（江蘇專用）高考物理一輪復習 第8章 磁場 基礎課時22 磁場的描述及磁場對電流的作用（含解析）-人教版高三物理試題

第8章磁場基礎課時22磁場的描述及磁場對電流的作用一、單項選擇題1.(2015·上海奉賢區(qū)一模)科考隊進入某一磁礦區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)指南針原來指向正北的N極逆時針轉(zhuǎn)過30°(如圖1所示的虛線)，設該處的地磁場磁感應強度水平分量為B，則磁礦所產(chǎn)生的磁感應強度水平分量的最小值為()圖1A．BB．2BC.eq\f(B,2)D.eq\f(\r(3),2)B解析合磁場的方向沿虛線方向，所以該磁礦產(chǎn)生的磁感應強度的水平分量的最小值為Bsin30°＝eq\f(B,2)，選項C正確。答案C2.一直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖2所示，如果直導線可以自由地運動且通以由a到b的電流，則關于導線ab受磁場力后的運動情況，下列說法正確的是()圖2A．從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B．從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C．從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D．從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管解析由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向，導線等效為Oa、Ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向，如圖所示，所以從上向下看導線逆時針轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)過90°時再用左手定則可判定導線所受磁場力向下，即導線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時還要靠近螺線管，D正確。答案D3.(2016·上海楊浦區(qū)模擬)如圖3所示，質(zhì)量m＝0.5kg的通電導體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L＝1m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中，電源的電動勢E＝8V、內(nèi)阻r＝1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動機M正常工作。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10m/s2，則磁場的磁感應強度大小為()圖3A．2TB．1.73TC．1.5TD．1T解析電動機M正常工作時的電流I1＝eq\f(P1,U)＝2A，電源內(nèi)阻上的電壓U′＝E－U＝8V－4V＝4V，根據(jù)歐姆定律得干路中的電流I＝eq\f(U′,r)＝4A，通過導體棒的電流I2＝I－I1＝2A，導體棒受力平衡，有BI2L＝mgsin37°，得B＝1.5T，只有選項C正確。答案C4.(2016·河北石家莊五校聯(lián)合體摸底)如圖4所示，長為L的通電直導體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點，且與棒垂直，整個裝置處于方向豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中，彈簧伸長x，棒處于靜止狀態(tài)。則()圖4A．導體棒中的電流方向從b流向aB．導體棒中的電流大小為eq\f(kx,BL)C．若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大D．若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大解析由于彈簧伸長，則安培力方向水平向右，由左手定則可得，導體棒中的電流方向從a流向b，故A錯誤；由于彈簧伸長為x，根據(jù)胡克定律可得kx＝BIL，則有I＝eq\f(kx,BL)，故B正確；若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度，則水平向右方向的安培力也順時針轉(zhuǎn)動一小角度，根據(jù)力的分解與平衡可得彈簧彈力變小，導致x變小，故C錯誤；若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，則水平向右方向的安培力也逆時針轉(zhuǎn)動一小角度，根據(jù)力的分解與平衡可得彈簧彈力變小，導致x變小，故D錯誤。答案B5.如圖5所示，銅棒ab長l0＝0.1m，質(zhì)量為m＝0.06kg，兩端與長為l＝1m的輕銅線相連，靜止于豎直平面內(nèi)，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度B＝0.5T，現(xiàn)接通電源，使銅棒中保持有恒定電流通過，銅棒發(fā)生擺動，已知最大偏轉(zhuǎn)角為37°，則在向上擺動過程中(不計空氣阻力，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)則()圖5A．銅棒的機械能守恒B．銅棒的機械能先增大后減小C．銅棒中通電電流大小為9AD．銅棒中通電電流大小為4A解析銅棒在上升過程中，安培力做正功，機械能一直增大，A、B錯誤；由動能定理知W安－W重＝0，即BIl0lsin37°＝mgl(1－cos37°)，代入數(shù)值得I＝4A。C錯誤，D正確。答案D二、多項選擇題6.如圖6所示，在方框中有一能產(chǎn)生磁場的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導線(電流方向如箭頭方向)，發(fā)現(xiàn)通電導線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是()圖6解析由左手定則可知方框內(nèi)裝置產(chǎn)生的磁場在通電導線處的方向應向外，根據(jù)安培定則可知，選項C、D滿足要求。