（江蘇專用）高考物理總復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（二十四）磁場的描述 磁場對電流的作用-人教版高三物理試題

課時跟蹤檢測(二十四)磁場的描述磁場對電流的作用一、單項(xiàng)選擇題1.(2014·深圳期末)指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時，其N極指向如圖1虛線(南北向)所示，若某一條件下該指南針靜止時N極指向如圖實(shí)線(N極北偏東向)所示。則以下判斷正確的是()圖1A．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通有東向西的電流B．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通有西向東的電流C．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流D．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有南向北的電流2.(2014·宿遷模擬)如圖2所示，無限長導(dǎo)線，均通以恒定電流I。直線部分和坐標(biāo)軸接近重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場，則圖3中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖2中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是()圖2圖33.(2014·濟(jì)寧模擬)如圖4，M、N、P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，∠MOP＝60°。在M、N處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1。若將M處的長直導(dǎo)線移至P處，則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽2，則B2與B1之比為()圖4A．1∶2 B．2∶1C.eq\r(3)∶1 D.eq\r(3)∶24．(2014·全國卷Ⅰ)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D．將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?．(2014·上海二模)如圖5所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c，長度關(guān)系為c最長，b最短，將c彎成一直徑與b等長的半圓，將裝置置于向下的勻強(qiáng)磁場中，在接通電源后，三導(dǎo)體棒中有等大的電流通過，則三棒受到安培力的大小關(guān)系為()圖5A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝FcC．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc6．(2014·上海高考)如圖6，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，面積為S的矩形剛性導(dǎo)線框abcd可繞過ad邊的固定軸OO′轉(zhuǎn)動，磁場方向與線框平面垂直。在線框中通以電流強(qiáng)度為I的穩(wěn)恒電流，并使線框與豎直平面成θ角，此時bc邊受到相對OO′軸的安培力力矩大小為()圖6A．ISBsinθ B．ISBcosθC．eq\f(ISB,sinθ) D．eq\f(ISB,cosθ)二、多項(xiàng)選擇題7．(2014·海南高考)如圖7，兩根平行長直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為eq\f(l,2)、l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是()圖7A．a(chǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大B．b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C．a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D．b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零8.(2014·江西省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖8所示，一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交，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)。若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法正確的是()圖8A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢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2πBIRsinθ9．(2012·海南高考)圖9中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b和導(dǎo)軌兩端e、f分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導(dǎo)軌上滑動。下列說法正確的是()圖9A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動10.如圖10所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列說法中正確的是()圖10A．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大B．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大C．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)D．此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為eq\f(mgtanα,IL)三、非選擇題11.如圖11所示，MN是一根長為l＝10cm，質(zhì)量m＝50g的金屬棒，用兩根長度也為l的細(xì)軟導(dǎo)線將導(dǎo)體棒MN水平吊起，使導(dǎo)體棒處在B＝eq\f(1,3)T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，未通電流時，細(xì)導(dǎo)線在豎直方向，通入恒定電流后，金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的最大偏角θ＝37°，求金屬棒中恒定電流的大小。圖1112.水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L＝0.2m，接有電源電動勢E＝3V，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計。勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T。導(dǎo)體棒ab的電阻R＝6Ω，質(zhì)量m＝10g，垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好，求合上開關(guān)的瞬間。圖12(1)金屬棒受到安培力的大小和方向；(2)金屬棒的加速度。答案1．選C若某一條件下該指南針靜止時N極指向題圖實(shí)線(N極北偏東向)所示，則有一指向東方的磁場，由安培定則，可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流，選項(xiàng)C正確。2．選A由題意可知，題圖2中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段在O點(diǎn)的磁場大小2倍，方向垂直紙面向里；對A項(xiàng)，根據(jù)右手螺旋定則可知，左上段與右下段的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加為零，則剩余的兩段通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場大小是其中一段的在O點(diǎn)磁場的2倍，且方向垂直紙面向里，故A正確；同理，對B項(xiàng)，四段通電導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁場是其中一段在O點(diǎn)的磁場的4倍，方向是垂直向里，故B錯誤；由上分析可知，對C項(xiàng)，右上段與左下段產(chǎn)生磁場疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁場也為零，故C錯誤；與C選項(xiàng)分析相同，對D項(xiàng)，四段在O點(diǎn)的磁場是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場的2倍，方向垂直紙面向外，故D錯誤。3．選D依題意，每根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為eq\f(B1,2)，方向豎直向下，則當(dāng)M移至P點(diǎn)時，O點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為：B2＝2×eq\f(B1,2)×cos30°＝eq\f(\r(3),2)B1，則B2與B1之比為eq\r(3)∶2。4．選B根據(jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流I和磁場B確定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A錯誤，B正確；當(dāng)電流I的方向平行于磁場B的方向時，直導(dǎo)線受到的安培力為零，當(dāng)電流I的方向垂直于磁場B的方向時，直導(dǎo)線受到的安培力最大，可見，安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，C錯誤；如圖所示，電流I和磁場B垂直，直導(dǎo)線受到的安培力F＝BIL，將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，分段研究導(dǎo)線受到的安培力，電流I和磁場B垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導(dǎo)線受到的安培力的合力為F′＝eq\f(\r(2),2)BIL，D錯誤。5．選D設(shè)a、b兩棒的長度分別為La和Lb，c的直徑為d。由于導(dǎo)體棒都與勻強(qiáng)磁場垂直，則：a、b三棒所受的安培力大小分別為：Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；c棒所受的安培力與長度為直徑的直棒所受的安培力大小相等，則有：Fc＝BId；因?yàn)長a＞d，則有：Fa＞Fb＝Fc。6．選A根據(jù)左手定則，可知通電導(dǎo)線受到的安培力沿豎直方向向上，大小為F＝BILbc，此力到轉(zhuǎn)軸的力臂為Labsinθ；力矩為：M＝FLabsinθ＝SBIsinθ，A項(xiàng)正確。7．選AD根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場，利用右手螺旋定則，可知b處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，兩導(dǎo)線分別在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于在c處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加都是同向疊加，選項(xiàng)A、D正確。8．選ABD若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(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，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，選項(xiàng)A、B、D正確，C錯誤。9．選BD若a接正極，b接負(fù)極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向上，若e接正極，f接負(fù)極，由左手定則可判斷金屬桿所受安培力方向向左，故向左滑動；若e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動，A錯誤，B正確。若a接負(fù)極，b接正極，則電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向下，若e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動，C錯誤，D正確。10．選AC導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，A對、B錯；剛開始安培力F最小，有sinα＝eq\f(F,mg)，所以此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)，C對；最后安培力最大，有F＝mg，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為eq\f(mg,IL)，D錯。11．解析：金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的過程中，受重力mg、導(dǎo)線拉力FT、安培力F共三個力的作用，其中導(dǎo)線的拉力不做功，由動能定理得：WF＋WG＝0其中WF＝Flsinθ＝BIl2sinθ，WG＝－mgl(1－cosθ)金屬棒