学鲁科版选修31 6.1探究磁场对电流的作用 作业（2）.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-1 6.1探究磁场对电流的作用 作业（2）1如图所示，闭合的矩形导体线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴oo匀速转动，沿着oo方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为b，线圈匝数为， 边的边长为l1， 边的边长为l2，线圈总电阻为r，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时a. 线圈中感应电流的方向为b. 线圈中的感应电动势为c. 穿过线圈磁通量随时间的变化率最大d. 线圈边所受安培力的大小为2甲图所示为足够大空间内存在水平方向的匀强磁场，在磁场中a、b两物块叠在一起置于光滑水平面上，物块a带正电，物块b不带电且表面绝缘，a、b接触面粗糙。自t=0时刻起用水平恒力f作用在物块b上，由静止开始做匀加速直线运动。乙、丙两图图象的横轴表示时间，则乙、丙图中纵轴y，z可以表示a. y轴代表a物块加速度大小b. y轴代表b对地面压力的大小c. z轴代表a所受洛伦兹力大小d. z轴代表a对b摩擦力的大小33如图所示，纸面内同时存在两个匀强磁场，其中一个平行于纸面水平向右，磁感应强度。位于纸面内的细直导线，长l=5m，通有i=3a的恒定电流。当导线与b成60夹角时，发现其受到的磁场力为零，则该区域存在的另一匀强磁场的磁感应强度的可能值为（ ）a. b. c. d. 4如图所示，三根通电长直导线a、b、c互相平行，其横截面积为等腰直角三角形的三个顶点，三根导线中通入的电流大小相等，且a、c中电流方向垂直于纸面向外，b中电流方向垂直于纸面向内；已知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度，其中i为通电导线的电流强度，r为到通电直导线的距离，k为常量。下列说法正确的是a. a所受磁场作用力的方向与b、c所在平面垂直b. b所受磁场作用力的方向与a、c所在平面垂直c. a、b单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:2d. a、b单位长度所受的磁场作用力大小之比为5下列说法正确的是a. 如图甲所示，是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压ub. 如图乙所示，磁流体发电机的结构示意图，可以判断出a极板是发电机的正极，b极板是发电机的负极c. 如图丙所示，是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是eq=qvb，即d. 如图丁所示，是磁电式电流表内部结构示意图，线圈在极靴产生的匀强磁场中转动6在水平桌面上，一个面积为s的圆形金属框,圆形金属框与一个平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为l，电阻为r且与导轨接触良好，其余各处电阻不计，将它们置于同一个匀强磁场中，磁感应强度b随时间t的变化关系如图所示。0-1s内磁场方向垂直线框平面向里。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的（设向右为力的正方向）（ ）a. b. c. d. 7如图所示，两根通电直导体棒用四根长度相等的绝缘细线悬挂于o1、o2两点，已知o1o2连线水平，导体棒静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为，保持导体棒中的电流大小和方向不变，在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，下列分析正确的是()a. 两导体棒中的电流方向一定相同b. 所加磁场的方向可能沿x轴正方向c. 所加磁场的方向可能沿z轴正方向d. 所加磁场的方向可能沿y轴负方向8如图表示水平方向的匀强磁场和竖直方向的匀强电场叠加区域，一个质量是m，带电量是q的质点b恰好能静止在区域中间，另一个质量为2m，带电量也为q的质点a恰好能以某一速度沿着垂直于磁场、电场方向做匀速直线运动，且正好与静止的质点b发生正碰，碰后两质点粘在一起运动，碰撞的过程无电量损失，则下列正确的是a. 碰后两质点的运动向下偏且动能增加b. 碰后两质点的运动向上偏且动能增加c. 碰后两质点的运动向上偏且动能减少d. 碰后两质点的运动向下偏且动能减少9如图所示，在水平面上有一固定的u形光滑金属框架，框架上放置一金属杆ab，在垂直框架方向有一匀强磁场，下列情况中可能的是（ ）a. 若磁场方向垂直框架向下，并且磁感应强度增大时，杆ab将向右移动b. 若磁场方向垂直框架向下，并且磁感应强度减小时，杆ab将向右移动c. 若磁场方向垂直框架向上，并且磁感应强度减小时，杆ab将向左移动d. 若磁场方向垂直框架向上，并且磁感应强度增大时，杆ab将向右移动10如图所示，在平面直角坐标系中，a、b、c是等边三角形的三个顶点，三个顶点处分别放置三根互相平行的长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里。