导学教程高考物理总复习 第八章 磁场 第一节 磁场 磁场对电流的作用限时检测 新人教版.doc

磁场 磁场对电流的作用限时检测(限时45分钟，满分100分)一、选择题(每小题6分，共54分)1如图8113所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行。用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度b，在计算机屏幕上显示的大致图象是图8113解析通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，无穷远处磁感应强度为0，所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度b，在计算机屏幕上显示的大致图象是c。答案c2如图8114所示，a、b、c是等边三角形的三个顶点，o是a、b连线的中点。以o为坐标原点，a、b连线为x轴，o、c连线为y轴，建立坐标系。过a、b、c、o四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流。则过o点的通电直导线所受安培力的方向为图8114a沿y轴正方向b沿y轴负方向c沿x轴正方向 d沿x轴负方向答案a3如图8115所示，a为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图。当圆盘高速绕中心轴oo转动时，通电直导线所受安培力的方向是a竖直向上b竖直向下c水平向里d水平向外 图8115答案c4如图8116所示，在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的圆轨道，一重为g的金属导体mn垂直于轨道横截面水平放置，在导体中通入电流i，使导体在安培力的作用下以恒定的速率v从a点运动到c点，设金属导体所在位置的轨道半径与竖直方向的夹角为，安培力的瞬时功率为p，则从a到c的过程中，下列说法正确的是图8116a电流方向从n指向m bicot cpcos dpsin 解析由于安培力方向始终水平向左，根据左手定则知电流方向从m指向n，a错误；因为金属导体mn做匀速圆周运动，所以有gsin f安cos ilbcos ，故itan ，即itan ，b错误；又pf安vcos gvsin ，所以psin ，c错误，d正确。答案d5如图8117所示，条形磁铁放在光滑的斜面上(斜面固定不动)，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，a为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为f1；导线中有电流时，磁铁对斜面的压力为f2，此时弹簧的伸长量减小。则图8117af1f2，a中电流方向向内bf1f2，a中电流方向向外cf1f2，a中电流方向向内df1f2，a中电流方向向外解析由题意知，导线受安培力应如图所示，由左手定则和牛顿第三定律知a正确。答案a6如图8118所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态，在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线p。当p中通以方向向外的电流时图8118a导线框将向左摆动b导线框将向右摆动c从上往下看，导线框将顺时针转动d从上往下看，导线框将逆时针转动解析当p中通以方向向外的电流时，由安培定则可判断出长直导线p产生的磁场方向为逆时针方向，由左手定则可判断出ab所受的安培力方向垂直纸面向外。cd所受的安培力方向垂直纸面向里，从上往下看，导线框将逆时针转动，选项d正确。答案d7 (多选)如图8119所示，质量为m，长为l的导体棒电阻为r，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为e，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为b，其方向与轨道平面成角斜向上方且垂直于导体棒，开关闭合后导体棒开始运动，则图8119a导体棒向左运动b开关闭合瞬间导体棒mn所受安培力为c开关闭合瞬间导体棒mn所受安培力为d开关闭合瞬间导体棒mn的加速度为解析磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力fbil，方向为垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，将向右运动，故a、c错误，b正确。导体棒的合力f合fcos(90)fsin ，由a得a，d正确。答案bd8(多选)如图8120所示，将两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的m、n两小孔中，o为m、n连线中点，连线上a、b两点关于o点对称，导线通有大小相等、方向相反的电流i。已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度bk，式中k是常数，i是导线中的电流。r为点到导线的距离。一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿m、n连线运动到b点，关于上述过程，下列说法正确的是图8120a小球先做加速运动后做减速运动b小球一直做匀速直线运动c小球对桌面的压力先增大后减小d小球对桌面的压力一直在增大解析由安培定则和磁场叠加原理可以判断出在m、n连线上的磁场方向平行桌面向里，所以小球所受洛伦兹力的方向垂直桌面向上，对小球受力分析，受重力、桌面支持力、洛伦兹力3个力作用，小球沿桌面方向不受力，故从a点到b点，小球一直做匀速直线运动，a错误、b正确；由于从a至b合磁感应强度先减小后增大，则小球所受洛伦兹力先减小后增大，桌面对小球的支持力先增大后减小，由作用力与反作用力的关系知小球对桌面的压力先增大后减小，c正确、d错误。答案bc9 (多选)如图8121所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流i时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度b的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是图8121a此过程中磁感应强度b逐渐增大b此过程中磁感应强度b先减小后增大c此过程中磁感应强度b的最小值为d此过程中磁感应强度b的最大值为解析导体棒受重力、支持力、安培力作用而处于平衡状态，当外加匀强磁场的磁感应强度b的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，安培力由沿斜面向上转至竖直向上，导体棒受力的动态变化如图所示，则由图知安培力逐渐增大，即此过程中磁感应强度b逐渐增大，a对、b错；刚开始安培力f最小，有sin =，所以此过程中磁感应强度b的最小值为，c对；最后安培力最大，有f=mg，即此过程中磁感应强度b的最大值为，d错。答案ac二、计算题(共46分)10 (13分)(2016太原检测)粗细均匀的直导线mn的两端悬挂在两根相同的轻质弹簧下边，mn恰好在水平位置(如图8122)。已知mn的质量m10 g，mn的长度l49 cm，沿水平方向与mn垂直的匀强磁场的磁感应强度b0.5 t。(取g9.8 m/s2)图8122(1)要使两根弹簧能处于自然状态，既不被拉长，也不被压缩，mn中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)若导线中有从m到n方向的、大小为0.2 a的电流通过时，两根弹簧均被拉长了x1 mm，求弹簧的劲度系数。(3)当由n到m方向通过0.2 a的电流时，两根弹簧被拉长多少？解析(1)只有mn受到的安培力方向竖直向上且等于mn的重力时，两根弹簧才能处于自然状态。根据左手定则，mn中的电流方向应由m到n，电流的大小由mgbil求得i a0.4 a。(2)导线中通过由m到n方向的电流时，受到竖直向上的安培力作用，被拉长的两根弹簧对mn有竖直向上的拉力，mn受到竖直向下的重力，平衡时有：bi1l2kxmg可得弹簧的劲度系数k n/m24.5 n/m。(3)当电流方向由n向m时，mn所受安培力竖直向下，平衡时有：2kxmgbi2l由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度x m0.003 m。答案(1)0.4 a方向是m到n(2)24.5 n/m (3)0.003 m11 (15分)如图8123甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源。将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直。已知通过导体棒的恒定电流大小为i，方向由a到b，图乙为图甲沿ab方向观察的平面图。若重力加速度为g，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止。图8123(1)请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图；(2)求出磁场对导体棒的安培力的大小；(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度b的最小值的大小和方向。解析(1)如图所示(2)根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小f安mgtan (3)要使磁感应强度最小，则要求安培力最小。根据受力情况可知，最小安培力f安minmgsin ，方向平行于轨道斜向上所以最小磁感应强度bmin根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上。答案见解析12(18分)如图8124所示，水平导轨间距为l0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m1 kg，电阻r00.9 ，与导轨接触良好；电源电动势e10 v，内阻r0.1 ，电阻r4 ；外加匀强磁场的磁感应强度b5 t，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角53；ab与导轨间的动摩擦因数为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g10 m/s2，ab处于静止状态。已知sin 530.8，cos 530.6。求：图8124(1)通过ab