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高考物理一轮复习重要题型名师精讲之磁场第1讲磁场及磁场对电流的作用doc高中物理
高考物理一轮复习重要题型名师精讲之磁场第1讲磁场及磁场对电流的作用doc高中物理
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第八章磁场第1讲磁场及磁场对电流的作用1.图8-1-17如图8-1-17所示,一弓形线圈通以逆时针电流,在其圆弧的圆心处,垂直于纸面放一直导线,当直导线通有指向纸内的电流时,线圈将( )A.a端向纸内,b端向纸外转动,且靠近导线B.a端向纸内,b端向纸外转动,且远离导线C.b端向纸内,a端向纸外转动,且靠近导线D.b端向纸内,a端向纸外转动,且远离导线答案:A2.图8-1-18(2022·全国Ⅰ,17)如图8-1-18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)ILBB.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILBC.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB解析:将导线分为三段直导线,根据左手定那么分别判断出安培力的大小,根据F=BIL计算出安培力的大小,再求合力.导线所受合力F=BIL+2BILsin45°=(+1)ILB.答案:A3.图8-1-199/9\n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,一根质量为m、电阻为R的导体棒ab,用长为l的绝缘细线悬挂,悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态,如图8-1-19所示,系统空间有竖直方向的匀强磁场.当闭合开关S时,导体棒向右摆出,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ角,那么( )A.磁场方向一定竖直向上B.导体棒离开导轨前受到向左的安培力C.导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mgl(1-cosθ)D.导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1-cosθ)解析:从题中知道导体棒ab向右摆动,说明导体棒ab受到向右的安培力作用,由左手安那么可知磁场方向一定竖直向下,A、B两项错误;电源提供的电能转化成了两局部,一局部是电路中所产生的热,另一局部是导体棒的机械能,D项正确;最大高度时,导体棒重力势能的增加量等于mgl(1-cosθ),C项正确.答案:CD4.图8-1-20(2022·上海模拟)如图8-1-20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,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,且电流强度与时间成正比,即I=kt,其中k为恒量.假设金属棒与导轨始终垂直,那么如以下图的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中,正确的选项是( )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;在棒停顿运动前,所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为:Ff=μBLkt;当棒停顿运动时,摩擦力立即变为静摩擦力,大小为:Ff=mg,应选项C正确.答案:C5.图8-1-21如图8-1-21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B9/9\n,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)假设要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?(3)假设k=2.0N/m,=0.20m,=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)假设将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?解析:(1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为Δx,那么有mg=kΔx,①由①式得:Δx=.②(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下,因此M端应接正极.(3)设电流表满偏时通过MN间电流强度为Im,那么有BIm+mg=k(+Δx),③联立②③并代入数据得Im=2.5A.④(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B′,那么有2B′Im+mg=k(+Δx).⑤由①⑤式得:B′=.⑥代入数据得:B′=0.10T.答案:(1) (2)M端 (3)2.5A (4)0.10T1.(2022·广东六校联考)一段长0.2m,通过2.5A电流的直导线,关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,正确的选项是( )A.如果B=2T,F一定是1NB.如果F=0,B也一定为零C.如果B=4T,F有可能是1ND.如果F有最大值时,通电导线一定与B平行解析:当导线与磁场方向垂直放置时,F=BIL,力最大,当导线与磁场方向平行放置时,F=0,当导线与磁场方向成任意其他角度放置时,0<F<BIL,A、D两项不正确,C项正确;磁感应强度是磁场本身的性质,与受力F无关,B不正确.答案:C2.图8-1-229/9\n(2022·汕头模拟)首先对电磁作用力进展研究的是法国科学家安培.如图8-1-22所示的装置,可以探究影响安培力大小的因素,实验中如果想增大导体棒AB摆动的幅度,可能的操作是( )A.把磁铁的N极和S极换过来B.减小通过导体棒的电流强度IC.把接入电路的导线从②、③两条换成①、④两条D.更换磁性较小的磁铁解析:安培力的大小与磁场强弱成正比,与电流强度成正比,与导线的长度成正比,C正确.答案:C3.图8-1-23(2022·黄冈模拟)如图8-1-23所示,两根无限长的平行导线a和b水平放置,两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流,且Ia>Ib.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时;导线a恰好不再受安培力的作用.那么与加磁场B以前相比较( )A.b也恰好不再受安培力的作用B.b受的安培力小于原来安培力的2倍,方向竖直向上C.b受的安培力等于原来安培力的2倍,方向竖直向下D.b受的安培力小于原来安培力的大小,方向竖直向下解析:当a不受安培力时,Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零,此时判断所加磁场垂直纸面向外,因Ia>Ib,所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里,b受安培力向下,且比原来小.应选项D正确.答案:D4.图8-1-24如图8-1-24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,那么关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的选项是( )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:首先用安培定那么判定导线所在处的磁场方向,要注意是合磁场的方向,然后用左手定那么判定导线的受力方向.