（讲练测）高考物理一轮复习 专题37 磁场的描述 磁场对通电导线的作用力（测）（含解析）.doc

专题37 磁场的描述 磁场对通电导线的作用力（测）【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1下列说法正确的是： （ ）a电场线和磁感线都是电场和磁场中客观存在的曲线b电场对放入其中的电荷一定有力的作用，磁场对放入其中的通电直导线也一定有力的作用c在公式中，f与e的方向不是相同就是相反d由公式知， f越大，通电导线所在处的磁感应强度一定越大【答案】c【名师点睛】此题是关于电场及磁场的基本概念的考查；要知道电场强度、磁感应强度以及电场线和磁场线都是用来描述电场和磁场的方法；但是电场线和磁感线是假想的曲线，不是真实存在的；电场强度的公式和磁感应强度的公式都是比值定义法.2如图所示，在通电螺线管的周围和内部分别放置了四个相同的小磁针a、b、c、d，图中表示它们静止时n极（阴影部分）的指向，其中正确的是： （ ）aa bb cc dd【答案】a【解析】应用右手螺旋定则先判断出通电螺线管的磁场的方向，然后再根据磁体之间的相互作用的关系判定小磁针的方向即可解：电流的方向在电源外由正极流向负极，所以螺旋管的磁场的方向为外侧向下，由右手螺旋定则可知，螺旋管内部的磁场的方向向右，螺旋管的两极附近的磁场的方向也向右，所以bcd三处的小磁针的n极应向右结合图可知，bcd三个小磁针的方向都错误在通电螺线管的上方，磁场的方向与螺线管内部的磁场方向相反，为向左，所以小磁针的n极向左，所以小磁针a的方向是正确的所以选项a正确，bcd错误.【名师点睛】该题考查常见的磁场中通电螺线管的磁场的方向，会应用右手螺旋定则即可正确解答3有关磁场的下列叙述，正确的是： （ ）a磁感线越密的地方磁感应强度越大，磁通量也越大b顺着磁感线的方向，磁感应强度越来越小c安培力的方向一定与磁场方向垂直d在回旋加速器中，磁场力使带电粒子的速度增大【答案】c【名师点睛】该题考查到磁场的知识点比较多，解决本题的关键知道与磁通量相关的因素，以及知道磁感线和电场线的相同点和不同点，基础题4如图所示，在“研究影响通电导体所受磁场力的因素”的实验中，要使导体棒的悬线向右的摆角增大，以下操作中可行的是： （ ）a增大导体棒中的电流b减少磁铁的数量c颠倒磁铁磁极的上下位置d改变导体棒中的电流方向【答案】a【名师点睛】解决本题的关键掌握安培力的大小公式，知道安培力的大小跟哪些因素有关，注意左手定则的应用5如图所示的等臂天平可用来测定磁感应强度天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共n匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面当线圈中通有电流i（方向如图）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，天平重新平衡由此可知： （ ）a磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为b磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为c磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为d磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为【答案】d【解析】天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小由题可知b的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边多了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码则有mg=2nbil，所以b=故abc错误，d正确。【名师点睛】解决本题的关键掌握安培力方向的判定即利用好左手定则即可，以及会利用力的平衡去求解问题。6如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的m、n两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流a、o、b在m、n的连线上，o为mn的中点，c、d位于mn的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是： （ ）ao点处的磁感应强度为零ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同da、c两点处磁感应强度的方向不同【答案】c【名师点睛】解决本题的关键掌握右手安培定则判断电流与其周围磁场方向的关系，会根据平行四边形定则进行合成。7如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为b=0.1t，玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m，电源的电动势为e=3v，内阻r=0.1，限流电阻r0=4.9，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为r=0.9，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5v，则： （ ）a由上往下看，液体做顺时针旋转b液体所受的安培力大小为c闭合开关10s，液体具有的热能是4.5jd闭合开关后，液体电热功率为0.081w【答案】d【名师点睛】在电源外部，电流由正极流向负极；由左手定则可以判断出导电液体受到的安培力方向，从而判断出液体的旋转方向；根据闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流值，然后根据安培力的公式计算安培力的大小，根据焦耳定律计算热功率，从而即可求解。8如图所示，长为2l的直导线拆成边长相等、夹角为60的v形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为b，当在该导线中通以大小为i的电流时，该v形通电导线受到的安培力大小为： （ ）a0 b0.5bil cbil d2bil【答案】c【解析】根据左手定则可得两根直导线受到的安培力都是垂直导线斜向上，故两安培力的夹角为120，根据力的合成可得两力的合力为，故c正确；【名师点睛】由安培力公式进行计算，注意式中的l应为等效长度9如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度。位于纸面内的细直导线，长，通有的恒定电流，当导线与成夹角时，发现其受到的安培力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度的大小可能为： （ ）a b c d【答案】acb考点：安培力【名师点睛】知道通电导线与磁场平行时导线所受磁场力为零是正确解题的关键；当磁场的方向与电流的方向平行时，则导体棒所受的安培力为零，通过平行四边形定则定则确定另一匀强磁场的磁感应强度大小可能值。