2013届高三物理一轮复习课时作业及详细解析 第36讲磁场的描述磁场对电流的作用

1 20132013 届高三物理一轮复习课时作业及详细解析 第届高三物理一轮复习课时作业及详细解析 第 3636 讲磁场讲磁场 的描述磁场对电流的作用的描述磁场对电流的作用 基础热身 1 2011 汕头模拟 某磁场的磁感线如图 K36 1 所示 一个小磁针被放入磁场中 则小磁针将 图 K36 1 A 顺时针转动 B 向左移动 C 向右移动 D 逆时针转动 2 2011 衡阳模拟 如图 K36 2 所示的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 方向如图所示 时 在天平左 右两边加上质量各为m1 m2的砝 码 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 图 K36 2 A 磁感应强度的方向垂直纸面向里 大小为 m1 m2 g NIl B 磁感应强度的方向垂直纸面向里 大小为 mg 2NIl C 磁感应强度的方向垂直纸面向外 大小为 m1 m2 g NIl D 磁感应强度的方向垂直纸面向外 大小为 mg 2NIl 3 质量为m的金属导体棒置于倾角为 的导轨上 棒与导轨间的动摩擦因数为 当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时 恰能在导轨上静止 图 K36 3 中标出了四种可能 的匀强磁场方向 其中导体棒与导轨间的摩擦力不可能为零的是 A B C D 图 K36 3 技能强化 4 2011 杭州模拟 如图 K36 4 所示 在竖直向上的匀强磁场中水平放置着一根长 直导线 电流方向垂直纸面向外 a b c d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点 在 这四点中 A a b两点磁感应强度相同 B c d两点磁感应强度大小相等 C a点磁感应强度最大 D b点磁感应强度最大 2 图 K36 4 图 K36 5 5 如图 K36 5 所示 一根长为l的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在 匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 当铝棒中通过的电流I的方向从左到右时 弹簧缩 短 x 而当电流反向且大小不变时 弹簧伸长 x 则该磁场的磁感应强度为 A B C D 2Il k x 2k x Il k x Il kIl x 6 2011 济宁月考 三根平行的长直通电导线分别通过一个等腰直角三角形的三个 顶点且电流方向与三角形所在平面垂直 如图 K36 6 所示 现在使每根通电导线在斜边中 点O处所产生的磁感应强度大小均为B 则下列说法正确的是 A O点处实际磁感应强度的大小为B B O点处实际磁感应强度的大小为 3B C O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为 90 D O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为 arctan2 图 K36 6 图 K36 7 7 如图 K36 7 所示 两根无限长的平行导线a和b水平放置 两导线中通以方向相 反 大小不等的恒定电流 且Ia Ib 当加一个垂直于a b所在平面的匀强磁场B时 导 线a恰好不再受安培力的作用 与加磁场B以前相比较 A b也恰好不再受安培力的作用 B b受的安培力小于原来安培力的 2 倍 方向竖直向上 C b受的安培力等于原来安培力的 2 倍 方向竖直向下 D b受的安培力小于原来安培力的大小 方向竖直向下 8 如图 K36 8 所示 条形磁铁放在光滑斜面上 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 当导线中无电流时 磁铁对斜面的压力为FN1 当导线中有 垂直纸面向外的电流时 磁铁对斜面的压力为FN2 则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法 中正确的是 3 图 K36 8 A FN1FN2 弹簧的伸长量增大 D FN1 FN2 弹簧的伸长量减小 9 2011 上海卷 如图 K36 9 所示 质量为m 长为L的直导线用两绝缘细线悬挂 于O O 并处于匀强磁场中 当导线中通以沿x正向的电流I 且导线保持静止时 悬 线与竖直方向夹角为 则磁感应强度的方向和大小可能为 图 K36 9 A z正向 tan B y正向 mg IL mg IL C z负向 tan D 沿悬线向上 sin mg IL mg IL 10 2011 江苏模拟 如图 K36 10 所示 水平放置的光滑金属导轨宽L 0 2 m 接有电动势E 3 V 内阻不计的电源 导轨电阻不计 匀强磁场竖直向下穿过导轨 磁感 应强度B 1 T 导体棒ab的电阻R 6 质量m 10 g 垂直放在导轨上并良好接触 在合上开关的瞬间 求 1 导体棒受到安培力的大小和方向 2 导体棒的加速度 图 K36 10 11 2011 济南模拟 据报道 最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮 其原 理如图 K36 11 所示 炮弹 