2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)第9章磁場第1講磁場及其對電流的作用課后作業(yè)含解析

1、第1講磁場及其對電流的作用時(shí)間：50分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中16題為單選，710題為多選)1如圖所示，a、b、c、d是圓心為o的圓上的四個點(diǎn)，直徑ac、bd相互垂直，兩根長直導(dǎo)線垂直圓面分別固定在b、d處，導(dǎo)線中通有大小相等、垂直紙面向外的電流，關(guān)于a、o、c三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是()a都為零 bo點(diǎn)最大ca、c兩點(diǎn)方向相反 da、c兩點(diǎn)方向相同答案c解析由安培定則可知，b、d兩處的通電導(dǎo)線在a點(diǎn)的磁場方向如圖所示，由平行四邊形定則可知，a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直ac向下，同理可知c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直ac向上，即a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)

2、度方向相反，c正確，a、d錯誤；根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理可知，o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零，b錯誤。2如圖所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長mn相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()答案a解析由fbil知，線圈在磁場中的有效長度越大，受到的力變化就越大，a中有效長度最長，為mn，故a正確。3如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個導(dǎo)線框，導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和兩直導(dǎo)線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉合回路，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止?fàn)顟B(tài)。在半圓

3、弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長直導(dǎo)線p。當(dāng)p中通以方向向外的電流時(shí)()a導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動b導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覕[動c從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動d從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動答案d解析由安培定則判斷出通電導(dǎo)線p在ab處的磁場向下，在cd處的磁場向上，根據(jù)左手定則，知ab受安培力向外，cd受安培力向里，從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動，故d正確。4(2018海南高考)如圖，一絕緣光滑固定斜面處于勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于斜面向上，通有電流i的金屬細(xì)桿水平靜止在斜面上。若電流變?yōu)?.5i，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?b，電流和磁場的方向均不變，則金屬細(xì)桿將()a沿斜面加速

4、上滑 b沿斜面加速下滑c沿斜面勻速上滑 d仍靜止在斜面上答案a解析開始時(shí)，金屬桿受重力g、斜面支持力n和磁場對它的安培力f，其中fbil，由平衡條件得fgsin，若電流變?yōu)?.5i，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?b，則安培力變?yōu)閒1.5bil，金屬細(xì)桿受到的合力沿斜面向上，所以金屬細(xì)桿將沿斜面加速上滑，a正確。5如圖所示，在天花板下用細(xì)線懸掛一半徑為r的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的水平勻強(qiáng)磁場中，環(huán)與磁場邊界交點(diǎn)a、b與圓心o連線的夾角為120，此時(shí)懸線的拉力為f。若圓環(huán)通電，使懸線的拉力剛好為零，則環(huán)中電流的大小和方向是()a大小為，沿順時(shí)針方向b大小為，

5、沿逆時(shí)針方向c大小為，沿順時(shí)針方向d大小為，沿逆時(shí)針方向答案a解析圓環(huán)不通電時(shí)懸線拉力為f，可知fmg，若圓環(huán)通電，使懸線拉力剛好為零，那么famg，安培力方向若要豎直向上，電流應(yīng)為順時(shí)針，fa2birsin60bir，聯(lián)立得birf，則i，故a正確。6如圖所示，用三條細(xì)線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細(xì)均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5 g的導(dǎo)線繞制而成，三條細(xì)線呈對稱分布，穩(wěn)定時(shí)線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵中軸線oo垂直于線圈平面且通過其圓心o，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5 t，方向與豎直線成30角，要使三條細(xì)線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為(

6、)a0.1 a b0.2 ac0.05 a d0.01 a答案a解析設(shè)線圈的半徑為r，則線圈的質(zhì)量m2nr2.5103 kg，磁場的水平分量為bsin30，線圈受到的安培力為fbsin30i2nr，由于線圈所受向上的安培力等于線圈的重力，則2nr2.510310bsin30i2nr，解得i0.1 a，a正確。7(2017全國卷)某同學(xué)自制的簡易電動機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，該同學(xué)應(yīng)將()a左

7、、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉b左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉c左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉d左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉答案ad解析裝置平面示意圖如圖所示。如圖所示的狀態(tài)，磁感線方向向上，若形成通路，線圈下邊導(dǎo)線中電流方向向左，受垂直紙面向里的安培力，同理，上邊導(dǎo)線中電流受安培力垂直紙面向外，使線圈轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈上邊導(dǎo)線轉(zhuǎn)到下邊時(shí)，若仍通路，線圈上、下邊中電流方向與圖示方向相比均反向，受安培力反向，阻礙線圈轉(zhuǎn)動。若要線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動，要求左、右轉(zhuǎn)軸只能上一側(cè)或下一側(cè)形成通路，另一側(cè)斷路。故選a、d。8如圖甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為l，其間有豎直

