【创新设计】2013-2014学年高中物理 滚动检测6 磁场与安培力 粤教版选修3-1

1 滚动检测滚动检测 六六 磁场与安培力磁场与安培力 时间 60 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 本题共 6 小题 每小题 6 分 共 36 分 图 1 1 如图 1 所示 两根垂直纸面 平行且固定放置的直导线M和N 通有同向等值电流 沿纸面与直导线M N等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab 则通电导线ab在安培 力作用下运动的情况是 A 沿纸面逆时针转动 B 沿纸面顺时针转动 C a端转向纸外 b端转向纸里 D a端转向纸里 b端转向纸外 答案 D 图 2 2 如图 2 所示 一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场 中 通入A C方向的电流时 悬线张力不为零 欲使悬线张力为零 可以采用的办法是 A 不改变电流和磁场方向 适当增大电流 B 只改变电流方向 并适当减小电流 C 不改变磁场和电流方向 适当减小磁感应强度 D 只改变磁场方向 并适当减小磁感应强度 解析 通入A C方向的电流时 由左手定则可知 安培力方向垂直金属棒向上 2T F安 mg F安 BIL 欲使悬线张力为零 需增大安培力 但不能改变安培力的方向 只有选项 A 符合要求 答案 A 图 3 3 如图 3 所示 在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a b和 c 各导线中的电流大小相同 其中a c导线中的电流方向垂直纸面向外 b导线中电流 2 方向垂直纸面向里 每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用 则关于每根导线所 受安培力的合力 以下说法正确的是 A 导线a所受合力方向水平向左 B 导线a所受合力方向水平向右 C 导线c所受合力方向水平向左 D 导线b所受合力方向水平向左 解析 通电直导线同向相吸 异向相斥 可知对于a Fba是斥力 Fca是引力 又因为 在a导线所处位置 导线c产生的磁场比导线b产生的磁场弱 则Fba大于Fca 即a所受 的合力向左 而对b Fab和Fcb都是斥力 且a c是对称的 合力为零 对c 同理可知 合力向右 选 A 答案 A 图 4 4 2012 聊城高二检测 两个绝缘导体环AA BB 大小相同 环面垂直 环中通 有相同大小的恒定电流 如图 4 所示 则圆心O处磁感应强度的方向为 AA 面水平 BB 面垂直纸面 A 指向左上方 B 指向右下方 C 竖直向上 D 水平向右 答案 A 5 如图 5 所示 一条形磁铁放在水平桌面上 在其左上方固定一根与磁铁垂直的长 直导线 当导线中通以图示方向的电流时 图 5 A 磁铁对桌面的压力增大 且受到向右的摩擦力作用 B 磁铁对桌面的压力减小 且受到向右的摩擦力作用 C 磁铁对桌面的压力增大 且受到向左的摩擦力作用 D 磁铁对桌面的压力减小 且受到向左的摩擦力作用 答案 B 3 图 6 6 如图 6 在xOy平面中有一通电直导线与Ox Oy轴相交 导线中电流方向如图所 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轴正方向 B 沿y轴负方向 C 沿z轴正方向 D 沿z轴负方向 解析 安培力垂直于I B决定的平面 因此磁感应强度只要在xOy平面内且有垂直I 向左的分量即可 答案 B 二 双选选择题 本题共 4 小题 每小题 8 分 共 32 分 图 7 4 7 7 全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的 当进行排水和脱水工序时 控 全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的 当进行排水和脱水工序时 控 制铁芯制铁芯 1 1 的线圈通电 使铁芯的线圈通电 使铁芯 2 2 动作 从而牵引排水阀的阀门 排出污水动作 从而牵引排水阀的阀门 排出污水 如图如图 7 7 所示所示 以下说法正确的是 以下说法正确的是 A A 若输入的控制电流由 若输入的控制电流由a a流入 由流入 由b b流出 则铁芯流出 则铁芯 2 2 中中A A端为端为 N N 极 极 B B端为端为 S S 极极 B B 若输入的控制电流由 若输入的控制电流由a a流入 由流入 由b b流出 则铁芯流出 则铁芯 2 2 中中A A端为端为 S S 极 极 B B端为端为 N N 极极 C 若a b处输入交变电流 铁芯 2 不能被吸入线圈中 D 若a b处输入交变电流 铁芯 2 