(浙江選考)高考物理二輪復(fù)習(xí)專題六磁場(chǎng)第19課時(shí)磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

1、第 19 課時(shí)磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用一、選擇題 ( 在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1. 科考隊(duì)進(jìn)入某一磁礦區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)指南針原來(lái)指向正北的N 極逆時(shí)針轉(zhuǎn)過30( 如圖1所示的虛線 ) ，設(shè)該處的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量為B，則磁礦所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量的最小值為()圖 1B3A BB 2BC. 2D. 2B解析合磁場(chǎng)的方向沿虛線方向，所以該磁礦產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量的最小值為sin 30 B，選項(xiàng) C 正確。B2答案C2在赤道上，地磁場(chǎng)可以看作是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是510 540 m，載有20 A的電流，地磁場(chǎng)T 。如果赤道上有一

2、條沿東西方向的直導(dǎo)線，長(zhǎng)對(duì)這根導(dǎo)線的作用力大小是 ()A410 8 NB2.5 10 5 NC910 4 ND410 2 N解析磁場(chǎng)方向是南北方向，電流方向是東西方向，它們相互垂直，可以利用公式F BIL來(lái)計(jì)算此安培力的大小，其大小為F BIL510 52040 N410 2 N 。答案D3(2016 浙江湖州中學(xué)摸底) 如圖 2 所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()1 / 9圖 2解析由題意知，處于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體受安培力作用的

3、有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，根據(jù)F BIL 知受安培力越大，磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，安培力變化最大，天平越容易失去平衡，由圖知選項(xiàng)A 中導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度最大，所以A 正確。答案A4如圖 3 所示，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒 ab 垂直圓弧形金屬導(dǎo)軌MN、PQ放置，導(dǎo)軌下端接有電源，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)一切摩擦?，F(xiàn)欲使導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上，則下列方法可行的是()圖 3A施加一個(gè)沿ab 方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B施加一個(gè)沿ba 方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)C施加一個(gè)豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)D施加一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)解析施加一個(gè)沿ab 方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)或ba 方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)體棒都不受安培力，不可能靜止在導(dǎo)軌上，則A、 B 錯(cuò)；由 b 看向 a 時(shí)，施加

4、一個(gè)豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由左手定則可知導(dǎo)體棒所受安培力方向水平向右，可能靜止在導(dǎo)軌上，則C 對(duì)；由 b 看向 a 時(shí)，施加一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力方向水平向左，不可能靜止在導(dǎo)軌上，則D 錯(cuò)。答案C2 / 95在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、 b、 c 處，各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖4 所示，過c 點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向()圖 4A與 ab 邊平行，豎直向上B與 ab 邊平行，豎直向下C與 ab 邊垂直，指向左邊D與 ab 邊垂直，指向右邊解析根據(jù)安培定則，a、 b 在 c 處產(chǎn)生的磁場(chǎng)分別為垂直于ac 連線斜向下和垂直于bc

5、 連線斜向下，并且大小相等，由平行四邊形定則可確定c 處合磁場(chǎng)方向向下，又根據(jù)左手定則，可判定c 處直導(dǎo)線所受安培力方向垂直于ab 邊，指向左邊，C正確。答案C6一條形磁鐵靜止在斜面上，固定在磁鐵中心的豎直上方的水平導(dǎo)線中通有垂直紙面向里的恒定電流，如圖5 所示。若將磁鐵的N 極位置與S 極位置對(duì)調(diào)后，仍放在斜面上原來(lái)的位置，則磁鐵對(duì)斜面的壓力F 和摩擦力 f 的變化情況分別是()圖 5A F 增大， f 減小B F 減小， f 增大C F 與 f 都增大D F 與 f 都減小解析圖中電流與磁體間的磁場(chǎng)力為引力，若將磁極位置對(duì)調(diào)則相互作用力為斥力，再由受力分析可知， C 正確。答案 C7用兩根

6、細(xì)線把兩個(gè)完全相同的圓形導(dǎo)線環(huán)懸掛起來(lái)，讓二者等高平行放置，如圖6 所示，當(dāng)兩導(dǎo)線環(huán)中通入方向相同的電流I 、 I時(shí)，則有 ()123 / 9圖 6A兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引B兩導(dǎo)線環(huán)相互排斥C兩導(dǎo)線環(huán)無(wú)相互作用力D兩導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥解析通電的導(dǎo)線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。由于導(dǎo)線環(huán)中通入的電流方向相同，二者同位置處的電流方向完全相同，相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線，椐同向電流相互吸引的規(guī)律，判知兩導(dǎo)線環(huán)應(yīng)相互吸引，A 正確。答案A8. 美國(guó)研發(fā)的強(qiáng)力武器軌道電磁炮在試射中，將炮彈以5 倍音速，擊向200 公里外目標(biāo)，射程為海軍常規(guī)武器的10 倍，且破壞力驚

7、人。電磁炮原理如圖7 所示，若炮彈質(zhì)量為m，水平軌道長(zhǎng)L，寬為 d，軌道摩擦不計(jì)，炮彈在軌道上做勻加速運(yùn)動(dòng)。要使炮彈達(dá)到5 倍音速( 設(shè)音速為v) ，則 ()圖 7v2A炮彈在軌道上的加速度為2L52B磁場(chǎng)力做的功為 2mvC磁場(chǎng)力做功的最大功率為125mv32L25mdv2D磁場(chǎng)力的大小為2L解析 炮彈在軌道上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由公式v2 2得a （5v）2， Aax2L1225mv2錯(cuò)誤；不計(jì)摩擦，磁場(chǎng)力做的功等于炮彈增加的動(dòng)能，即W 2m(5 v) 2， B 錯(cuò)誤；由4 / 9動(dòng)能定理得BIdL1 (5) 2，磁場(chǎng)力的大小BId m（5v）2，則磁場(chǎng)力的最大功率m2m v2L

