安培力方向为平行斜面向上•此时有BIL=mgsin 0,B 罟^亠,磁场方 向垂直斜面向上.
答案:⑴mgtan
⑵
,磁场方向垂直斜面向上
IL
IL
11.有两个相同的总电阻为9 Q 的均匀光滑圆环，固定于一个绝缘的水平台面上, 两环分别在两个互相平行的？相距为20 cm 的竖直平面内，两环的连心线恰好与环面 垂直,两环面间有方向竖直向下的磁感应强度
B=0.87 T 的匀强磁场,两环的最高点A
和C 间接有一内阻为0.5 Q 的电源,连接导线的电阻不计.今有一根质量为10 g,电 阻为1.5 Q 的棒置于两环内侧且可顺环滑动，而棒恰好静止于图所示的水平位置， 它与圆弧的两接触点P?Q 和圆弧最低点间所夹的弧所对应的圆心角均为 0 =60°,取
重力加速度为g=10 m/s 2,试求此电源电动势E 的大小.
解析：在图中，从左向右看，棒PQ 的受力如图所示，棒所受的重力和安培力F B 的 合力与环对棒的弹力F
N
是一对平衡力,且F B =mgtan B 二「3mg
在图所示的电路中两个圆环分别连入电路中的电阻为
R,则
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由闭合电路欧姆定律得
E=l(r+2R+R 棒)=1 X (0.5+2 X 2+1.5)V=6 V. 答案:6 V
12.如图所示,表面光滑的平行金属导轨 P?Q 水平放置,左端与一电动势为E,内 阻为r 的电源连接.导轨间距为d,电阻不计.导轨上放有两根质量均为 m 的细棒，棒 I 电阻为R,棒U 为绝缘体，两棒之间用一轻杆相连.导轨所在的空间有垂直导轨平 面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.求：
(1)闭合开关S 瞬间棒U 的加速度；
⑵从闭合开关S 到两棒速度达到v 的过程中，通过棒I 的电荷量和电源消耗的 总
能量分别为多少?(导轨足够长)
BL
10A 1A
而F B =IBL,所以
0.87 0.2
解析：(1)闭合S 的瞬间，电路中的电流为I
棒I 受安培力F Bid
-
BdE
R r
对棒I ?棒儿整体,根据牛顿第二定律得 a - 睡方向水平向右.
2m 2m(R r)
(2)对棒I 棒U 整体,由动量定理 BI ' dt=2mv,q=l '・t 2mv --q
Bd
电源消耗的电能为E 能qE
2mvE
Bd
答案:⑴
方向水平向右
2mv Bd
2mvE Bd。