2014届高考物理一轮 8.1磁场及其对电流的作用课时提升作业 新人教版选修3-1

1 20142014 届高考物理一轮课时提升作业 选修届高考物理一轮课时提升作业 选修 3 1 8 13 1 8 1 磁场及其对电流的磁场及其对电流的 作用作用 40 40 分钟分钟 100100 分分 一 选择题一 选择题 本大题共本大题共 1010 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共分 共 7070 分 每小题至少一个答案分 每小题至少一个答案 正确 选不全得正确 选不全得 4 4 分分 1 2013 南通模拟 如图所示 A 为一水平旋转的橡胶盘 带有大量均匀分布的 负电荷 在圆盘正上方水平放置一通电直导线 电流方向如图 当圆盘高速绕中 心轴 OO 转动时 通电直导线所受磁场力的方向是 A 竖直向上B 竖直向下 C 水平向里D 水平向外 2 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 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 磁感应强度为 B0 则 O 处的磁感应强度大小为 A 0 B 2B0 C B0D 无法确定2 3 2011 新课标全国卷 为了解释地球的磁性 19 世纪安培假设 地 球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流 I 引起的 在下列四个图中 正确表示安培假设中环形电流方向的是 4 2013 苏州模拟 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 方向如图所示 过 c 点的导线所受安培力的方向 2 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 5 2013 福州模拟 已知地磁场的水平分量为 B 利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应 强度 如图所示为测定通电线圈中央一点的磁感应强度的实验 实验方法 先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内 中央放一枚小磁针 N 极指向北方 给线圈通电 此时小磁针 N 极指北偏东 角后静止 由此可以确定线圈中电流方向 由东向 西看 与线圈中央的合磁感应强度分别为 A 顺时针 B 顺时针 B cos B sin C 逆时针 D 逆时针 B cos B sin 6 2013 湛江模拟 在磁场中某区域的磁感线如图所示 则 A a b 两处的磁感应强度的大小不等 Ba Bb B a b 两处的磁感应强度的大小不等 Ba Bb C 同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力大 D 同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力小 7 如图所示 电流从 A 点分两路通过环形支路再汇合于 B 点 已知 两个支路的金属材料相同 但截面积不相同 上面部分的截面积较 3 大 则环形中心 O 处的磁感应强度方向是 A 垂直于环面指向纸内B 垂直于环面指向纸外 C 磁感应强度为零D 斜向纸内 8 2013 杭州模拟 通有电流的导线 L1 L2处在同一平面 纸面 内 L1是固 定的 L2可绕垂直纸面的固定转轴 O 转动 O 为 L2的中心 各自的电流方向 如图所示 下列哪种情况将会发生 A 因 L2不受安培力的作用 故 L2不动 B 因 L2上 下两部分所受的安培力平衡 故 L2不动 C L2绕轴 O 按顺时针方向转动 D L2绕轴 O 按逆时针方向转动 9 2013 杭州模拟 在两个倾角均为 的光滑斜面上 放有两个相同的金属棒 分别通有 电流 I1和 I2 磁场的磁感应强度大小相同 方向如图所示 两金属棒均处于平衡状态 则两 种情况下的电流之比 I1 I2为 A sin B C cos D 1 sin 1 cos 10 通电闭合直角三角形线框 abc 处在匀强磁场中 磁场方向垂直于线框 平面 电流方向如图所示 那么三角形线框受到的磁场力的合力为 A 方向垂直于 ab 边斜向上 B 方向垂直于 ac 边斜向上 C 方向垂直于 bc 边向下 D 为零 二 计算题二 计算题 本大题共本大题共 2 2 小题 共小题 共 3030 分 要有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要分 要有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要 注明单位注明单位 11 能力挑战题 15 分 如图所示 在磁感应强度 B 1 0 T 方向竖直 向下的匀强磁场中 有一个与水平面成 37 角的导电滑轨 滑轨上 放置一个可自由移动的金属杆 ab 已知接在滑轨中的电源电动势 E 12 4 V 内阻不计 ab 杆长 L 0 5 m 质量 m 0 2 kg 杆与滑轨间的动摩擦因数 0 1 滑轨与 ab 杆的电阻忽略不计 求 要使 ab 杆在滑轨上保持静止 滑动变阻器 R 的阻值在什么范围 内变化 g 取 10 m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 结果保留一位有效数字 12 2013 苏州模拟 15 分 如图所示为一电流表的原理示意图 质量为 m 的均质细金属棒 MN 的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连 绝缘弹簧劲度系数为 k 在矩形区域 abcd 内有匀强磁场 磁感应强度大小为 B 方向垂直纸面向外 与 MN 的右端 N 连接的一绝缘轻指 