8、PBId(5 v) m（5v）2v) 125mv32L(5，C正確， D錯(cuò)誤。2L答案 C二、選擇題 ( 在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的)9. 如圖 8 所示，在方框中有一能產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線( 電流方向如箭頭方向 ) ，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是()圖 8解析由左手定則可知方框內(nèi)裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)在通電導(dǎo)線處的方向應(yīng)向外，根據(jù)安培定則可知，選項(xiàng)C、 D 滿足要求。答案CD10如圖9 甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒。從t 0 時(shí)

9、刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I ，周期為 T，最大值為I m，圖甲中I 所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒 ()圖 9A一直向右移動(dòng)B速度隨時(shí)間周期性變化C受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功T解析根據(jù)左手定則知，金屬棒在0 2內(nèi)所受安培力向右，大小恒定，故金屬棒向右做勻5 / 9T加速運(yùn)動(dòng)，在 2 T 內(nèi)金屬棒所受安培力與前半個(gè)周期大小相等，方向相反，金屬棒向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期結(jié)束時(shí)金屬棒速度恰好為零，以后始終向右重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)TTA、 B、 C 正確；在02時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，安培力做正功，在2 T 時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，安培

10、力做負(fù)功，在一個(gè)周期內(nèi)，安培力所做總功為零，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。答案ABC11. 光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S 與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E 的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng) 20 cm 的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量 60 g 、電阻1 、長(zhǎng)為mRL的導(dǎo)體棒，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛，如圖10 所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁ab場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 0.5 T ，當(dāng)閉合開關(guān) S 后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線B與豎直方向成53角，擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)， sin 53 0.8 ， g 10 m/s2 則 ()圖 10A磁場(chǎng)方向一定豎直向下B電

11、源電動(dòng)勢(shì)E 3.0 VC導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F3 ND導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048 J解析導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng)，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場(chǎng)方向一定豎直向下， A 對(duì)；導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理知BIL Lsin mgL(1 cos ) 0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I 3 A ，由 E IR 得電源電動(dòng)勢(shì)E3.0 V ，B 對(duì)；由得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力 0.3 N ， C 錯(cuò)；由能量守恒F BILF定律知電源提供的電能W 等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q 和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量E 的和，即 ，而(1 cos) 0.048 J ，D

12、錯(cuò)。W QEEmgL答案AB三、非選擇題12. 音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī)，如圖11 是某音圈電機(jī)的原理6 / 9示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為n，磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場(chǎng)忽略不計(jì)。線圈左邊始終在磁場(chǎng)外，右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi)，前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度始終相等，某時(shí)刻線圈中電流從P流向 Q，大小為 I 。圖 11(1) 求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向；(2) 若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，求安培力的功率。解析(1) 線圈前后兩邊所受安培力的合力為零，線圈所受的安培力即為右邊所受

13、的安培力，由安培力公式得F nBIL由左手定則知方向水平向右(2) 安培力的功率為PFv聯(lián)立式解得nBILvP答案 (1) nBIL方向水平向右(2) nBILv13如圖 12 所示，水平導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) 0.5 m ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；導(dǎo)體棒ab 的質(zhì)量 m 1kg，電阻 R0.9 ，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動(dòng)勢(shì)E 10 V ，內(nèi)阻 r 0.1，電阻 R04 ；外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 5 T ，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面的夾角 53； ab 與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.5( 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力) ，定滑輪摩擦不計(jì)，線對(duì)ab 的拉力為水平方向，重力加速度g 取 10 m/s2， ab

14、處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin 53 0.8 ，cos 53 0.6 。求：圖 12(1) 通過 ab 的電流大小和方向；(2) ab 受到的安培力大小；7 / 9(3) 重物重力 G的取值范圍。E解析(1) I RR0r 2 A方向?yàn)?a 到 b。(2) FBIL 5 N。(3)ab受力如圖，則fm( cos 53 ) 3.5 N mg F當(dāng)最大靜摩擦力方向向右時(shí)FTFsin 53 f m 0.5 N當(dāng)最大靜摩擦力方向向左時(shí)FTFsin 53 f m 7.5 N所以 0.5 N G7.5 N 。答案 (1)2 Aa到b(2)5 N(3)0.5 N 7.5 NG14如圖 13 所示，質(zhì)量為 0.04

15、 kg的導(dǎo)電細(xì)桿ab置于傾角為30的平行導(dǎo)軌m上，導(dǎo)軌寬為 0.4 m ，細(xì)桿ab與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌所在區(qū)域存在垂直導(dǎo)軌平面向下的勻d強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 T 。已知電源電動(dòng)勢(shì) E 1.5 V ，內(nèi)阻 r 0.2 。導(dǎo)軌和細(xì)桿的電阻均忽略不計(jì)( g 取 10 m/s 2) 。圖 13(1) 若導(dǎo)軌光滑，為保證釋放細(xì)桿后ab 保持靜止不動(dòng)，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是多大？(2) 若導(dǎo)軌粗糙，且與細(xì)桿的動(dòng)摩擦因數(shù)3ab 仍保持靜止不動(dòng)， 6 ，為保證釋放細(xì)桿后則通過細(xì)桿的電流范圍是多少？( 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)解析 (1) 通電細(xì)桿在磁場(chǎng)中受到的安培力方向沿斜面向上。設(shè)電流為I 時(shí)，細(xì)桿剛好靜止不動(dòng)，由平衡關(guān)系得BId mgsin，解得 I 0.5 A ，由歐姆定律E I ( R r ) ，解得 R2.8 。(2)