2014年高考物理一轮复习 章节训练 磁场及其对电流的作用力

1 20142014 年高考一轮复习章节训练之磁场及其对电流的作用力年高考一轮复习章节训练之磁场及其对电流的作用力 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 8 8 64 1 如下图所示 一段导线abcd位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 bc和cd的长度均为L 且 abc bcd 135 流经导 线的电流为I 方向如图中箭头所示 导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 A 方向沿纸面向上 大小为 1 ILB 2 B 方向沿纸面向上 大小为 1 ILB 2 C 方向沿纸面向下 大小为 1 ILB 2 D 方向沿纸面向下 大小为 1 ILB 2 解析 由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上 故知选项 C D 错误 再由安 培力公式F BIL可得合力大小为 1 ILB 选项 A 正确 B 错误 2 答案 A 2 在如下图所示电路中 电池均相同 当电键 S 分别置于a b两处时 导线MM 与 NN 之间的安培力的大小分别为Fa Fb 则这两段导线 A 相互吸引 Fa Fb B 相互排斥 Fa Fb C 相互吸引 Fa Fb D 相互排斥 Fa Fb 解析 电键 S 分别置于a b两处时 电源分别为一节干电池和两节干电池 而电路中 灯泡电阻不变 则电路中电流Ia Ib MM 在NN 处的磁感应强度Ba Bb 应用安培力公式 F BIL可知Fa Fb 又MM 与NN 电流方向相反 则相互排斥 答案 D 2 3 在等边三角形的三个顶点a b c处 各有一条长直导线垂直穿过纸面 导线中通 有大小相等的恒定电流 方向如右图所示 过c点的导线所受安培力的方向 A 与ab边平行 竖直向上 B 与ab边平行 竖直向下 C 与ab边垂直 指向左边 D 与ab边垂直 指向右边 解析 a处导线在c处产生的磁场B1的方向垂直于ac连线向左下方 b处导线在c处产 生的磁场B2的方向垂直于bc连线向右下方 B1和B2的合磁场B的方向竖直向下 由左手定 则可判断出过c点的导线所受安培力的方向与ab边垂直 指向左边 C 正确 答案 C 4 如下图所示 两个完全相同的通电圆环A B的圆心O重合 圆面相互垂直放置 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大小为 B0 则O处的磁感应强度大小为 A 0 B 2B0 C B0 D 无法确定 2 解析 据安培定则可知 图中A环在圆心O处产生的磁感应强度的方向垂直于纸面向里 B环在圆心O处产生的磁感应强度的方向竖直向下 据平行四边形定则可知 圆心O处磁感 3 应强度大小为B0 2 答案 C 5 2011 上海高考 如下图 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正方向的电流I 且导线保持静止时 悬线 与竖直方向夹角为 则磁感应强度方向和大小可能为 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 解析 若B沿z轴正方向 导线无法平衡 A 错误 若B沿y轴正方向 由左手定则 受力如图甲 mg BIL 所以 B 正确 若B沿z轴负方向 受力如图乙 Tsin BIL Tcos mg 所以B tan C 正确 若B沿悬线向上 受力如图丙 导 mg IL 线无法平衡 D 错误 答案 BC 6 在磁感应强度为B0 方向竖直向上的匀强磁场中 水平放置一根长通电直导线 电 流的方向垂直于纸面向里 如下图所示 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 4 A b d两点的磁感应强度大小相等 B a b两点的磁感应强度大小相等 C c点的磁感应强度的值最小 D b点的磁感应强度的值最大 解析 通电直导线在c点的磁感应强度方向与B0的方向相反 b d两点的磁感应强度 方向与B0垂直 故b d两点磁感应强度大小相等 a点的磁感应强度方向与B0同向 由磁 场的叠加知c点的合磁感应强度最小 A C 项正确 答案 AC 7 如下图所示 质量为m 长为L的导体棒电阻为R 初始时静止于光滑的水平轨道上 电源电动势为E 内阻不计 匀强磁场的磁感应强度为B 其方向与轨道平面成 角斜向上 方 开关闭合后导体棒开始运动 则 A 导体棒向左运动 B 开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 