2011届高三物理一轮复习优化测控试题 磁感应强度和安培力（38套）

用心 爱心 专心 20112011 届高三物理一轮复习同步优化测控试题届高三物理一轮复习同步优化测控试题 第十一单元第十一单元 磁磁 场场 第 55 讲 磁感应强度 安培力 体验成功 1 关于磁场和磁感线 下列叙述正确的是 A 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向 其每一点的磁场方向在该处的切线方向 上 B 磁极间的相互作用是通过磁场产生的 C 磁感线总是从磁体的 N 极指向 S 极 D 磁感线就是磁场中碎铁屑磁化后排列成的曲线 解析 磁感线的相对疏密可以表示磁场的强弱 切线方向为磁场的方向 选项 A 正确 这是磁场的基本特性 选项 B 正确 在磁体内部 磁感线由 S 极指向 N 极 选项 C 错误 磁感线是虚拟的 不存在的 是为形象地描述磁感应强度而引入的 选项 D 错误 答案 AB 2 在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态 突然发现小磁针的 N 极向东偏转 由此可知 A 一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的 N 极靠近小磁针 B 可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的 S 极靠近小磁针 C 可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过 D 可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过 解析 小磁针的 N 极向东偏转 则一定是小磁针所在位置的磁场方向变成偏东方向 因此此处可能有磁体产生的磁场 也可能是电流产生的磁场 所以选项 A 错误 B 正确 电 子带负电 电子流自南向北水平通过 在小磁针所处位置产生的磁场向东 选项 C 正确 答案 BC 3 实验室经常使用的电流表是磁电式仪表 这种电流表的构造如图甲所示 蹄形磁铁和 铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的 若线圈中通以如图乙所示的电流 则下列说法正确的是 A 在量程内指针转至任一角度 线圈平面都跟磁 感线平行 B 线圈转动时 螺旋弹簧被扭动 阻碍线圈转动 C 当线圈在如图乙所示的位置时 b端受到的安 培力方向向上 D 当线圈在如图乙所示的位置时 安培力的作用 使线圈沿顺时针方向转动 解析 指针在量程内线圈一定处于磁场之中 由 于线圈与铁芯共轴 线圈平面总是与磁感线平行 A 正确 电表的调零使得当指针处于 0 刻度时 螺 旋弹簧处于自然状态 所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的 力 B 正确 由左手定则知 b端受到的安培力方向向下 安培力将使线圈沿顺时针方向转 动 C 错误 D 正确 答案 ABD 4 如图所示 直角坐标系Oxyz处于匀强磁场中 有一条长 0 6 m 的直导 线沿Ox方向通有大小为 9 A的电流 受到的安培力沿Oz方向 大小为 2 7 用心 爱心 专心 N 则该磁场可能的方向和磁感应强度B的最小值为 A 平行于xOy平面 B 0 5 T B 平行于xOy平面 B 1 0 T C 平行于yOz平面 B 0 5 T D 平行于xOz平面 B 1 0 T 解析 由左手定则可知 F垂直于I与B决定的平面 且当B与I垂直时 B的值最小 由 此可以判断出选项 A C 正确 答案 AC 5 如图所示 三根通电长直导线P Q R互相平行且通过正三角形的三个顶点 三条 导线中通有大小相等 方向垂直纸面向里的电流 通过直导线产生的磁场的 磁感应强度B I为通电导线的电流大小 r为与通电导线的距离 k kI r 为常量 则通电导线R受到的磁场力的方向是 A 垂直R 指向y轴负方向 B 垂直R 指向y轴正方向 C 垂直R 指向x轴负方向 D 垂直R 指向x轴正方向 解析 安培力的方向与电流方向垂直 P Q在R处产生的合磁场方向沿x轴正方向 由左手定则可以判断出R受到的磁场力方向指向y轴负方向 答案 A 6 如图甲所示 一根重G 0 2 N 长L 1 m 的金属棒ab 在其中 点弯成 60 角 将此通电导体放入匀强磁场中 导体两端a b悬挂于 两相同的弹簧下端 当导体中通以I 2 A 的电流时 两根弹簧比原长各 缩短 x 0 01 m 已知匀强磁场的方向水平向外 磁感应强度B 0 4 T 求 1 导线中电流的方向 2 弹簧的劲度系数k 解析 1 通电后 根据左手定则可判断安培力的方向 F F 的方向各与导线垂直 如图乙所示 而F F 的合力则是竖直向上的 所以导线中电流的流向应为b a 乙 2 ab在重力G 