【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第八章 第1讲 磁场及其对电流的作用课时提能演练 新人教版(1).docVIP

磁场及其对电流的作用(45分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题只有一个选项正确)1.(2014深圳模拟)指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时,其n极指向如图虚线(南北向)所示。若某一条件下该指南针静止时n极指向如图实线(n极东偏北向)所示。则以下判断正确的是()a.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由东向西的电流b.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由西向东的电流c.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流d.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由南向北的电流【解析】选c。若某一条件下该指南针静止时n极指向如图实线(n极东偏北向)所示,则有一指向东方的磁场,由安培定则,可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流,选项c正确。2.两个完全相同的通电圆环a、b的圆心o重合、圆面相互垂直,通电电流相同,电流方向如图所示,设每个圆环在其圆心o处独立产生的磁感应强度为b0,则o处的磁感应强度大小为()a.0b.2b0c.2b0d.无法确定【解析】选c。由安培定则可知a在圆心处产生的磁感应强度垂直于纸面向里,b在圆心处产生的磁感应强度竖直向下,两者垂直,所以合磁感应强度大小b=b02+b02=2b0,c选项正确。【变式备选】如图所示,a和b为两根互相平行的长直导线,通以同方向等大电流,虚线c为在a和b所确定的平面内与a、b等距的直线,则下列说法正确的是()a.两导线间的空间不存在磁场b.虚线c处磁感应强度为零c.a、c间磁感应强度垂直纸面向外d.c、b间磁感应强度垂直纸面向里【解析】选b。由安培定则可知,在a、b之间,a中电流产生的磁场方向垂直纸面向里,b中电流产生的磁场方向垂直纸面向外,在c处两磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,则合磁场的磁感应强度为零,a、c之间磁感应强度向里,b、c之间磁感应强度向外,故b正确,a、c、d错误。3.为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流i引起的。在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是()【解析】选b。由于地磁场的北极在地理南极附近,由安培定则可知,安培假设中环形电流方向如b图所示,故a、c、d错,b正确。4.(2014晋江模拟)已知长直通电导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与该导线中的电流成正比,与该点到导线的距离成反比。如图所示,a、b、c、d四根长直通电导体棒平行放置,它们的横截面构成一个正方形,o为正方形的中心,a、b、d中电流方向垂直纸面向里,c中电流方向垂直纸面向外,电流大小满足:ia=ic=idib,则关于a、b、c、d长直通电导体棒在o点产生合磁场的方向可能是()a.由o点指向aob区域b.由o点指向boc区域c.由o点指向cod区域d.由o点指向aod区域【解析】选d。a、c两根长直通电导体棒在o点产生合磁场的方向由o指向d;b、d两根长直通电导体棒在o点产生合磁场的方向由o指向a;a、b、c、d四根长直通电导体棒在o点产生合磁场的方向可能是由o点指向aod区域,选项d正确。5.已知地磁场的水平分量为b,利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度,如图所示为测定通电线圈中央一点的磁感应强度的实验,实验方法:先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内,中央放一枚小磁针,n极指向北方;给线圈通电,此时小磁针n极指北偏东角后静止,由此可以确定线圈中电流方向(由东向西看)与线圈中央的合磁感应强度分别为()a.顺时针;bcosb.顺时针;bsinc.逆时针;bcosd.逆时针;bsin【解析】选c。由于合磁场的方向北偏东角,地磁场的水平分量为b向北,根据平行四边形定则,线圈中央的合磁感应强度大小为bcos,通电线圈中央一点的磁场水平向东,结合安培定则,可判断线圈中电流方向(由东向西看)为逆时针方向,c正确。6.(2013上海高考)如图,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像是()【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:(1)离电流越远,磁感应强度越弱;(2)通电螺线管两端磁性最强,中间最弱。【解析】选c。通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小,两端磁感应强度最大,沿两端往外磁感应强度减小,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像是c。7.如图所示,电流从a点分两路通过环形支路再汇合于b点,已知两个支路的金属材料相同,但截面积不相同,上面部分的截面积较大,则环形中心o处的磁感应强度方向是()a.垂直于环面指向纸内b.垂直于环面指向纸外c.磁感应强度为零d.斜向纸内【解析】选a。两个支路在o处的磁感应强度方向均在垂直于圆环方向上,但上面支路的电流大,在o处的磁感应强度较大,故叠加后应为垂直于纸面向内,a正确。