BEL R C 开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 BELsin R D 开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为 BELsin mR 5 解析 磁场方向与导体棒垂直 导体棒所受安培力F BIL 方向为垂直于磁场方 BEL R 向与导线方向所确定的平面斜向下 其有水平向右的分量 故 A C 错误 B 正确 导体棒的 合力F合 Fcos 90 Fsin 由a 得a D 正确 F合 m BELsin mR 答案 BD 8 如下图所示 abcd四边形闭合线框 a b c三点坐标分别为 0 L 0 L L 0 L 0 0 整个空间处于沿y轴正方向的匀强磁场中 通入电流I 方向如图所示 关于四边 形的四条边所受到的安培力的大小 下列叙述中正确的是 A ab边与bc边受到的安培力大小相等 B cd边受到的安培力最大 C cd边与ad边受到的安培力大小相等 D ad边不受安培力作用 解析 根据左手定则 ab边受到的安培力大小为Fab BIab bc边平行于磁场方向受力 为零 故 A 错 ad边受到的安培力大小为Fad BIOd cd边受到的安培力大小为Fcd BIcd 故 B 正确 C D 均错 答案 B 二 计算题 3 12 36 9 如下图所示 在倾角为 37 的光滑斜面上有一根长为 0 4 m 质量为 6 10 2 kg 的 通电直导线 电流I 1 A 方向垂直于纸面向外 导线用平行于斜面的轻绳拴住不动 整个 装置放在磁感应强度每秒增加 0 4 T 方向竖直向上的磁场中 设t 0 时 B 0 则需要多 长时间 斜面对导线的支持力为零 g取 10 m s2 6 解析 斜面对导线的支持力为零时导线的受力如上图所示 由平衡条件 FTcos37 F FTsin37 mg 由 解得F 代入数值得 F 0 8 N mg tan37 由F BIL得B T 2 T F IL 0 8 1 0 4 B与t的变化关系为B 0 4t 所以t 5 s 答案 5 s 10 半径为r 电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度为B 在圆环下方距圆心a 为L的地方水平放置一根电流为I2的无限长直导线MN时 圆环圆心a处的磁感应强度变为 零 设圆环平面与长直导线在同一竖直平面内 如下图所示 求 7 1 根据对称性 直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是多少 方向如何 2 如果把圆环平移到b点 使圆环的圆心与b点重合 则圆环电流与直线电流在b点 产生的合磁场的磁感应强度大小是多少 方向如何 解析 1 圆环电流在圆心a处产生的磁感应强度大小为B 方向垂直纸面向外 加上直 导线后 a处的磁感应强度为零 说明 直导线I2在a处产生的磁感应强度大小为B 方向 垂直纸面向里 又因为a b两点到直导线的距离相等 因此 直导线I2在b点产生的磁感应强度大小 为B 方向垂直纸面向外 2 当把圆环平移到b点后 圆环在b点产生的磁感应强度为B 方向垂直纸面向外 和 直导线I2在b点产生的磁感应强度合成后 可得 b点的磁感应强度大小为 2B 方向垂直纸 面向外 答案 1 B 垂直纸面向外 2 2B 垂直纸面向外 11 2013 济宁模拟 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 如下图所示 已知ab的质量为m 10 g 长度L 60 cm 沿水平方向与 ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B 0 4 T 8 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 x 1 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 的电流时两根弹簧被拉长多少 取g 9 6 m s2 9 6 N kg 解析 1 只有当ab受到的磁场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 电流的大小由mg BIL求得I A 0 4 A mg BL 0 01 9 6 0 4 0 6 2 当导线中通过由a到b的电流时 受到竖直向上的磁场力作用 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 BIL 2k x mg 可得弹簧的劲度系数 k N m mg BI