针可指示标尺上的读数 MN 的长度大于 当 MN 中没有电流通过且处于平衡状态时 MN 与ab 矩形区域的 cd 边重合 当 MN 中有电流通过时 指针示数可表示电流强度 1 当电流表示数为零时 弹簧伸长多少 重力加速度为 g 2 若要电流表正常工作 MN 的哪一端应与电源正极相接 3 若 k 2 0 N m 0 20 m 0 050 m B 0 20 T 此电流表的量程是多少 不计通电abcb 时电流产生的磁场的作用 4 若将量程扩大 2 倍 磁感应强度应变为多大 答案解析答案解析 1 解析 选 C 由于带负电的圆盘顺时针方向旋转 形成的等效电流为逆时针方向 所产生 的磁场方向竖直向上 由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里 故 C 正确 2 解析 选 C 由安培定则可知 A 在圆心处产生的磁感应强度垂直于纸面向里 B 在圆心 处产生的磁感应强度竖直向下 两者垂直 所以合磁感应强度大小 C 选项正确 22 000 BBB2B 变式备选 如图所示 A 和 B 为两根互相平行的长直导线 通以同方向 5 等大电流 虚线 C 为在 A 和 B 所确定的平面内与 A B 等距的直线 则下列说法正确的是 A 两导线间的空间不存在磁场 B 虚线 C 处磁感应强度为零 C A C 间磁感应强度垂直纸面向外 D C B 间磁感应强度垂直纸面向里 解析 选 B 由安培定则可知 在 A B 之间 A 中电流产生的磁场方向垂直纸面向里 B 中电流产生的磁场方向垂直纸面向外 在 C 处两磁场的磁感应强度大小相等 方向相反 则 合磁场的磁感应强度为零 A C 之间磁感应强度向里 B C 之间磁感应强度向外 故 B 正 确 A C D 错误 3 解析 选 B 由于地磁场的北极在地理南极附近 由安培定则可知 安培假设中环形电 流方向如 B 图所示 故 A C D 错 B 正确 4 解析 选 C 解法一 根据直线电流的安培定则 a b 在 c 处所激发的磁场方向分别如 图中 Ba Bb所示 应用平行四边形定则可知 c 导线所在处的合磁场方向如图所示 根据左手 定则可知安培力 F安的方向与 a b 连线垂直 指向左边 解法二 根据同向电流相互吸引 异向电流相互排斥的特点 可判断导线 a b 对导线 c 的安培力均为吸引力 再由平行四 边形定则可知 c 导线所受合力的方向与 ab 边垂直 水平向左 C 正确 5 解析 选 C 由于合磁场的方向北偏东 角 地磁场的水平分量为 B 向北 根据平行四 边形定则 线圈中央的合磁感应强度大小为 通电线圈中央一点的磁场水平向东 结 B cos 合安培定则 可判断线圈中电流方向 由东向西看 为逆时针方向 C 正确 6 解析 选 B 因为磁场中磁感线的疏密表示磁场的强弱 所以 Ba Bb B 正确 A 错误 由于通电导线的方向与磁场的方向的关系未知 因此同一通电导线放在 a b 两处受力大小 无法判断 C D 均错误 7 解析 选 A 两个支路在 O 处的磁感应强度方向均在垂直于圆环方向上 但上面支路的 电流大 在 O 处的磁感应强度较大 故叠加后应为垂直于纸面向内 A 正确 8 解析 选 D 由安培定则可知 导线 L1上方的磁场方向垂直于纸面向外 且离导线 L1的 距离越远的地方 磁感应强度越弱 导线 L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右 由 于 O 点的下方磁感应强度较强 则安培力较大 因此 L2绕轴 O 按逆时针方向转动 D 项正确 6 9 解析 选 D 由题图甲有 BI1Lcos mgsin 由题图乙有 BI2L mgsin 联立解得 I1 I2 1 cos D 正确 10 解题指南 解答本题应按以下流程进行 解析 选 D 解法一 ac bc 两边所受安培力分别为 Fac Fbc 其 合力为 F 如图所示 22 bcac 22 FFF BI bcacBI ab A 方向沿 a c 方向 而 ba 边所受安培力与 F 等大反向 故 abc 所受 安培力的合力为零 选项 D 正确 解法二 由于三角形为通电闭合线框 有效长度为零 所以三角形线框受到的合力为零 D 正确 11 解析 分别画出 ab 杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图 如图所 示 当 ab 杆恰好不下滑时 如图甲所示 由平衡条件得 沿斜面方向 mgsin FN1 F安 1cos 2 分 垂直斜面方向 FN1 mgcos F安 1sin 2 分 而 F安 1 1 分 1 E BL R 解得 R1 5 2 分 当 ab 杆恰好不上滑时 如图乙所示 由平衡条件得 7 沿斜面方向 mgsin FN2 F安 2cos 2 分 垂直斜面方向 FN2 mgcos F安 2sin 2 分 而 F安 2 1 分 2 E BL R 解得 R2 3 2 分 所以 要使 ab 杆保持静止 R 的取值范围是 3 R 5 1 分 答案 3 R 5 总结提升 安培力及相关平衡问题的分析技巧 1 求解安培力作用下的导体平衡问题一般是先进行受力分析 再根据共点力平衡的条件 F合 0 或 Fx 合 0 Fy 合 0 列平衡方程 2 安培力的方向很容易出错 应特别关注 安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向 所决定的平面 在判断安培力方向时 首先要确定磁场和电流所决定的平面 从而判断安培 力的方向在哪一条直线上 然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向 3 有关安培力的力电综合题往往涉及三维立体空间问题 处理该类问题时 要变三维立体 为二维平面图 可变难为易 12 解析 1 设当电流表示数为零时 弹簧的伸长量为 x 则有 mg k x 2 分 解得 x 1 分 mg k 2