仍能被吸入线圈中 解析 线圈a b间通以直流电 a为正 b为负时线圈的上端为 N 极 铁芯 2 在图示 位置被磁化 A端为 S 极 B端为 N 极 铁芯要被吸入线圈中 断电后 铁芯在复位弹簧作 用下回到原位置 图中未画弹簧 当a b处输入交变电流时 仍能吸入线圈 因为铁芯仍 能被磁化 且磁化后的磁性总是与线圈要发生相吸的作用 答案 BD 图 8 8 通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内 如图 8 所示 ab边与MN平 行 关于MN的磁场对线框的作用力 下列说法正确的是 A 线框有两条边所受的安培力方向相同 B 线框有两条边所受的安培力大小相等 C 线框所受的安培力的合力方向向左 D 线框所受的安培力的合力方向向右 解析 由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外 再由左手 定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等 方向相反 ab边受到向右的安培力 Fab cd边受到向左的安培力Fcd 因ab所处的磁场强 cd所处的磁场弱 故Fab Fcd 线 框所受合力方向向右 5 答案 BD 图 9 9 如图 9 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 磁感应强度的方向和大小可能为 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 画出通电导线受力图如图所示 由左手定则可知 当磁感应强度的方向沿y轴 正方向时 安培力沿z轴正方向 当BIL mg时 导线受力平衡 保持静止 即磁感应强 度的方向沿y轴正向 大小为 选项 B 正确 当磁感应强度的方向沿z轴负方向时 安 mg IL 培力沿y轴正方向 当BIL mgtan 时 导线受力平衡 保持静止 即磁感应强度的方 向沿z轴负向 大小为tan 选项 C 正确 mg IL 答案 BC 图 10 10 电磁轨道炮工作原理如图 10 所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动 并 与轨道保持良好接触 电流I从一条轨道流入 通过导电弹体从另一条轨道流回 轨道电 流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场 可视为匀强磁场 磁感应强度的大小与I成正 比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的出射速度增加至原 来的 2 倍 理论上可采用的办法是 A 只将轨道长度L变为原来的 2 倍 6 B 只将电流I增加到原来的 2 倍 C 只将弹体质量减小到原来的一半 D 将弹体质量减小到原来的一半 轨道长度L变为原来的 2 倍 其他量不变 解析 设B kI 轨道之间距离d 则发射过程中 安培力F BId 安培力做功 W FL kI2dL 由动能定理kI2dL mv2 解得弹体的出射速度v 要使弹体的出 1 2 2kI2dL m 射速度增加至原来的 2 倍 可采用的办法是只将电流I增加到原来的 2 倍 或将弹体质量 减小到原来的一半 轨道长度L变为原来的 2 倍 其他量不变 选项 B D 正确 答案 BD 三 非选择题 本题共 2 小题 每小题 16 分 共 32 分 计算题要求有必要的文字叙述 列出必要的方程和演算步骤 图 11 11 16 分 如图 11 所示 固定的两光滑导体圆环半径为 0 5 m 相距 1 m 在两圆环 上放一导体棒 圆环上接有电源 电源的电动势为 3 V 内电阻不计 导体棒质量为 60 g 电阻为 1 5 匀强磁场竖直向上 且B 0 4 T 开关 S 闭合后 棒从圆环底端上滑至 某一位置后静止 试求 1 静止后每个环对棒的支持力为多少 g取 10 m s2 2 此棒静止后的位置与环底高度差为多少 解析 1 导体棒静止时 设每个环对棒的支持力为RN1 两球对棒的作用力为FN 则 FN 2FN 棒受重力mg 两环对其作用力FN和安培力F的共同作用而平衡 则三力的合力 为零 如图所示 由安培力公式得F BIL N 0 8 N BLE R 0 4 1 3 1 5 则FN1 N 0 5 N FN 2 F2 mg 2 2 0 82 0 62 2 2 设环对棒的作用力FN与水平方向的夹角为 棒静止后 的位置与环底高度差为h 则 tan h r 1 sin mg F 0 06 10 0 8 3 4 7 0 5 1 m 0 2 m 3 5 答案 1 0 5 N 2 0 2 m 图 12 12 如图 12 所示 光滑的平行导轨倾角为 处在磁感应强度为B的匀强磁场中 导