創(chuàng)新設(shè)計(jì)2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1講 磁場及磁場對電流的作用隨堂演練 新人教版選修3-1

1、第八章 磁場第1講 磁場及磁場對電流的作用1.圖8117如圖8117所示，一弓形線圈通以逆時(shí)針電流，在其圓弧的圓心處，垂直于紙面放一直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線通有指向紙內(nèi)的電流時(shí)，線圈將()Aa端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動，且靠近導(dǎo)線Ba端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線Cb端向紙內(nèi)，a端向紙外轉(zhuǎn)動，且靠近導(dǎo)線Db端向紙內(nèi)，a端向紙外轉(zhuǎn)動，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線答案：A2.圖8118(2009·全國，17)如圖8118所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭

2、頭所示導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力()A方向沿紙面向上，大小為(1)ILB B方向沿紙面向上，大小為(1)ILBC方向沿紙面向下，大小為(1)ILB D方向沿紙面向下，大小為(1)ILB解析：將導(dǎo)線分為三段直導(dǎo)線，根據(jù)左手定則分別判斷出安培力的大小，根據(jù)FBIL計(jì)算出安培力的大小，再求合力導(dǎo)線所受合力FBIL2BILsin 45°(1)ILB.答案：A3.圖8119光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動勢為E的電源相連，一根質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒ab，用長為l的絕緣細(xì)線懸掛，懸線豎直時(shí)導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，如圖8119所示，系統(tǒng)

3、空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺出，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線與豎直方向成角，則()A磁場方向一定豎直向上B導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前受到向左的安培力C導(dǎo)體棒擺到最大高度時(shí)重力勢能的增加量等于mgl(1cos )D導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前電源提供的電能大于mgl(1cos )解析：從題中知道導(dǎo)體棒ab向右擺動，說明導(dǎo)體棒ab受到向右的安培力作用，由左手安則可知磁場方向一定豎直向下，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；電源提供的電能轉(zhuǎn)化成了兩部分，一部分是電路中所產(chǎn)生的熱，另一部分是導(dǎo)體棒的機(jī)械能，D項(xiàng)正確；最大高度時(shí)，導(dǎo)體棒重力勢能的增加量等于mgl(1cos )，C項(xiàng)正確答案：CD4.圖8120(2010·

4、;上海模擬)如圖8120所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，有兩根豎直放置的平行導(dǎo)軌AB、CD，導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)從t0時(shí)刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流強(qiáng)度與時(shí)間成正比，即Ikt，其中k為恒量若金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直，則如圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時(shí)間變化的四幅圖中，正確的是()解析：當(dāng)FfBILBLkt<mg時(shí)，棒沿導(dǎo)軌向下加速；當(dāng)FfBLkt>mg時(shí)，棒沿導(dǎo)軌向下減速；在棒停止運(yùn)動前，所受摩擦力為滑動摩擦力，大小為：FfBLkt；當(dāng)棒停止運(yùn)動時(shí)，摩擦力立即變?yōu)殪o摩擦力，大小為：Ffmg，故選項(xiàng)C正確答案：C5.圖8121如圖8121所示

5、為一電流表的原理示意圖質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長度大于.當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合：當(dāng)MN中有電流通過時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長多少？(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)若k2.0 N/m，0.20 m，0.050 m，B0.20 T，此電流表的量程是多少？(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場的作用)

6、(4)若將量程擴(kuò)大2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻?？解析?1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長量為x，則有mgkx，由式得：x.(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，因此M端應(yīng)接正極(3)設(shè)電流表滿偏時(shí)通過MN間電流強(qiáng)度為Im，則有BImmgk(x)，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得Im2.5 A(4)設(shè)量程擴(kuò)大后，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽，則有2BImmgk(x)由式得：B .代入數(shù)據(jù)得：B0.10 T.答案：(1)(2)M端(3)2.5 A(4)0.10 T 1(2010·廣東六校聯(lián)考)一段長0.2 m，通過2.5 A電流的直導(dǎo)線，關(guān)于在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中所受安培力F

7、的情況，正確的是()A如果B2 T，F(xiàn)一定是1 N B如果F0，B也一定為零C如果B4 T，F(xiàn)有可能是1 N D如果F有最大值時(shí)，通電導(dǎo)線一定與B平行解析：當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直放置時(shí)，F(xiàn)BIL，力最大，當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行放置時(shí)，F(xiàn)0，當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向成任意其他角度放置時(shí)，0<F<BIL，A、D兩項(xiàng)不正確，C項(xiàng)正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身的性質(zhì)，與受力F無關(guān)，B不正確答案：C2.圖8122(2009·汕頭模擬)首先對電磁作用力進(jìn)行研究的是法國科學(xué)家安培如圖8122所示的裝置，可以探究影響安培力大小的因素，實(shí)驗(yàn)中如果想增大導(dǎo)體棒AB擺動的幅度，可能的操作是()A把磁鐵的N極和

8、S極換過來B減小通過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度IC把接入電路的導(dǎo)線從、兩條換成、兩條D更換磁性較小的磁鐵解析：安培力的大小與磁場強(qiáng)弱成正比，與電流強(qiáng)度成正比，與導(dǎo)線的長度成正比，C正確答案：C3.圖8123(2010·黃岡模擬)如圖8123所示，兩根無限長的平行導(dǎo)線a和b水平放置，兩導(dǎo)線中通以方向相反、大小不等的恒定電流，且Ia>Ib.當(dāng)加一個(gè)垂直于a、b所在平面的勻強(qiáng)磁場B時(shí)；導(dǎo)線a恰好不再受安培力的作用則與加磁場B以前相比較()Ab也恰好不再受安培力的作用Bb受的安培力小于原來安培力的2倍，方向豎直向上Cb受的安培力等于原來安培力的2倍，方向豎直向下Db受的安培力小于原來安培力的大小

