物理大一輪復習題組層級快練第九單元磁場作業(yè)9

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精題組層級快練（三十九)一、選擇題1。(2016·北京)中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南，然常微偏東，不全南也．”進一步研究表明,地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖．結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是(）A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用答案C解析根據(jù)“則能指南，然常微偏東，不全南也”知，選項A正確．由圖可知地磁場的南極在地理北極附近,選項B正確．由圖可知在兩極附近地磁場與地面不平行，選項C不正確．由圖可知赤道附近的地磁場與地面平行，射向地面的帶電宇宙粒子運動方向與磁場方向垂直，會受到磁場力的作用，選項D正確．2.(2016·上海)如圖,一束電子沿z軸正向流動，則在圖中y軸上A點的磁場方向是（)A．＋x方向 B．－x方向C．＋y方向 D．－y方向答案A解析據(jù)題意，電子流沿z軸正向流動，電流方向沿z軸負向，由安培定則可以判斷電流激發(fā)的磁場以z軸為中心沿順時針方向（沿z軸負方向看)，通過y軸A點時方向向外，即沿x軸正向,則選項A正確．3．（2015·江蘇）如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應強度，下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長NM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),若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()答案A解析由題意知，當處于磁場中的導體，受安培力作用的有效長度越長，根據(jù)F＝BIL知受安培力越大,越容易失去平衡,由圖知A項中導體的有效長度最大，所以A項正確．4.如圖所示，現(xiàn)有四條完全相同的垂直于紙面放置的長直導線，橫截面分別位于一正方形abcd的四個頂點上,直導線分別通有方向垂直于紙面向里、大小分別為Ia＝I，Ib＝2I，Ic＝3I,Id＝4I的恒定電流．已知通電長直導線周圍距離為r處磁場的磁感應強度大小為B＝keq\f(I,r)，式中常量k〉0,I為電流大小．忽略電流間的相互作用，若電流Ia在正方形的幾何中心O點處產(chǎn)生的磁感應強度大小為B，則O點處實際的磁感應強度的大小及方向為()A．2eq\r（2）B,方向由O點指向ad中點B．2eq\r(2）B，方向由O點指向ab中點C．10B，方向垂直于紙面向里D．10B，方向垂直于紙面向外答案A解析由題意，直導線周圍某點的磁感應強度的大小與電流的大小成正比,與距直導線的距離成反比．應用安培定則并結(jié)合平行四邊形定則,可知A選項正確．5．（2017·南寧模擬)如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導軌間接有電源,電動勢為E，導軌平面與水平面間的夾角θ＝30°。金屬桿ab垂直于導軌放置，導軌與金屬桿接觸良好，整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中,當磁場方向垂直導軌平面向上時,金屬桿ab剛好處于靜止狀態(tài)．要使金屬桿能沿導軌向上運動,可以采取的措施是（）A．增大磁感應強度BB．調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流增大C．增大導軌平面與水平面間的夾角θD．將電源正負極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變答案AB解析對金屬桿受力分析如圖所示，沿導軌方向eq\f(BEd,R）－mgsinθ＝0,若想讓金屬桿向上運動，則eq\f(BEd,R)增大，選項A、B正確；若增大θ,則mgsinθ增大，選項C錯誤；若電流反向，則金屬桿受到的安培力反向，選項D錯誤．6.有半徑為R的導電圓環(huán)處于某一發(fā)散的磁場中，其環(huán)面的對稱軸MN為豎直方向，該磁場中與圓環(huán)相交的磁感線反向延長后交于對稱軸上的某點,磁感線與對稱軸成θ角，圓環(huán)上各點的磁感應強度B大小相等，若圓環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則（）A．