【师说】高考物理一轮复习 磁场及磁场对电流的作用课后练习（新题含解析）(1).doc

课时训练23磁场及磁场对电流的作用一、选择题1.如图所示，质量为m，长为l的直导线通有垂直纸面向外的电流i，被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为的光滑斜面上，则磁感应强度b的大小和方向可能是()a大小为mgtan/il，方向垂直斜面向上b大小为mgsin/il，方向垂直纸面向里c大小为mg/il，方向水平向右d大小为mg/il，方向沿斜面向下解析当磁场的方向垂直斜面向上时，通电直导线受到沿斜面向上的安培力作用，由于fbililmgtanmgmgsin，则通电直导线不可能静止在斜面上，故a选项描述的磁场不符合题意；当磁场的方向垂直纸面向里时，通电直导线不受安培力作用，通电直导线可以在竖直向下的重力、垂直斜面向上的弹力、沿斜面向上的拉力三个力作用下在斜面上处于静止状态，故b选项描述的磁场符合题意；当磁场的方向水平向右时，通电直导线受到竖直向上的安培力作用，由于fbililmg，则通电直导线在竖直向下的重力和竖直向上的安培力作用下在斜面上处于静止状态，故c选项描述的磁场符合题意；当磁场的方向沿斜面向下时，通电直导线受到垂直斜面向上的安培力作用，由于fbililmgmgcos，则通电直导线不可能静止在斜面上，故d选项描述的磁场不符合题意答案bc2.如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为l，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场闭合开关k后，导体棒中的电流为i，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为i，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度b的大小为()a.(x1x2) b.(x2x1)c.(x2x1) d.(x2x1)解析由平衡条件，mgsinkx1bil，调转题图中电源极性使棒中电流反向，由平衡条件，mgsinbilkx2，联立解得b(x2x1)答案d3.如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是()a磁铁对桌面的压力减小b磁铁对桌面的压力增大c磁铁对桌面的压力不变d以上说法都不对解析本题直接判断通电导线对磁铁的作用力不是很方便，可以先判断磁铁对通电导线的作用力的方向由左手定则可判断出通电导线受到磁铁竖直向下的安培力作用，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁有竖直向上的反作用力对磁铁受力分析，易知磁铁对桌面的压力减小答案a4.两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条ab是固定的，另一条cd能自由转动，当电流按如图所示的方向通入两条导线时，cd导线将()a顺时针方向转动，同时靠近导线abb逆时针方向转动，同时离开导线abc静止不动d逆时针方向转动，同时靠近导线ab解析分析出导线ab产生的磁感应强度方向为右进左出，所以刚通入电流时，导线cd的左半边受到的安培力方向向下，而其右半边受到的安培力方向向上，所以导线cd将逆时针方向转动，旋转过程中，导线cd受到的安培力具有指向导线ab的分量，所以选d.答案d5光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关s与内阻不计、电动势为e的电源相连，一根质量为m、电阻为r的导体棒ab，用长为l的绝缘细线悬挂，细线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场当闭合开关s时，导体棒向右摆出，摆到最大高度时，细线与竖直方向成角，则()a磁场方向一定竖直向下b导体棒离开导轨前受到向左的安培力c导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mglcosd导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1cos)解析导体棒向右摆出，说明受到向右的安培力，由左手定则可知，该磁场方向一定竖直向下，选项a正确，选项b错误；重力做功的大小等于导体棒重力势能的增加量epmgl(1cos)，选项c错误；由能量守恒可知：电源提供的电能w等于电路产生的焦耳热q和导体棒重力势能的增加量ep，故wqepmgl(1cos)，选项d正确答案ad6.如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以o点为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度b大小的变化最有可能为()解析由磁感线的疏密程度表示b的大小，因沿z轴方向b先减小后增大，故最有可能的为c图答案c7.如图所示，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连线的中点，连线上a、b两点关于o点对称导线均通有大小相等、方向向上的电流已知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是导线中电流、r为点到导线的距离一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点关于上述过程，下列说法正确的是()a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减小后增大d小球对桌面的压力一直在增大解析由右手螺旋定则可知，m处的通电导线产生的磁场，在mo区域的磁场垂直于mo向里，离导线越远磁场越弱，所以磁场由m到o逐渐减弱，n处的通电导线在on区域产生的磁场垂直于mo向外，由o到n逐渐增强，带正电的小球由a点沿ab连线运动到b点，受到的洛伦兹力fbqv，从m到o洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱逐渐减小，从o到n洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强逐渐增大，所以对桌面的压力一直在增大，选项d正确，选项c错误；由于桌面光滑，洛伦兹力始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，选项b正确，选项a错误答案bd8如图所示，电磁炮由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度下列各俯视图中正确表示磁场b方向的是()解析要使电磁炮弹加速，则炮弹应受向右的安培力由左手定则可知：磁场方向应为垂直纸面向外b正确答案b9.