弹簧弹力F1 F2 安培力F F 的作用下处于平衡状态 则 F1 F2 G Fcos 60 F cos 60 2k x G 2BI cos 60 L 2 解得 k BILcos 60 G 2 x N m 0 4 2 1 1 2 0 2 2 0 01 10 N m 答案 1 b a 2 10 N m 用心 爱心 专心 金典练习二十七 磁感应强度 安培力 选择题部分共 10 小题 每小题 6 分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只有一个 选项正确 有的小题有 多个选项正确 1 如图所示 在平面M内放有一半径为r的半圆形导线 导线中所通的电流为 I1 在半圆线圈圆心O处垂直平面M放一长直导线 导线中通以向上的电流I2 已知长直导 线在半圆形导线处产生的磁感应强度为B 则半圆形导线所受的安培力的 大小是 A 2BI1r B 2BI2r C BI1r D 0 解析 直线电流产生的磁场是一组同心圆 I2为半圆形电流 与磁场 方向平行 所以半圆形导线不受安培力 答案 D 2 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中电流产生的磁场对线框的作用 下列叙述中正确的是 A 线框有两条边所受到的安培力方向相同 B 线框有两条边所受到的安培力大小相同 C 整个线框有向里收缩的趋势 D 若导线MN向左微移 各边受力将变小 但合力不变 解析 由直线电流产生磁场的特点可知 与导线距离相等的位置磁感 应强度大小相等 因此ab与cd边受到的安培力大小相等 但ab受力方向向下 cd受力方 向向上 即两者的方向相反 ad受力方向向左 bc受力方向向右 但ad受到的力大于bc 受到的力 若MN向左微移 则线框各边所在处磁场均减弱 故各边受力均变小 但ad边 所在处减弱更多 故线框所受向左的合力变小 答案 B 3 19 世纪 20 年代 以塞贝克为代表的科学家已经认识到 温度差会引起电流 安培考 虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差 从而提出 地球磁场是绕地球的环 行电流引起的 的假设 已知磁子午线是地球磁场 N 极与 S 极在地球表面的连线 则该假设 中的电流方向是 A 由西向东垂直磁子午线 B 由东向西垂直磁子午线 C 由南向北沿磁子午线 D 由赤道向两极沿磁子午线 解析 因为地磁场 N 极在地球南极附近 地磁场 S 极在地球北极附近 故由安培定则 可得题中假设的电流方向是由东向西垂直磁子午线 答案 B 4 在xOy平面中有一通电直导线ab与Ox Oy轴相交 导线中的电流方 向如图所示 该区域有匀强磁场 通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正 方向相同 该磁场的磁感应强度的方向可能是 A 沿x轴负方向 B 沿y轴负方向 C 沿z轴正方向 D 沿z轴负方向 解析 当电流方向与磁场方向不垂直时 可以将磁感应强度进行分解 分解为 与电流方向垂直的分量和与电流方向平行的分量 根据左手定则 手心应与 磁感应强度垂直电流方向的分量垂直 当磁感应强度的方向为x轴负 方向或 y轴负方向时 都有与电流垂直的分量 根据左手定则判定 受力方向都沿 z轴正方向 如图乙所示 答案 AB 用心 爱心 专心 5 下列有关磁感线的说法中 正确的是 A 在磁场中存在着一条一条的磁感线 B 磁感线是起源于 N 极 止于 S 极 C 磁感线越密集处磁场越强 D 两条磁感线之间的区域不存在磁场 解析 磁感线在磁场中实际不存在 是人们为了研究问题方便而引入的假想线 选项 A 错误 在磁体外部的磁感线从 N 极出发 止于 S 极 在磁体内部的磁感线从 S 极出发 止 于 N 极 选项 B 错误 磁感线的疏密程度可以反映磁场强弱 选项 C 正确 磁场存在于磁体 周围的整个空间中 选项 D 错误 答案 C 6 图示的装置中 劲度系数较小的金属轻弹簧下端恰好浸到水银面 电源电动势足够大 当闭合开关 S 后 弹簧将 A 保持静止 B 收缩 C 变长 D 不断上下振动 解析 在开关闭合的瞬间 有电流流过弹簧 弹簧可以看成由很多匝 环形电流组成 每一匝环形电流相当于一个小的条形磁铁 由右手螺旋定 则可以判断出各匝相互吸引 弹簧收缩后脱离水银 弹簧中无电流 各匝不再相互吸引 弹 簧恢复原长 又与水银接触 接触 通电 再又重复上述过程 故弹簧不断上下振动 答案 D 7 如图甲所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其左上方固定一根长直导线 导线与磁 铁垂直 给导线通以垂 直纸面向里的电流 用FN表示磁铁对桌面的压力 f表示桌面对磁 铁的摩擦力 则导线通电后与通电前相比 A FN减小 f 0 B FN减小 f 0 方向向左 