对于顶点c处的通电直导线所受安培力的方向，下列说法中正确的是（ ）a. 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11航空母舰，是一种以舰载机为主要武器的大型水面作战平台。是世界上最庞大、最复杂、威力最强的武器之一。舰载机起飞技术是航母的最关键技术之一，据报道，目前我国已经成功完成了所有相关实验，成为世界上仅有的几个拥有航母舰载机电磁弹射技术的国家之一。电磁弹射器的工作原理如图所示，由两条平行的长直金属导轨ab、cd和电枢mn与高功率电源g等构成，两金属导轨固定在水平底座上不能移动，其间距离为d，当开关s闭合后，恒定电流i通过金属导轨并在两导轨间产生磁场，电枢mn由于受到电磁力加速进而带动飞机至起飞速度。（1）判断电枢mn所在位置的磁场方向；（2）已知该装置中某条通电导轨在电枢mn处产生磁场的磁感应强度可以表示为b=0i/4r,其中常数0是真空磁导率，i为导轨中电流强度，r为该点到轨道的距离，试证明电枢mn的中点附近单位长度d0上所受的磁场力大小与电流的平方成正比（不考虑电枢mn对磁场的影响）（3）在某次实际舰载机弹射过程中，电枢所受到的磁场力可以简化为f=lri2模型，lr = 6.410-3n/a2称为电感梯度，舰载飞机质量为30t，远大于电枢质量，发动机提供推力的等效功率为4500kw,在弹射过程中受到的阻力为重力的0.1倍，经过90m长的加速距离，速度即达到324km/h，从而完成起飞，试估算在此弹射中流经电枢mn的电流强度。12为了测量匀强磁场的磁感应强度，科学家制作了一种名为电流天平的仪器，如图所示，电流天平的右臂挂着矩形金属线圈，匝数为n，线圈处于匀强磁场中的水平部分长度为l，磁场磁感应强度为b，方向垂直线圈平面向里，当线圈内通过电流i时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小变为2i，这时需要在左盘中减少量为m的砝码，才能使得两臂再次达到平衡， 。（1）导出用n、m、g、l、i计算b的表达式；（2）当n=9，i=0.10a，l=10.0cm，m=12.15g时，磁感应强度是多少13如图所示，在倾角为=30的斜面上，固定一宽l=0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和变阻器电源电动势e=12v，内阻r=1.0一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好整个装置处于磁感强度b=0.80t、垂直于斜面向下的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）金属导轨是光滑的，取g=10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：（1）金属棒所受到的安培力； （2）通过金属棒的电流；（3）滑动变阻器r接入电路中的阻值14如图为固定在小车上的车载磁铁产生的匀强磁场，方向沿水平方向垂直纸面向里，磁感应强度为b。小车置于光滑水平面上，除小球外，小车连同其它部分总质量为m。一竖直放置的、粗糙的直杆固定在车上，另有质量为m、电量为+q的小球套在该直杆上，且处在匀强磁场中，杆与小球间的动摩擦因数为；当t=0时刻给小球一个竖直向上的初速度v0，使其从o点向上运动，已知重力加速度为g。(1)若小车固定不动，杆足够长，小球返回o点前运动状态已稳定，求返回o点时的速率v1；(2)若小车固定不动，杆足够长，小球上滑最大距离为l，求小球到达最高点的时间；(3)如果水平外力按一定规律变化，可使小球回到o点时速率仍为v0,试求该外力f随时间变化的规律。试卷第5页，总6页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1bc【解析】图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为ad，bc中电流方向为cb，线圈中感应电流的方向为adcba。故a错误；线圈中的感应电动势为e=nbs=nbl1l2故b正确；图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，线圈中产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大。故c正确；线圈ad边所受安培力的大小为f=nbil2= 故d错误。故选bc。点睛：本题研究交变电流的产生规律，实质上是电磁感应知识的具体应用，是右手定则、法拉第电磁感应定律、安培力等知识的综合应用。2bc【解析】整体受总重力、拉力、洛伦兹力和支持力，合力为f，根据牛顿第二定律，知加速度不变，整体做匀加速直线运动，且v=at，所以选项a错误；对ab的整体，因a所受的洛伦兹力方向向下，则竖直方向： ，则选项b正确；a所受的洛伦兹力f洛=qvb=qbat，知洛伦兹力与时间成正比，是过原点的一条倾斜直线。故c正确；隔离对a分析，a所受的合力等于a的摩擦力，则f=ma，知a所受的静摩擦力不变。故d错误；故选bc.点睛：解决本题的关键能够正确地进行受力分析，运用牛顿第二定律进行求解，以及注意整体法和隔离法的运用3ac【解析】若导线中受到的安培力为零，则说明合磁场的方向与导线中的电流方向沿导线方向；根据平行四边形定则知虚线表示合磁感应强度的方向，与电流的方向平行，可知b2有一个最小值，其最小值为，故ac正确，bd错误；故选ac。