8.(2014龙岩模拟)如图所示,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5g的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平,在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线oo垂直于线圈平面且通过其圆心o,测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5t,方向与竖直线成30角,要使三条细线上的张力为零,线圈中通过的电流至少为(g取10m/s2)()a.0.1 ab.0.2 ac.0.05 ad.0.01 a【解析】选a。设线圈半径为r,通电线圈受到的安培力为每小段导线所受的安培力的合力f=nbi2rsin30,所受重力为g=n2rg,平衡时有:f=g,nbi2rsin30=n2rg,得i=2gb,代入数据得i=0.1a,故a正确。9.如图所示,一段导线abcd弯成半径为r、圆心角为90的部分扇形形状,置于磁感应强度大小为b的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直,线段ab和cd的长度均为r2。流经导线的电流为i,方向如图中箭头所示。则导线abcd所受到的安培力为()a.方向沿纸面向上,大小为2bir2b.方向沿纸面向上,大小为-2bir2c.方向沿纸面向下,大小为2bir2d.方向沿纸面向下,大小为-2bir2【解析】选a。导线abcd的等效长度为2r2,电流方向等效为水平向右,由左手定则可知安培力方向沿纸面向上,大小为2bir2,a正确。10.通电闭合直角三角形线框abc处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,电流方向如图所示,那么三角形线框受到的磁场力的合力为()a.方向垂直于ab边斜向上b.方向垂直于ac边斜向上c.方向垂直于bc边向下d.为零【解题指南】解答本题应按以下流程进行:【解析】选d。解法一:ac、bc两边所受安培力分别为fac、fbc,其合力为f,如图所示。f=fbc2-fac2=bibc2-ac2=biab方向沿ac方向,而ba边所受安培力与f等大反向,故abc所受安培力的合力为零,选项d正确。解法二:由于三角形为通电闭合线框,有效长度为零,所以三角形线框受到的合力为零,d正确。二、非选择题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(能力挑战题)(15分)如图所示,在磁感应强度b=1.0t,方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成=37角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab。已知接在滑轨中的电源电动势e=12v,内阻不计。ab杆长l=0.5m,质量m=0.2kg,杆与滑轨间的动摩擦因数=0.1,滑轨与ab杆的电阻忽略不计。求:要使ab杆在滑轨上保持静止,滑动变阻器r的阻值在什么范围内变化?(g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,结果保留一位有效数字)【解析】分别画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图,如图所示。当ab杆恰好不下滑时,如图甲所示。由平衡条件得沿斜面方向mgsin=fn1+f安1cos(2分)垂直斜面方向fn1=mgcos+f安1sin(2分)而f安1=ber1l,(1分)解得r1=5。(2分)当ab杆恰好不上滑时,如图乙所示。由平衡条件得沿斜面方向mgsin+fn2=f安2cos(2分)垂直斜面方向fn2=mgcos+f安2sin(2分)而f安2=ber2l,(1分)解得r2=3。(2分)所以,要使ab杆保持静止,r的取值范围是3r5。(1分)答案:3r5【总结提升】安培力及相关平衡问题的分析技巧(1)求解安培力作用下的导体平衡问题一般是先进行受力分析,再根据共点力平衡的条件f合=0或fx合=0,fy合=0列平衡方程。(2)安培力的方向很容易出错,应特别关注;安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。在判断安培力方向时,首先要确定磁场和电流所决定的平面,从而判断安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。(3)有关安培力的力电综合题往往涉及三维立体空间问题,处理该类问题时,要变三维立体为二维平面图,可变难为易。12.(15分)如图所示为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒mn的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为b,方向垂直纸面向外。与mn的右端n连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,mn的长度大于ab。当mn中没有电流通过且处于平衡状态时,mn与矩形区域的cd边重合,当mn中有电流通过时,指针示数可表示电流强度。(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作,mn的哪一端应与电源正极相接?(3)若k=2.0n/m,ab=0.20m,cb=0.050m,b=0.20t,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?【解析】(1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为x,则有mg=kx,(2分)解得:x=mgk。(1分)(2)为使电流