導電圓環(huán)所受的安培力的方向豎直向下B．導電圓環(huán)所受的安培力的方向豎直向上C．導電圓環(huán)所受的安培力的大小為2BIRD．導電圓環(huán)所受的安培力的大小為2πBIRsinθ答案BD解析將導線分成小的電流元,任取一小段電流元為對象，把磁場分解成水平方向和豎直方向的兩個分量，則豎直方向的分磁場產(chǎn)生的安培力的合力為零，水平方向的分磁場產(chǎn)生的安培力為F＝B水IL＝2πBIRsinθ，方向為豎直向上，選項B、D正確．7.如圖所示,空間中存在一勻強磁場，將長度為L的直導線放置在y軸上，當通以大小為I、沿y軸負方向的電流后，測得其受到的安培力大小為F,方向沿x軸正方向．則關(guān)于磁感應強度的方向和大小，說法正確的是（）A．只能沿x軸正方向B．可能在xOy平面內(nèi)，大小為eq\f(2F,IL)C．可能在xOz平面內(nèi)，大小為eq\f(2F，IL)D．可能在yOz平面內(nèi)，大小為eq\f（2F,IL)答案D解析電流I沿y軸負方向，安培力大小為F，沿x軸正方向，若B＝eq\f(2F，IL)，則B與I不垂直，但要求B的兩個分量,一個沿z軸正向，一個平行y軸，那只能在yOz平面內(nèi)，選項D正確，選項A、B、C錯誤．8。如圖所示，兩平行的粗糙金屬導軌水平固定在勻強磁場中,磁感應強度為B，導軌寬度為L,一端與電源連接．一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導軌放置并接觸良好,金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r（3），3）,在安培力的作用下，金屬棒以速度v0向右勻速運動，通過改變磁感應強度的方向，可使流過導體棒的電流最小，此時磁感應強度的方向與豎直方向的夾角為（）A．37° B．30°C．45° D．60°答案B解析本題考查通電導體棒在磁場中的平衡問題．由題意對棒受力分析，設磁感應強度的方向與豎直方向成θ角,則有BILcosθ＝μ（mg－BILsinθ)整理得BIL＝eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)電流有最小值，就相當于安培力有最小值，最后由數(shù)學知識解得：θ＝30°，則選項A、C、D錯誤，選項B正確．9.如圖所示，質(zhì)量為m的導體棒ab垂直圓弧形金屬導軌MN、PQ放置，導軌下端接有電源，導體棒與導軌接觸良好，不計一切摩擦．現(xiàn)欲使導體棒靜止在導軌上,則下列方法可行的是()A．施加一個沿ab方向的勻強磁場B．施加一個沿ba方向的勻強磁場C．施加一個豎直向下的勻強磁場D．施加一個豎直向上的勻強磁場答案C解析施加一個沿ab方向的勻強磁場或ba方向的勻強磁場，導體棒都不受安培力,不可能靜止在導軌上,則選項A、B錯誤；由b看向a時，施加一個豎直向下的勻強磁場，由左手定則可知導體棒所受安培力方向水平向右,可能靜止在導軌上，則選項C正確；由b看向a時，施加一個豎直向上的勻強磁場，由左手定則可知，導體棒所受安培力方向水平向左,不可能靜止在導軌上,則選項D錯誤．10．如圖甲所示，電流恒定的通電直導線MN，垂直平放在兩條相互平行且足夠長的水平光滑導軌上，電流方向由M指向N,在兩導軌間存在著豎直磁場,取垂直紙面向里的方向為磁感應強度的正方向，當t＝0時導線恰好靜止，若磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化，則下列說法正確的是()A．在最初的一個周期內(nèi)，導線在導軌上做往復運動B．在最初的一個周期內(nèi)，導線一直向左運動C．導線一直做加速度不變的勻加速直線運動D．在最初的半個周期內(nèi)，導線的速度先增大后減小答案AD解析由安培力的表達式F＝BIL結(jié)合題圖乙可知，安培力F在一個周期內(nèi)隨磁感應強度B的變化而變化，在前eq\f(1,4)周期內(nèi),安培力F大小方向均不變,加速度大小方向均不變，由于初速度為零，所以導線在水平方向上向右做勻加速直線運動;在eq\f（1，4)周期到eq\f（1,2）周期內(nèi),磁場方向改變，安培力方向改變,加速度方向改變，速度減小,至eq\f(1，2)周期時速度減小到零，所以選項D正確；而后在eq\f（1,2)周期到eq\f(3，4)周期內(nèi)，導線MN反向加速,在一個周期結(jié)束時又回到原來的位置，即做往復運動，所以選項A正確，選項B、C錯誤．11．如圖甲所示,一個條形磁鐵P固定在水平桌面上，以P的右端點為原點，中軸線為x軸建立一維坐標系．一個靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，設Q與x軸之間的夾角為θ。實驗測得sinθ與x之間的關(guān)系如圖乙所示．