可视为长方形导体 置于两固定的平行导轨之间 并与轨道壁 密接 开始时炮弹在导轨的一端 通以电流后炮弹会被磁力加速 最后从位于导轨另一端 的出口高速射出 设导轨之间的距离d 0 10 m 导轨长L 5 0 m 炮弹质量m 0 30 kg 导 轨上的电流I的方向如图中箭头所示 可以认为 炮弹在轨道内运动时 它所在处磁场的 磁感应强度始终为B 2 0 T 方向垂直于纸面向里 若炮弹出口速度为v 2 0 103 m s 求通过导轨的电流I 忽略摩擦力与重力的影响 图 K36 11 挑战自我 12 2011 漳州模拟 如图 K36 12 所示 在绝缘的水平桌面上固定着两个圆环 它 们的半径相等 环面竖直 相互平行 间距是 20 cm 两环由均匀的电阻丝制成 电阻都 是 9 在两环的最高点a和b之间接有一个内阻为 0 5 的直流电源 连接导线的电 阻可忽略不计 空间有竖直向上的磁感应强度为 3 46 10 1 T 的匀强磁场 一根长度等于 两环间距 质量为 10 g 电阻为 1 5 的均匀导体棒水平地置于两环内侧 不计与环间 的摩擦 当将棒放在其两端点与两环最低点之间所夹弧对应的圆心角均为 60 的位置 时 棒刚好静止不动 试求电源的电动势 取g 10 m s2 4 图 K36 12 课时作业 三十六 课时作业 三十六 基础热身 1 A 解析 小磁针在磁场中因受力而转动 其静止后 N 极所指的方向与磁场的 方向相同 而 S 极所指的方向与磁场的方向相反 故小磁针将顺时针转动 选项 A 正确 2 B 解析 当电流反向时 右边需加上质量为m的砝码后天平才能重新平衡 由 此可知电流反向时受安培力向上 由左手定则知磁场方向为垂直纸面向里 由题意可知 增加砝码的重力mg就是用来平衡因电流变向而引起线框上安培力的变化的 当电流反向时 安培力的变化为 2NBIl 所以有mg 2NBIl 解得B 选项 B 正确 mg 2NIl 3 B 解析 当重力沿斜面方向的分力与安培力沿斜面方向的分力大小相等 方向相 反时 摩擦力大小为零 由左手定则可分别判断出导体棒所受安培力的方向如图所示 由 安培力方向可知 重力沿斜面方向的分力可能与安培力沿斜面方向的分力相平衡的是 A C D A B C D 技能强化 4 BD 解析 磁感应强度是矢量 根据安培定则可确定直导线产生的磁场在 a b c d四点处的磁感应强度的方向 根据矢量合成法则 可得选项 A C 错误 选项 B D 正确 5 B 解析 不通电流时 mg 2k l 电流自左向右时 mg BIl 2k l x 电流自右向左时 mg BIl 2k l x 联立解得B 选项 B 正确 2k x Il 6 D 解析 先根据安培定则确定每根通电导线在O点所产生的磁感应强度的方向 再根据矢量合成法则求出结果 根据安培定则 I1与I3在O点处产生的磁感应强度B1 B3 方向相同 I2在O点处产生的磁感应强度方向与B1 B3方向垂直 如图所示 故O点处实 际磁感应强度大小为B0 B 选项 A B 错误 由几何关系可知 O点 B1 B3 2 B2 25 处实际磁感应强度方向与斜边夹角为 arctan2 选项 C 错误 选项 D 正确 7 D 解析 当a不受安培力时 Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强 度为零 此时判断所加磁场垂直纸面向外 因Ia Ib 所以在b处叠加后的磁场垂直纸面 向里 b受的安培力向下 且比原来小 故选项 D 正确 8 C 解析 在题图中 由于条形磁铁的磁感线是从 N 极出发到 S 极 所以可画出 磁铁在导线A处的一条磁感线 其方向是斜向左下方的 导线A中的电流垂直纸面向外 由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力 由牛顿第三定律可知 磁铁所受作用 力的方向是斜向左上方 所以磁铁对斜面的压力减小 即FN1 FN2 同时 由于导线A比较 靠近 N 极 安培力的方向与斜面的夹角小于 90 所以对磁铁的作用力有沿斜面向下的分 5 力 使得弹簧弹力增大 可知弹簧的伸长量增大 所以正确选项为 C 9 BC 解析 如图甲所示为沿着x轴负方向看的示意图 导线受到向下的重力 沿 着绳子方向的拉力以及安培力 若磁感应强度方向为z正向 根据左手定则 直导线所受 安培力方向沿y负向 直导线不能平衡 选项 A 错误 若磁感应强度方向为y正向 直导 线所受安培力方向沿z正向 根据平衡条件BIL mg 所以B 选项 B 正确 若磁感应 mg IL 强度方向为z负向 直导线所受安培力方向沿y正向 根据平衡条件 BILcos mgsin 所以B tan 选项 C 正确 若磁感应强度方向沿悬线向上 根 mg IL 据左手定则 直导线所受安培力方向如图乙 侧视图 所示 直导线不能平衡 所以选项 D 错误 甲 乙 10 1 0 1 N 水平向右 2 10 m s2 水平向右 解析 1 导体棒中的电流I A 0 5 A E R 3 6 导体棒所受的安培力F BIL 1 0 5 0 2 N 0 1 N 方向水平向右 2 由牛顿第二定律F ma 故导体棒的加速度a m s2 10 m s2 F m 0 1 10 10 3 方向水平向右 11 6 105 A 解析 导轨通有电流I时 炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F BId 设炮弹的加速度的大小