2020届高考物理总复习第九章磁场核心素养提升练二十五9.1磁场及其对电流的作用含解析新人教版.docx

磁场及其对电流的作用(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，14题为单选题，5题为多选题)1.磁铁的磁性变弱，需要充磁。充磁的方式有两种，图甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是(充磁时应使外加磁场与磁铁的磁场方向相同)()A.a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极B.a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极C.a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极D.a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极【解析】选B。甲图中，因磁铁在螺线管的内部，应使螺线管内磁感线方向从右向左(左端是N极，右端是S极)，由安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；乙图中，同理可知，右端是螺线管N极，左端是S极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，B选项正确。2.一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁铁静止时弹簧的伸长量为x0，将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在a、b、c位置时，弹簧的伸长量分别为xa、xb、xc，已知a、b、c三点的连线与斜面平行，且b点在条形磁铁的正中央。则下列正确的是()A.x0=xa=xb=xcB.x0xaxbxcC.xax0=xbxcD.xaxbxcx0【解析】选C。由于条形磁铁的磁感线在外部是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在a处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示，由左手定则可判断导线在a点受斜向右下方的安培力Fa，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力Fa的方向是斜向左上方，Fa有沿斜面向下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量增大；同理可知导线在b点时弹簧的伸长量不变；同理可知导线在c点时弹簧的伸长量减小，则xax0=xbxc，C正确。3.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡。由此可知()A.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为B.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为C.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为D.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为【解析】选B。因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以开始时安培力竖直向下，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里。电流反向前，有m1g=m2g+m3g+NBIL，其中m3为线圈质量。电流反向后，有m1g=m2g+m3g+mg-NBIL。两式联立可得B=，故选B。4.(2019武汉模拟)如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方向所夹的锐角为45。将一个金属圆环ab置于磁场中，圆环的圆心为点O，半径为r，两条半径Oa和Ob相互垂直，且Oa沿水平方向。当圆环中通以电流I时，圆环受到的安培力大小为()A.BIrB.BIrC.BIrD.2BIr【解析】选A。圆环受到的安培力大小等效为ab连线的长度电流受到的安培力，ab连线的长度为r，则F=BIr=BIr，选项A正确。5.三根在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法中正确的是()A.B1=B2B3B.B1=B2=B3C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D.a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里【解析】选A、C。a、b、c三处的磁感应强度是三根导线所产生的磁感应强度的叠加。根据安培定则可判断出左、右两根导线在a处的磁场方向相反，因为距离相等，所以磁感应强度大小相等，所以左、右两根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度等于下面导线在该处产生的磁感应强度，所以a处的磁感应强度方向垂直于纸面向外。同理可知b处的磁感应强度等于右面的导线在该处产生的磁感应强度，所以b处的磁感应强度方向也垂直于纸面向外，三根导线在c处产生的磁场方向均是垂直于纸面向里，所以合磁感应强度方向垂直于纸面向里，所以B1=B2(F2+mg)，则加速度方向向上，由F1-(F2+mg)=ma，解得a=-g，选项C正确，B错误；若F1(F2+mg)，则加速度方向向下，由(F2+mg)-F1=ma，解得a=g-，选项D错误。12.(15分)“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L=0.2 m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1102 T。“电磁炮”弹体总质量m=0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R=0.4 。可控电源的内阻r=0.6 ，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I=4103 A，不计空气阻力。求：(1)弹体所受安培力大小。(2)弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长？(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量。【解析】(1)在导轨通有电流I时，弹体作为导体受到磁场施加的安培力为F=BIL=1004 0000.2 N=8104 N。(2)由动能定理Fx=mv2弹体从静止加速到4 000 m/s，轨道至少要x= m=20 m。(3)由F=ma得a= m/s2=400 000 m/s2，由v=at得t= s=0.01 s，发射过程产生的热量Q=I2(R