10.两根长直导线a、b平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中o点为两根导线ab连线的中点，m、n为ab的中垂线上的两点且与a、b等距，两导线中通有等大、同向的恒定电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度b的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法中正确的是：（ ）am点和n点的磁感应强度大小相等，方向相同bm点和n点的磁感应强度大小相等，方向相反c在线段mn上各点的磁感应强度都不可能为零d若在n点放一小磁针，静止时其北极垂直mn向上。【答案】bd【解析】根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通电导线在mn两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，m点和n点的磁感应强度大小相等，m点磁场向下，n点磁场向上，方向相反故a错误，b正确；当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度为零，则知o点的磁感应强度为零，故c错误；若在n点放一小磁针，静止时其北极垂直mn指向上，故d正确故选bd考点：磁场的叠加；右手定则【名师点睛】本题考查安培定则和平行四边定则的综合应用，注意安培定则的用右手明确小磁针n极受力方向即为磁场方向。11在如图所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力f方向的是： （ ）abcd【答案】ad【名师点睛】正确应用左手定则是解答本题的关键，在应用时为防止手忙脚乱，可以先让四指和电流方向一致，然后通过旋转手让磁感线穿过手心，从而进一步确定大拇指的指向即安培力方向12如图所示，在通电螺丝管内部的小磁针静止时n极指向右端，则下列说法中正确的是： （ ）a根据异名磁极相吸引，b端为螺线管的s极b螺线管的b端为n极，a端为s极c通电螺丝管内部的磁场方向向右d电源d端为正极，c端为负极【答案】bc【解析】通电螺丝管内部的小磁针静止时n极指向右端，说明通电螺丝管内部磁场方向指向右方，b端为螺线管的n极，a项说法不正确；同理b项说法正确；同理c项说法正确；由安培定则有用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的n极，由此可知电源c端为正极，故d项说法错误；应选bc。【名师点睛】安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则（表述一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；通电螺线管中的安培定则（表述二）：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的n极。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1t，方向垂直于纸面向里：弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12v的电池相连，电路总电阻为2。已知开关断开时两弹簧的伸长度均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm。重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。【答案】【名师点睛】在闭合前，导体棒处于平衡状态，在闭合后，根据闭合电路的欧姆定律求的电流，根据求的安培力，由共点力平衡求的质量。14（10分）如图所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6102 kg的通电直导线，电流i1 a，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 t，方向竖直向上的磁场中设t0时，b0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？【答案】5 s.【解析】斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示由平衡条件【名师点睛】此题是关于物体的平衡及安培力的计算的考查；解题的关键是画出导体的受力图，用左手定则判断安培力的方向，然后结合平衡知识列出方程进行解答；此题是基础题，考查学生基本公式的应用能力.15（15分）如图所示，水平导轨间距为l=0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m=l kg，电阻r0=0.9，与导轨接触良好；电源电动势e=10v，内阻r=0.1，电阻r=4；外加匀强磁场的磁感应强度b=5t，方向垂直于ab，与导轨平面成=53角；ab与导轨间动摩擦因数为=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g=10m/s2，ab处于静止状态已知sin53=0.8，cos53=0.6求：（1）通过ab的电流大小和方向（2）ab受到的安培力大小和方向（3）重物重力g的取值范围【答案】（1）通过ab的电流大小为2a，方向由a向b（2）ab受到的安培力大小为5n（3）重物重力g的取值范围为0.5ng7.5n【解析】（1）由闭合电路的欧姆定律可得，通过ab的电流i=2a，方向：由a到b；（2）ab受到的安培力：f=bil=520.5=5n；（3）ab受力如图所示，最大静摩擦力：fmax=（mgfcos53）=3.5n由平衡条件得：当最大静摩擦力方向向右时：t=fsin53fmax=0.5n，当最大静摩擦力方向向左时：t=fsin53+fmax=7.5n由于重物平衡，故：t=g则重物重力的取值范围为：0.5ng7.5n；【名师点睛】（1）由闭合电路的欧姆定律可以求出通过ab的电流，根据电路图可以判断出电流方向（2）由安培力公式可以求出安培力大小（3）由平衡条件求出重力的取值范围。16（15分）如图所示，两平行金属导轨间的距离l=040m，金属导轨所在的平面与水平面夹角=37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度b=050t、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势e=45v、内阻r=050的直流电源现把一个质量m=0040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接