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【红对勾 讲与练】2023版高考物理总复习 8.1磁场的描述 磁场对电流的作用课时作业

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课时作业23 磁场的描述 磁场对电流的作用时间:45分钟一、单项选择题1.如图所示,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为(  )A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl解析:V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl,方向分别垂直于导线斜向上,再由平行四边形定则可得其合力F=BIl,C正确.答案:C2.如图所示,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导线电流方向垂直纸面向内.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,以下说法中正确的是(  )A.导线a所受合力方向水平向右B.导线c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:导线b、c在a处产生的合磁场方向向上,由左手定则知a所受合力方向水平向左,A错误;导线a、b在c处产生的合磁场方向向下,由左手定则知,c所受合力方向水平向右,B正确,C错误;导线a、c在b处产生的合磁场的磁感应强度为零,导线b8\n所受合力为零,D错误.答案:B3.如图所示,abcd四边形闭合金属线框,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,线框通入电流I,方向如图所示,关于四边形线框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:根据公式F=BIL,ab边受到的安培力大小为Fab=BIL,bc边平行于磁场方向,不受安培力作用,A错误;ad边受到安培力大小为Fad=BILdO,D错误;cd边受到的安培力大小为Fcd=BILcd,因为Lcd>LdO,所以Fcd>Fad,B正确,C错误.答案:B4.如右图所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根竖直放置的平行导轨AB、CD,导轨上放有质量为m的金属棒MN下滑,棒与导轨间的动摩擦因数为μ,现从t=0时刻起,给棒通以图示方向的电流,且电流大小与时间成正比,即I=kt,其中k为正恒量.若金属棒与导轨始终垂直,则如下图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中,正确的是(  )8\n解析:当Ff=μBIL=μBLkt<mg时,棒沿导轨向下加速;当Ff=μBLkt>mg时,棒沿导轨向下减速;在棒停止运动前,棒所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为Ff=μBLkt;当棒停止运动时,摩擦力立即变为静摩擦力,大小为Ff=mg,C正确.答案:C5.如图所示,MN、PQ为水平放置的平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上,已知导体棒质量m=1kg,长l=2.0m,通过的电流I=5.0A,方向如图所示,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=.若使导体棒水平向右匀速运动,要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场最小,则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g=10m/s2)(  )A.30°B.45°C.60°D.90°解析:对导体棒进行受力分析,如图所示,要使导体棒匀速直线运动,则安培力需为动力,则设磁场方向与轨道平面成θ角向左斜向上,由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方,如图所示,则BIlsinθ=μFN①,FN+BIlcosθ=mg②,联立①、②式可得B=8\n·==,故θ=60°时,磁感应强度最小.答案:C二、多项选择题6.如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为FN1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为FN2,则以下说法正确的是(  )A.弹簧长度将变长B.弹簧长度将变短C.FN1>FN2D.FN1<FN2解析:画出导体棒所在处的磁感线方向,用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下方,由牛顿第三定律可知,导体棒对条形磁铁的安培力斜向左上方,所以弹簧长度将变短,FN1>FN2,B、C正确.答案:BC7.如图所示,一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交,环上各点的磁感应强度B大小相等,方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向).若导线环上载有如图所示的恒定电流I,则下列说法正确的是(  )A.导电圆环有收缩的趋势B.导电圆环所受安培力方向竖直向上C.导电圆环所受安培力的大小为2BIR8\nD.导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ解析:若导线环上载有如题图所示的恒定电流I,由左手定则可得导线环上各小段所受安培力斜向内,导电圆环有收缩的趋势,导电圆环所受安培力方向竖直向上,导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ,A、B、D正确,C错误.答案:ABD8.光滑平行导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L=20cm的两段光滑圆弧导轨相接,一根质量m=60g、电阻R=1Ω、长为L的导体棒ab,用长也为L的绝缘细线悬挂,如图所示,系统空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ=53°角,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态,导轨电阻不计,sin53°=0.8,g=10m/s2则(  )A.磁场方向一定竖直向下B.电源电动势E=3.0VC.导体棒在摆动过程中所受安培力F=3ND.导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048J解析:导体棒向右沿圆弧摆动,说明受到向右的安培力,由左手定则知该磁场方向一定竖直向下,A对;导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功,由动能定理知BIL·Lsinθ-mgL(1-cosθ)=0,代入数值得导体棒中的电流为I=3A,由E=IR得电源电动势E=3.0V,B对;由F=BIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F=0.3N,C错;由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量ΔE的和,即W=Q+ΔE,而ΔE=mgL(1-cosθ)=0.048J,D错.答案:AB三、非选择题9.如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距1m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3kg,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,(g=10m/s2)为了使物体匀速上升,应在棒中通入多大的电流?方向如何?8\n解析:对导体棒ab受力分析,由平衡条件得,竖直方向FN=mg水平方向BIL-Ff-Mg=0又Ff=μFN联立解得I=2A由左手定则知电流方向由a指向b.答案:2A 电流方向由a指向b10.质量为m、长度为L的导轨棒MN静止于水平导轨上,通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成θ角斜向下,如图所示,求棒MN受到的支持力和摩擦力.解析:8\n设棒MN受到的安培力F,支持力为FN,摩擦力为Ff,对其受力分析如图所示,由平衡条件知,水平方向Ff=Fsinθ竖直方向FN=Fcosθ+mg又F=BIL解得Ff=BILsinθFN=BILcosθ+mg答案:BILcosθ+mg BILsinθ11.载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r,式中常量k>0,I为电流强度,r为距导线的距离.在水平长直导线MN正下方,矩形线圈abcd通过逆时针方向的恒定电流,被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂,如图所示.开始时MN内不通电流,此时两细线内的张力均为T0.当MN通以强度为I1的电流时,两细线内的张力均减小为T1:当MN内的电流强度变为I2时,两细线的张力均大于T0.(1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向;(2)求MN分别通以强度为I1和I2电流时,线框受到的安培力F1与F2大小之比;(3)当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂,在此瞬间线圈的加速度大小为a,求I3.解析:(1)由题意知,当MN通以电流I1时,线圈受到的安培力向上,根据左手定则、安培定则可以判断I1的方向向左,当MN通以电流I2时,线圈受到的安培力应向下,同理,可以判断I2的方向向右.(2)当MN中的电流为I时,线圈受到的安培力大小为F=kIiL式中r1、r2分别为ab、cd与MN的间距,i为线圈中的电流,L为ab、cd的长度.所以=(3)设MN中电流为I3时,线圈所受安培力为F3,由题设条件有2T0=mg,2T1+F1=mg,F3+mg=ma,=8\n由以上各式得I3=I1答案:(1)I1方向向左,I2方向向右 (2)=(3)I18

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发布时间:2022-08-25 22:03:48 页数:8
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文章作者:U-336598

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