答案CD7.如圖7所示，輕質(zhì)彈簧測力計下懸掛的圓形線圈中通有順時針方向電流I0，線圈的正下方固定有一根足夠長的直導線a，線圈靜止時導線a垂直于線圈平面?，F(xiàn)在導線a中通有垂直紙面向外的較大電流，則下列判斷正確的是()圖7A．線圈仍靜止不動B．從上往下看，線圈將逆時針轉(zhuǎn)動C．彈簧測力計示數(shù)減小D．彈簧測力計示數(shù)增大解析圓形電流可等效為小磁針，由右手螺旋定則知N極指向紙面向里，直導線a中的電流產(chǎn)生的磁場在線圈圓心處的磁感線水平向左，因小磁針靜止時N極指向為該處磁場方向，可知小磁針N極向左轉(zhuǎn)，即從上往下看，線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，A錯誤，B正確；因線圈逆時針轉(zhuǎn)動，線圈下半部分的電流方向逐漸與直導線中電流方向相同，兩者相吸，而上半部分的電流方向逐漸與直導線中電流方向相反，兩者相斥，但下半部分離直導線近，引力大于斥力，彈簧秤示數(shù)增大，C錯誤，D正確。答案BD8．(2014·浙江理綜，20)如圖8甲所示，兩根光滑平行導軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B。垂直于導軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t＝0時刻起，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Im，圖甲中I所示方向為電流正方向。則金屬棒()圖8A．一直向右移動B．速度隨時間周期性變化C．受到的安培力隨時間周期性變化D．受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功解析由F＝IlB可知，安培力隨時間的變化關系與電流隨時間變化關系相同。所以金屬棒先向右勻加速運動，再向右做勻減速運動，然后重復運動，故選項A、B、C均正確；安培力先做正功，后做負功，在一個周期內(nèi)不做功，故選項D錯誤。答案ABC9.長為L的直導體棒a放置在光滑絕緣水平面上，無限長直導線b與a平行放置，導體棒a與力傳感器相連，如圖9所示(俯視圖)，a、b中通有方向相同的恒定電流，其大小分別為Ia、Ib，此時傳感器顯示b對a的作用力為F。現(xiàn)加一個垂直水平面的勻強磁場，磁感應強度大小為B0，力傳感器顯示的作用力大小為2F圖9A．電流Ia在導線b處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為eq\f(F,IbL)，方向豎直向上B．電流Ib在導體棒a處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為B0，方向豎直向下C．所加勻強磁場的磁感應強度方向豎直向下，大小為B0＝eq\f(F,IaL)D．導線b所受合力為零解析因電流Ia在導線b處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小并不是處處相等的，故A錯誤；無限長直導線b的電流Ib在導體棒a處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小處處相等，由右手螺旋定則可知方向垂直水平面向下，因加上勻強磁場后，導體棒a所受安培力由F變?yōu)?F，說明電流Ib在導體棒a處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度與所加勻強磁場的磁感應強度完全一樣，大小為B0，B正確；由磁感應強度的定義可知B0＝eq\f(F,IaL)，C正確；由牛頓第三定律知導體棒a對導線b的作用力也為F，但外加磁場對導線b的作用力無法計算，D錯誤。答案BC三、非選擇題10．(2015·重慶理綜，7)音圈電機是一種應用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動機，如圖10是某音圈電機的原理示意圖，它由一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構成，線圈邊長為L，匝數(shù)為n，磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應強度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場忽略不計。線圈左邊始終在磁場外，右邊始終在磁場內(nèi)，前后兩邊在磁場內(nèi)的長度始終相等，某時刻線圈中電流從P流向Q，大小為I。圖10(1)求此時線圈所受安培力的大小和方向；(2)若此時線圈水平向右運動的速度大小為v，求安培力的功率。解析(1)對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的安培力，由安培力公式得F＝nBIL①由左手定則知方向水平向右(2)安培力的功率為P＝Fv②聯(lián)立①②式解得P＝nBILv③答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv11．(2016·江西上饒月考)如圖11甲所示，在水平地面上固定一對與水平面傾角為α的光滑平行導電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源。將一根質(zhì)量為m的直導體棒ab放在兩軌道上，且與兩軌道垂直。已知軌道和導體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略，通過導體棒的恒定電流大小為I，方向由a到b，圖乙為圖甲沿a→b方向觀察的平面圖。若重力加速度為g，在軌道所在空間加一豎直向上的勻強磁場，使導體棒在軌道上保持靜止。圖11(1)請在圖乙所示的平面圖中畫出導體棒受力的示意圖；(2)求出磁場對導體棒的安培力的大??；(3)如果改變導軌所在空間的磁場方向，試確定使導體棒在軌道上保持靜止的勻強磁場磁感應強度B的最小值的大小和方向。解析(1)如圖所示。(2)根據(jù)共點力平衡條件可知，磁場對導體棒的安培力的