【紅對(duì)勾 講與練】高考物理總復(fù)習(xí) 8.1磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課時(shí)作業(yè)

PAGEPAGE8課時(shí)作業(yè)23磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1.如下圖，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為IA．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl解析：V形導(dǎo)線通入電流I時(shí)每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上，再由平行四邊形定那么可得其合力F＝BIl，C正確．答案：C2.如下圖，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)．每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對(duì)它的安培力作用，那么關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．導(dǎo)線a所受合力方向水平向右B．導(dǎo)線c所受合力方向水平向右C．導(dǎo)線c所受合力方向水平向左D．導(dǎo)線b所受合力方向水平向左解析：導(dǎo)線b、c在a處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向向上，由左手定那么知a所受合力方向水平向左，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線a、b在c處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向向下，由左手定那么知，c所受合力方向水平向右，B正確，C錯(cuò)誤；導(dǎo)線a、c在b處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，導(dǎo)線b所受合力為零，D錯(cuò)誤．答案：B3.如下圖，abcd四邊形閉合金屬線框，a、b、c三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整個(gè)空間處于沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框通入電流I，方向如下圖，關(guān)于四邊形線框的四條邊所受到的安培力的大小，以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是()A．a(chǎn)b邊與bc邊受到的安培力大小相等B．cd邊受到的安培力最大C．cd邊與ad邊受到的安培力大小相等D．a(chǎn)d邊不受安培力作用解析：根據(jù)公式F＝BIL，ab邊受到的安培力大小為Fab＝BIL，bc邊平行于磁場(chǎng)方向，不受安培力作用，A錯(cuò)誤；ad邊受到安培力大小為Fad＝BILdO，D錯(cuò)誤；cd邊受到的安培力大小為Fcd＝BILcd，因?yàn)長cd>LdO，所以Fcd>Fad，B正確，C錯(cuò)誤．答案：B4.如右圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根豎直放置的平行導(dǎo)軌AB、CD，導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN下滑，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)從t＝0時(shí)刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流大小與時(shí)間成正比，即I＝kt，其中k為正恒量．假設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直，那么如以下圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時(shí)間變化的四幅圖中，正確的選項(xiàng)是()解析：當(dāng)Ff＝μBIL＝μBLkt<mg時(shí)，棒沿導(dǎo)軌向下加速；當(dāng)Ff＝μBLkt>mg時(shí)，棒沿導(dǎo)軌向下減速；在棒停頓運(yùn)動(dòng)前，棒所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為Ff＝μBLkt；當(dāng)棒停頓運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力立即變?yōu)殪o摩擦力，大小為Ff＝mg，C正確．答案：C5.如下圖，MN、PQ為水平放置的平行導(dǎo)軌，通電導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上，已知導(dǎo)體棒質(zhì)量m＝1kg，長l＝2.0m，通過的電流I＝5.0A，方向如下圖，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),3).假設(shè)使導(dǎo)體棒水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，要求軌道內(nèi)所加與導(dǎo)體棒ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)最小，那么磁場(chǎng)的方向與軌道平面的夾角是(g＝10m/s2)()A．30° B．45°C．60° D．90°解析：對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)展受力分析，如下圖，要使導(dǎo)體棒勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么安培力需為動(dòng)力，那么設(shè)磁場(chǎng)方向與軌道平面成θ角向左斜向上，由左手定那么可知安培力方向與磁場(chǎng)垂直斜向右上方，如下圖，那么BIlsinθ＝μFN①，F(xiàn)N＋BIlcosθ＝mg②，聯(lián)立①、②式可得B＝eq\f(μ,sinθ＋μcosθ)·eq\f(mg,Il)＝eq\f(\f(1,2),\f(\r(3),2)sinθ＋\f(1,2)cosθ)＝eq\f(1,2sinθ＋30°)，故θ＝60°時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小．答案：C二、多項(xiàng)選擇題6.如下圖，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN2，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．彈簧長度將變長 B．彈簧長度將變短C．FN1>FN2 D．FN1<FN2解析：畫出導(dǎo)體棒所在處的磁感線方向，用左手定那么可判斷出條形磁鐵對(duì)導(dǎo)體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可知，導(dǎo)體棒對(duì)條形磁鐵的安培力斜向左上方，所以彈簧長度將變短，F(xiàn)N1>FN2，B、C正確．答案：BC7.如下圖，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)．假設(shè)導(dǎo)線環(huán)上載有如下圖的恒定電流I，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ解析：假設(shè)導(dǎo)線環(huán)上載有如題圖所示的恒定電流I，由左手定那么可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ，A、B、D正確，C錯(cuò)誤．答案：ABD8.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＝20cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60g、電阻R＝1Ω、長為L的導(dǎo)體棒ab，用長也為L的絕緣細(xì)線懸掛，如下圖，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，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)線與豎直方向成θ＝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)，sin53°＝0.8，g＝10m/s2那么()A．磁場(chǎng)方向一定豎直向下B．電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0VC．導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F＝3ND．導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048J解析：導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng)，說明受到向右的安培力，由左手定那么知該磁場(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·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I＝3A，由E＝IR得電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0V，B對(duì)；由F＝BIL得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F＝0.3N，C錯(cuò)；由能量守恒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ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048J，D錯(cuò)．答案：AB三、非選擇題9．如下圖，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距1m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m＝0.2kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量M＝0.3kg，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T，方向豎直向下，(g＝10m/s2)為了使物體勻速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流？方向如何？解析：對(duì)導(dǎo)體棒ab受力分析，由平衡條件得，豎直方向FN＝mg水平方向BIL－Ff－Mg＝0又Ff＝μFN聯(lián)立解得I＝2A由左手定那么知電流方向由a指向b.答案：2A電流方向由a指向b10.質(zhì)量為m、長度為L的導(dǎo)軌棒MN靜止于水平導(dǎo)軌上，通過MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向下，如下圖，求棒MN受到的支持力和摩擦力．解析：設(shè)棒MN受到的安培力F，支持力為FN，摩擦力為Ff，對(duì)其受力分析如下圖，由平衡條件知，水平方向Ff＝Fsinθ豎直方向FN＝Fcosθ＋mg又F＝BIL解得Ff＝BILsinθFN＝BILcosθ＋mg答案：BILcosθ＋mgBILsinθ11．載流長直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝kI/r，式中常量k>0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離．在水平長直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通過逆時(shí)針方向的恒定電流，被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如下圖．開場(chǎng)時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0.當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1：當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí)，兩細(xì)線的張力均大于T0.(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí)，線框受到的安培力F1與F2大小之比；(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求I3.解析：(1)由題意知，當(dāng)MN通以電流I1時(shí)，線圈受到的安培力向上，根據(jù)左手定那么、安培定那么可以判斷I1的方向向左，當(dāng)MN通以電流I2時(shí)，線圈受到的安培力應(yīng)向下，同理，可以判斷I2的方向向右．(2)當(dāng)MN中的電流為I時(shí)，線圈受到的安培力大小為F＝kIiLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,r1)－\f(1,r2)))式中r1、r2分別為ab、cd與MN的間距，i為線圈中的電流，L為ab、cd的長度．所以eq\f(F1,F2)＝eq\f(I