C FN增大 f 0 D FN增大 f 0 方向向左 解析 解法一 画出条形磁铁周围的磁感线 由左手定则可知长直导线的受力方向为 左上方向 由牛顿第三定律可知条形磁铁的受力方向为右下方向 如图乙所示 故选项 D 正 确 解法二 画出条形磁铁的等效环形电流 如图乙所示 由电流之间安 培力方向特点很容易判定这些环形电流受直导线的安培力的合力应向右 下方向 选项 D 正确 答案 D 8 在赤道上竖立一避雷针 当一团带负电的乌云经过其正上方时 避雷针发生放电 则 地磁场对避雷针的作用力 A 向东 B 向西 C 向南 D 向北 解析 作出如图所示的方位图 带负电的云层放电 则避雷针中的电流方向竖直向上 由左手定则判断 地磁场对避雷针的作用力向西 答案 B 9 如图甲所示 把一通电导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方 导线可 以自由移动 当导线AB中通有图示方向的电流I时 从上往下看 导线的运 动情况是 A 按顺时针方向转动 同时下降 B 按顺时针方向转动 同时上升 C 按逆时针方向转动 同时下降 D 按逆时针方向转动 同时上升 解析 先采取电流元受力分析法 用心 爱心 专心 把直线电流等效为OA OB两段电流元 如图乙所示 根据左手定则可知 两段电流元 所受安培力方向相反 OA电流元受力指向纸面外 OB电流元受力指向纸面里 可见 从上 往下看时 导线将逆时针转动 再采取特殊位置分析法 取导线逆时针转过 90 的特殊位置来分析 如图丙所示 根 据左手定则判断出安培力的方向向下 故导线在逆时针转动的同时 向下运动 所以正确 答案为 C 答案 C 10 如图甲所示 用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架置于光滑水平面上 三边 的长度分别为 3L 4L和 5L 长度为L的电阻丝的电阻为r 框架与一电动势为E 内阻不 计的电源相连接 整个系统处于方向垂直于框架平面 磁感应强度为B的匀强磁场 则框 架受到的安培力的合力为 A 0 B 方向b d BqL r C 方向d b 2BEL r D 方向b d 12BEL 7r 解析 由题意知 通过ac边的电流为 I1 E 5r 由a b c的电流I2 E 7r 故框架的受力情况如图乙所示 则 Fac B 5L 方向b d E 5r BLE r Fab 方向b c 3BLE 7r Fbc 方向b a 4BLE 7r 由平行四边形定则知 Fab Fbc的合力与Fac同向 大小为 如图丙所 5BLE 7r 示 故框架受到的安培力的合力为 F 方向b d 5BLE 7r BLE r 12BLE 7r 答案 D 非选择题部分共 3 小题 共 40 分 11 13 分 图示为等臂电流天平 可以用来测量匀强磁场的磁感应强度 它的右臂挂着 匝数n 9 的矩形线圈 线圈的水平边长为l 处于匀强磁场内 磁感应强度的大小为B 方向与线圈平面垂直 当线圈中通过电流I时 调节砝码使两臂达到平衡 然后使电流反向 大小不变 这时需要在左盘中增加质量为m的砝码 才能使两臂再次达到新的 平衡 1 导出用已知量和可测量量n m l I表达B的计算式 2 当l 10 0 cm I 0 10 A m 7 2 g 时 磁感应强度B是多大 取 重力加速度g 10 m s2 解析 1 设电流方向未改变时 等臂天平的左盘内砝码的质量为m1 右 盘内砝码的质量为m2 由平衡条件有 m1g m2g nBIl 用心 爱心 专心 电流方向改变之后有 m1 m g m2g nBIl 联立两式可得 B mg 2nIl 2 将n 9 l 10 cm I 0 1 A m 7 2 g 代入B 中得 mg 2nIl B 0 4 T 答案 1 B 2 0 4 T mg 2nIl 12 13 分 如图甲所示 电源的电动势E 2 V 内阻r 0 5 两竖直导轨间的距 离L 0 2 m 竖直导轨的电阻可以忽略不计 金属棒的质量m 0 1 kg 电阻R 0 5 它与导轨间的动摩擦因数 0 4 在纸外一侧垂直靠在两导轨上 为使金属棒不下滑 施 一与纸面成 30 夹角 与导线垂直且斜向纸里的磁场 则磁感应强度的大小 应满足什么条件 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 取g 10 m s2 解析 对金属棒进行受力分析 设磁感应强度为B1时 金属棒恰好不下滑 此时它的受力情况如图乙所 示 有 Fcos 30 FN Fsin 30 f mg f FN F B1IL I E R r 解得 B1 3 0 T 设磁感应强度为B2时 金属棒恰好不上滑 此 时它的受力情况如图丙所示 同理有 B2ILsin 30 B2ILcos 30 mg 乙 丙 解得 B2 16 3 T 故磁感应强度B的大小应满足 3 0 T B 16 3 T 答案 3