可以确定B是正确的.答案:B9/9\n5.图8-1-25一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图8-1-25中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是( )A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁受到向右的摩擦力D.磁铁受到向左的摩擦力解析:如右图所示.对导体棒,通电后,由左手定那么,导体棒受到斜向左下方的安培力,由牛顿第三定律可得,磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上方,所以在通电的一瞬时,磁铁对桌面的压力减小,磁铁受到向左的摩擦力,因此A、D正确.答案:AD6.图8-1-26(2022·霸州模拟)如图8-1-26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,方向如以下图,关于四边形的四条边所受到的安培力的大小,以下表达中正确的选项是( )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:根据左手定那么,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边受到安培力大小为Fad=BIOd,故B、D错;cd边受到的安培力大小为Fad=BIcd,故B正确.答案:B7.图8-1-27如图8-1-27所示,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,那么b的电流在a9/9\n处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的选项是( )A.方向向上B.大小为C.要使a仍能保持静止,而减小b在a处的磁感应强度,可使b上移D.假设使b下移,a将不能保持静止解析:由安培定那么可知A正确;由mgsinα=BLIcosα知B=,B错误;假设要使B最小,应在垂直斜面向上的方向上,所以C、D正确.答案:B8.图8-1-28(2022·杭州质检)如图8-1-28所示,两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°.金属杆ab垂直导轨放置,导轨与金属杆接触良好.整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中.当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆ab刚好处于静止状态.要使金属杆能沿导轨向上运动,可以采取的措施是( )A.增大磁感应强度BB.调节滑动变阻器使电流减小C.增大导轨平面与水平面间的夹角θD.将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析:对金属杆受力分析,沿导轨方向:-mgsinθ=0,假设想让金属杆向上运动,那么增大,A项正确,B项错误;假设增大θ,那么mgsinθ增大,C项错误;假设电流反向,那么金属杆受到的安培力反向,D项错误.答案:A图8-1-299.如图8-1-29甲所示,电流恒定的通电直导线MN,垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上,电流方向由M指向N,在两轨间存在着竖直磁场,取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向,当t9/9\n=0时导线恰好静止,假设B按如图乙所示的余弦规律变化,以下说法正确的选项是( )A.在最初的一个周期内,导线在导轨上做往复运动B.在最初的一个周期内,导线一直向左运动C.在最初的半个周期内,导线的加速度先增大后减小D.在最初的半个周期内,导线的速度先增大后减小解析:由安培力的表达式F=BIL结合图乙可知,安培力F在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化,在前周期内,安培力F方向不变,大小变小,加速度方向不变,大小变小,由于初速度为零,所以在水平方向上做变加速直线运动;在周期到周期内,磁场方向改变,安培力方向改变,加速度方向改变,速度减小,至周期时速度减小到零,所以D项正确;而后在周期到周期内,MN反向加速,在一个周期完毕时又回到原来的位置,即做往复运动,所以A项正确.答案:AD10.图8-1-30电磁炮是利用磁场对电流的作用力,把电能转变成机械能,使炮弹发射出去的.如图8-1-30所示,把两根长为s,互相平行的铜制轨道放在磁场中,轨道之间放有质量为m的炮弹,炮弹架在长为l,质量为M的金属杆上,当有大的电流I1通过轨道和炮弹时,炮弹与金属架在磁场力的作用下,获得速度v1时刻的加速度为a,当有大的电流I2通过轨道和炮弹时,炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道,设炮弹运动过程中受到的阻力与速度的平方成正比,求垂直于轨道平面的磁感应强度多大?解析:设运动中受总阻力Ff=kv2,炮弹与金属架在安培力和阻力合力作用下加速,根据牛顿第二定律,获得v1速度时,BI1l-kv=(M+m)a①当炮弹速度最大时,有BI2l=kv②解①②得垂直轨道的磁感应强度为:B=.答案:11.图8-1-31如图8-1-31所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m,质量为6×10-2kg的通电直导线,电流强度I=9/9\n1A,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0.4T,方向竖直向上的磁场中.设t=0时,B=0,那么需要多长时间,斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2)解析:斜面对导线的支持力为零时导线的受力如以下图.由平衡条件FTcos37°=F①FTsin37°=mg②由①②解得:F=,代入数值得:F=0.8N由F=BIL得:B==T=2T.B与t的变化关系为B=0.4t.所以t=5s.答案:5s12.图8-1-32水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图8-1-32所示,问:(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?(2)假设B的大小和方向均能改变,那么要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?解析:从b向a看侧视图如以下图.(1)水平方向:F=FAsinθ①竖直方向:FN+FAcosθ=mg②又 FA=BIL=BL③联立①②③得:FN=mg-,F=.(2)使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,可知安培力竖直向上.那么有FA=mg9/9\nBmin=,根据左手定那么判定磁场方向水平向右.答案:(1)mg- (2) 方向水平向右9/9
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2022-2023年高考物理一轮复习 磁场磁场对电流的作用
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 17:00:55
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文章作者:U-336598
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