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线mn在同一平面内电流方向如图所示，ad边与mn平行，关于mn的磁场对导线框的作用，下列叙述正确的是()a导线框有两条边所受的安培力方向相同b导线框有两条边所受的安培力大小相同c导线框所受安培力合力向左d导线框所受安培力合力为零解析ab、cd两边所受安培力大小相同，方向相反；ad、bc两边所受安培力的大小和方向均不同，合力的方向向左，故b、c正确答案bc10如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，o是转动轴，a是绝缘手柄，c是闸刀卡口，m、n接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、b1 t的匀强磁场中，co间距离为10 cm，当磁场力为0.2 n时，闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，co中通过的电流的大小和方向为()a电流方向co b电流方向occ电流大小为1 a d电流大小为0.5 a解析根据左手定则通以o到c方向的电流时，受到的安培力向左，安培力为0.2 n时，电流应为2 a，b正确答案b二、非选择题11.如图所示，两平行光滑导轨与水平面成角，导轨间距为l.匀强磁场的磁感应强度为b.金属杆长也为l，质量为m，水平放在导轨上当回路总电流为i1时，金属杆正好能静止求：(1)b至少多大？这时b的方向如何？(2)若b的大小取(1)中的计算结果，将b的方向改为竖直向上，应把回路总电流调到多大才能使金属杆保持静止？解析(1)对金属杆受力分析可知，当安培力的方向沿导轨平面向上时，其大小最小由mgsini1bl，可得b由左手定则可知，磁场方向垂直于导轨平面向上(2)将b的方向改为竖直向上后，金属杆受到的安培力水平向右(从电源正极一侧看)，对金属杆受力分析并根据平衡条件得：i2blmgtan，解得i2答案见解析12粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置，如图所示已知ab的质量为m10 g，长度l60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度b0.4 t.(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 a的电流通过时，两根弹簧均被拉长了x1 mm，求该弹簧的劲度系数(3)当导线中由b到a方向通过0.2 a的电流时两根弹簧均被拉长多少？(取g9.6 m/s29.6 n/kg)解析(1)只有当ab受到的安培力方向竖直向上且大小等于ab的重力时，两根弹簧才能处于自然状态，根据左手定则，ab中的电流应由a到b，由二力平衡得mgilb，则ia0.4 a.(2)当导线中通过由a到b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ab有竖直向上的拉力，同时ab受竖直向下的重力，平衡时平衡方程为i1lb2kxmg可得弹簧的劲度系数kn/m24 n/m.(3)当电流方向由b到a时，ab所受安培力竖直向下，这时的平衡方程为：2kxmgi2lb，由此式可求出两根弹簧均被拉伸的长度为xm0.003 m.答案(1)由a到b0.4 a(2)24 n/m(3)0.003 m13.为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，其原理示意图如下在直线通道内充满电阻率0.2 m的海水，通道中abc0.3 m0.4 m0.3 m的空间内，存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度b6.4 t、方向垂直通道侧面向外磁场区域上、下方各有ab0.3 m0.4 m的金属板m、n，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中产生了从n到m，大小恒为i1.0103 a的电流，设该电流只存在于磁场区域不计电源内阻及导线电阻，海水密度m1.0103 kg/m3.(1)求一直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向；(2)在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何“倒车”？(3)当潜艇以恒定速度v030 m/s前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v34 m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小解析(1)将通电海水看成导线，所受磁场力fibl代入数据得：fibc1.01036.40.3 n1.92103 n用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右(或与海水出口方向相同)(2)考虑到潜艇下方有左、右2组推进器，可以开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器，实施转弯改变电流方向，或者磁场方向，可以改变海水所受磁场力的方向，根据牛顿第三定律，使潜艇“倒车”(3)电源提供的电功率中的第一部分：牵引功率p1f牵v0根据牛顿第三定律，f牵12ibl当v030 m/s时，代入数据