【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；由矢量三角形法则求出磁感应强度的最小值即可正确解题。4bc【解析】利用右手定则可知：a处的合磁场方向沿ac方向，所以a所受磁场作用力的方向与a、c所在平面垂直，a错；b、利用右手定则可知：b处的合磁场方向沿ac方向，所以b所受磁场作用力的方向与a、c所在平面垂直，b对；c、知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度，根据磁场的叠加知：a处的磁场大小为 ，而b处的磁场强度为 ，所以a、b单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:2，c对，d错；故本题选：bc5c【解析】甲图中，根据可知， ，粒子获得的最大动能为： ，所以要想粒子获得的最大动能增大，可增加d形盒的半径，故a错误；乙图中根据左手定则，正电荷向下偏转，所以b板带正电，为发电机的正极，a极板是发电机的负极，故b错误；丙图中速度选择器不能判断带电粒子的电性，不管是正电，还是负电只要速度满足，粒子就能匀速通过速度选择器，故c正确；丁图中线圈在磁极间产生的磁场为均匀辐向磁场，该磁场为非匀强磁场，故d错误；故选c.6b【解析】在0到1秒内磁感应强度b随时间t的均匀增加，则由法拉第电磁感应定律得感应电动势恒定不变，则电流也不变。再由楞次定律可得感应电流方向逆时针，则根据左手定则可得导体棒受到的安培力的方向为向左，大小恒定，所以棒受到的静摩擦力方向为向右，即为正方向。且大小f=f安=bil成线性增大；而在1秒到2秒内磁感应强度大小不变，则线圈中没有感应电动势，所以没有感应电流，则也没有安培力。因此棒不受静摩擦力。在2到3秒内磁感应强度b随时间t的均匀减小，则由法拉第电磁感应定律得感应电动势恒定不变，则电流也不变。再由楞次定律可得感应电流方向顺时针，则根据左手定则可得导体棒受到的安培力的方向为向右，大小恒定，所以棒受到的静摩擦力方向为向左，即为负方向。且大小f=f安=bil成线性减小；故b正确，acd错误。故选b.点睛：本题让学生掌握法拉第电磁感应定律来算出感应电动势大小，而楞次定律来确定感应电流的方向，左手定则来判定安培力的方向7c【解析】a、根据平行同向电流互相吸引，反向电流互相排斥可以知道，两道线互相排斥，所以两导线中的电流方向一定相反，所以a错误；b、若所加磁场的方向沿x轴正方向，电流方向与磁场方向平行，两根导线均不受磁场力，则绝缘细线与竖直方向的夹角会变为零，故b错误.c、磁场的方向沿z轴正向，电流的方向沿x轴，根据左手定则可以判断受到的磁场力在水平方向上，所以c正确；d，若磁场的方向可能沿y轴负向，两根导线受到的磁场力都在竖直方向上，一个向上一个向下，它们的角度变化一个增加，有一个减小与题不符，所以d错误。故选c.【点睛】本题就是对左手定则的考查，利用左手定则判断出导线受到的磁场力的方向即可解答，同时要了解当两平行导线的电流方向相同时，相互吸引；相反时，相互排斥8c【解析】一个质量是m带电量是q的质点b恰好能静止在区域中间，该质点受重力和向上的电场力。mg=eq；带电量也为q的质点a恰好能以某一速度沿着垂直于磁场、电场方向做匀速直线运动，该质点受重力和向上的电场力、洛伦兹力。2mg=eq+bqv；且正好与静止的质点b发生正碰，碰后两质点粘在一起运动，根据动量守恒定律列出等式2mv=3mv，解得v=2v/3此时系统受重力3mg，向上的电场力2eq，洛伦兹力4bqv/3，此时系统的合力向上。由于洛伦兹力做功为零，系统重力与向上的电场力合力向下，做负功，所以系统动能减小。故选c。点睛：此题关键是要研究在复合场中质点b静止，质点a做直线运动的条件，然后比较碰后所受的各个力的关系即可解答.9b【解析】a、若磁场方向垂直向下并增大时，由楞次定律得到ab中感应电流方向：ba，根据左手定则，ab受到的安培力向左，则ab向左移动，故a错误；b、若磁场方向垂直向下并减小时，由楞次定律得到ab中感应电流方向：ab，根据左手定则，ab受到的安培力向右，则ab向右移动，故b正确；c、若磁场方向垂直向上并减小时，由楞次定律得到ab中感应电流方向：ba，根据左手定则，ab受到的安培力向右，则ab向右移动，故c错误；d、若磁场方向垂直向上并增大时，由楞次定律得到ab中感应电流方向：ab，根据左手定则，ab受到的安培力向左，则ab向左移动，故d错误；故选b。【点睛】由楞次定律得到感应电流方向，根据左手定则得杆受到的安培力方向。10b【解析】等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向水平向右再由左手定则可得：安培力的方向是竖直向下，指向y轴负向故b正确，acd错误，故选b.点睛：从题中可得这一规律：通电导线的电流方向相同时，则两导线相互吸引；当通电导线的电流方向相反时，则两导线相互排斥该题也可以先由同向电流相互吸引分别求出a对c的作用力与b对c的作用力，然后求和11（1）垂直于平面向上(向外)（2）见解析；（3）2104a【解析】（1）根据左手定则可知，电枢mn所在位置的磁场方向垂直于平面向上(向外) （2）ab导轨在mn中点产生的磁场磁感应强度为同理cd导轨在m中点产生的磁场磁感应强度为 所以mn中点的磁