已知該處地磁場方向水平，磁感應強度大小為B0。下列說法正確的是()A．P的右端為S極B．P的中軸線與地磁場方向垂直C．P在x0處產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0D．x0處合磁場的磁感應強度大小為2B0答案BC解析當x趨向無窮大時,小磁針所指的方向為地球的磁場的方向，所以根據(jù)題圖可知，x趨向無窮大時，sinθ趨向1，則θ趨向90°，即小磁針的方向與x的方向垂直，所以x的方向為向東．當x非常小時,小磁針的N極沿x方向，即向東．由題圖可知，開始時N背離O點,所以O點處的磁極是N極，故選項A錯誤；由以上的分析可知，P的中軸線沿東西方向,與地磁場方向垂直,故選項B正確；由乙圖可知，x0處sinθ＝eq\f（\r（2）,2)，則θ＝45°,P在x0處產(chǎn)生的磁感應強度大小BP，tan45°＝eq\f(B0,BP),所以BP＝B0,故選項C正確；x0處合磁場的磁感應強度大小為B＝eq\f(B0，sin45°)＝eq\r（2）B0，故選項D錯誤．12。如圖所示,有兩根長為L、質(zhì)量為m的細導體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x。當兩細棒中均通以電流強度為I的同向電流時,a恰能在斜面上保持靜止,則b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度的說法錯誤的是（）A．方向向上B．大小為eq\f（\r(2）mg，2IL）C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應強度，可使b上移D．若使b下移，a將不能保持靜止答案B解析由安培定則可知選項A正確．由mgsin45°＝BILcos45°知B＝eq\f(mgsin45°,ILcos45°）＝eq\f（mg，IL），選項B錯誤．若要使B最小，B應在垂直斜面向上的方向上,所以選項C、D正確．二、非選擇題13。如圖所示，在磁感應強度B＝1。0T，方向豎直向下的勻強磁場中，有一個與水平面成θ＝37°角的導電滑軌,滑軌上放置一個可自由移動的金屬桿ab。已知接在滑軌中的電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計．a(chǎn)b桿長L＝0.5m，質(zhì)量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計．求：要使ab桿在滑軌上保持靜止,滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化？（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8,可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力解析分別畫出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析圖,如圖所示．當ab桿恰好不下滑時,如圖甲所示．由平衡條件得沿斜面方向mgsinθ＝μFN1＋F安1cosθ垂直斜面方向FN1＝mgcosθ＋F安1sinθ而F安1＝Beq\f（E，R1）L,解得R1＝5Ω。當ab桿恰好不上滑時，如圖乙所示．由平衡條件得沿斜面方向mgsinθ＋μFN2＝F安2cosθ垂直斜面方向FN2＝mgcosθ＋F安2sinθ而F安2＝Beq\f（E,R2）L，解得R2＝3Ω。所以，要使ab桿保持靜止,R的取值范圍是3Ω≤R≤5Ω。14.如圖所示為一電流表的原理示意圖．質(zhì)量為m的勻質(zhì)細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連,絕緣彈簧勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外．與MN的右端N連接一絕緣輕指針可指示標尺上的讀數(shù),MN的長度大于ab。當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流大?。?1）當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量是多少?(重力加速度為g）（2）若要電流表正常工作，MN的哪一端應與電源正極相接？（3)若k＝2.0N/m，ab＝0。20m，cb＝0。050m，B＝(4)若將量程擴大2倍，磁感應強度應變?yōu)槎啻?？答案?）eq\f（mg，k）(2)M端（3）2。5A（4)0。10T解析(1)設當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為Δx，則