8、向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。垂直于導(dǎo)軌水平放置一根均勻金屬棒。從t0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流i，周期為t，最大值為im，圖甲中i所示方向?yàn)殡娏髡较颉t金屬棒()a一直向右移動b速度隨時(shí)間周期性變化c受到的安培力隨時(shí)間周期性變化d受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功答案abc解析根據(jù)左手定則知，導(dǎo)體棒開始所受的安培力方向水平向右，根據(jù)fbilma知，金屬棒在第一個內(nèi)向右做勻加速直線運(yùn)動，在第二個內(nèi)，安培力水平向左，故向右做勻減速運(yùn)動，根據(jù)對稱性畫出vt圖象如圖所示，由圖象可知速度隨時(shí)間周期性變化，一直向右運(yùn)動，a、b正確；根據(jù)it圖象，由fbil知，安培力隨時(shí)間周期性變化，c正確；

9、根據(jù)動能定理，安培力在前半周期做正功，后半周期做負(fù)功，一個周期內(nèi)總功為零，d錯誤。9已知在電流為i的長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中，距導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為bk，其中k為常量?，F(xiàn)有四根平行的通電長直導(dǎo)線，其橫截面恰好在一個邊長為l的正方形的四個頂點(diǎn)上，電流方向如圖。其中a、c導(dǎo)線中的電流大小為i1，b、d導(dǎo)線中的電流大小為i2，已知此時(shí)b導(dǎo)線所受的安培力恰好為零。撤去b導(dǎo)線，在o處固定一長度為l、電流為i的通電導(dǎo)體棒e，電流方向垂直紙面向外，則下列說法正確的是()ab導(dǎo)線撤去前，電流的大小關(guān)系為i22i1bb導(dǎo)線撤去前，四根導(dǎo)線所受的安培力均為零cb導(dǎo)線撤去后，導(dǎo)體棒e所受安培力方向?yàn)檠貀軸負(fù)方向db導(dǎo)

10、線撤去后，導(dǎo)體棒e所受安培力大小為kii2答案acd解析b導(dǎo)線撤去前，b導(dǎo)線所受的安培力為零，則b導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，即2kcos45k，解得i22i1，a正確；b導(dǎo)線撤去前，根據(jù)對稱性知d導(dǎo)線所受的安培力也為零，由2kcos45k知，a、c導(dǎo)線所受的安培力不為零，b錯誤；b導(dǎo)線撤去后，o處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0kk，方向沿x軸負(fù)方向，則由左手定則知導(dǎo)體棒e所受安培力方向沿y軸負(fù)方向，大小為fb0ilkii2，c、d正確。10質(zhì)量為m的金屬細(xì)桿置于傾角為的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度為d，桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，有電流通過桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上，在如圖所示的a、b、c、d四個圖中，桿與導(dǎo)軌間的

11、摩擦力一定不為零的是()答案cd解析a中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力、導(dǎo)軌的彈力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖甲所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。b中，通電細(xì)桿可能受重力、安培力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖乙所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零。c和d中，通電細(xì)桿受重力、安培力、導(dǎo)軌彈力作用具有下滑趨勢，故一定受到沿導(dǎo)軌向上的靜摩擦力，如圖丙、丁所示，所以桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零。故正確答案為c、d。二、非選擇題(本題共2小題，共30分)11(14分)電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為2.0 g的彈體(包括金屬桿ef的質(zhì)量)加速到6 km/s。若這種裝置的軌道寬2

12、 m，長為100 m，通過的電流為10 a，求軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁場力的最大功率。(軌道摩擦不計(jì))答案18 t2.16106 w解析電磁炮在安培力的作用下，沿軌道做勻加速運(yùn)動。因?yàn)橥ㄟ^100 m的位移加速至6 km/s，利用動能定理可得f安sek，即bilsmv20，代入數(shù)據(jù)可得b18 t。運(yùn)動過程中，磁場力的最大功率為pf安vbilv2.16106 w。12(16分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度b1.0 t，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，有一個與水平面成37角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個可自由移動的金屬桿ab。已知接在滑軌中的電源電動勢e12 v，內(nèi)阻不計(jì)。ab桿長l0.5 m，質(zhì)量m0.2 kg，桿與滑軌間的動摩擦因數(shù)0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì)。求：要使ab桿在滑軌上保持靜止，滑動變阻器r的阻值在什么范圍內(nèi)變化？(g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8，可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案3 r5 解析分別畫出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情