9、，方向豎直向下解析：當(dāng)a不受安培力時(shí)，Ib產(chǎn)生的磁場與所加磁場在a處疊加后的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，此時(shí)判斷所加磁場垂直紙面向外，因Ia>Ib，所以在b處疊加后的磁場垂直紙面向里，b受安培力向下，且比原來小故選項(xiàng)D正確答案：D4.圖8124如圖8124所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對它的安培力作用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法中正確的是()A導(dǎo)線a所受合力方向水平向右 B導(dǎo)線c所受合力方向水平向右C導(dǎo)線c所受合力方向水平向左 D導(dǎo)

10、線b所受合力方向水平向左解析：首先用安培定則判定導(dǎo)線所在處的磁場方向，要注意是合磁場的方向，然后用左手定則判定導(dǎo)線的受力方向可以確定B是正確的答案：B5.圖8125一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導(dǎo)電棒，圖8125中只畫出此棒的截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是()A磁鐵對桌面的壓力減小 B磁鐵對桌面的壓力增大C磁鐵受到向右的摩擦力 D磁鐵受到向左的摩擦力解析：如右圖所示對導(dǎo)體棒，通電后，由左手定則，導(dǎo)體棒受到斜向左下方的安培力，由牛頓第三定律可得，磁鐵受到導(dǎo)體棒的作用力應(yīng)斜向右上方，所以在通電的一瞬時(shí)，磁鐵對桌面的壓力減小，磁

11、鐵受到向左的摩擦力，因此A、D正確答案：AD6.圖8126(2010·霸州模擬)如圖8126所示，abcd四邊形閉合線框，a、b、c三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整個(gè)空間處于沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中，通入電流I，方向如圖所示，關(guān)于四邊形的四條邊所受到的安培力的大小，下列敘述中正確的是()Aab邊與bc邊受到的安培力大小相等 Bcd邊受到的安培力最大Ccd邊與ad邊受到的安培力大小相等 Dad邊不受安培力作用解析：根據(jù)左手定則，ab邊受到的安培力大小為FabBIab，bc邊平行于磁場方向受力為零，故A錯(cuò)；ad邊受到安培力大小為FadBIOd，故B、D錯(cuò)；

12、cd邊受到的安培力大小為FadBIcd，故B正確答案：B7.圖8127如圖8127所示，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強(qiáng)度為I的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止，則b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法錯(cuò)誤的是()A方向向上B大小為C要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使b上移D若使b下移，a將不能保持靜止解析：由安培定則可知A正確；由mgsin BLIcos 知B，B錯(cuò)誤；若要使B最小，應(yīng)在垂直斜面向上的方向上，所以C

13、、D正確答案：B8.圖8128(2010·杭州質(zhì)檢)如圖8128所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角30°.金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時(shí)，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，可以采取的措施是()A增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BB調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流減小C增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角D將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變解析：對金屬桿受力分析，沿導(dǎo)軌方向：mgsin 0，若想讓金屬桿向上運(yùn)動，則增大，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若增大，則mgsin 增大，C

14、項(xiàng)錯(cuò)誤；若電流反向，則金屬桿受到的安培力反向，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案：A圖81299如圖8129甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t0時(shí)導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是()A在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動B在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運(yùn)動C在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減小D在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小解析：由安培力的表達(dá)式FBIL結(jié)合圖乙可知，安培力F在一個(gè)周期內(nèi)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化而變化，在前周期內(nèi)，安

15、培力F方向不變，大小變小，加速度方向不變，大小變小，由于初速度為零，所以在水平方向上做變加速直線運(yùn)動；在周期到周期內(nèi)，磁場方向改變，安培力方向改變，加速度方向改變，速度減小，至周期時(shí)速度減小到零，所以D項(xiàng)正確；而后在周期到周期內(nèi)，MN反向加速，在一個(gè)周期結(jié)束時(shí)又回到原來的位置，即做往復(fù)運(yùn)動，所以A項(xiàng)正確答案：AD10.圖8130電磁炮是利用磁場對電流的作用力，把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使炮彈發(fā)射出去的如圖8130所示，把兩根長為s，互相平行的銅制軌道放在磁場中，軌道之間放有質(zhì)量為m的炮彈，炮彈架在長為l，質(zhì)量為M的金屬桿上，當(dāng)有大的電流I1通過軌道和炮彈時(shí)，炮彈與金屬架在磁場力的作用下，獲得速度v1

16、時(shí)刻的加速度為a，當(dāng)有大的電流I2通過軌道和炮彈時(shí)，炮彈最終以最大速度v2脫離金屬架并離開軌道，設(shè)炮彈運(yùn)動過程中受到的阻力與速度的平方成正比，求垂直于軌道平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？解析：設(shè)運(yùn)動中受總阻力Ffkv2，炮彈與金屬架在安培力和阻力合力作用下加速，根據(jù)牛頓第二定律，獲得v1速度時(shí)，BI1lkv(Mm)a當(dāng)炮彈速度最大時(shí)，有BI2lkv解得垂直軌道的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B.答案：11.圖8131如圖8131所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4 m，質(zhì)量為6×102 kg的通電直導(dǎo)線，電流強(qiáng)度I1 A，方向垂直于紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T，方向豎直向上的磁場中設(shè)t0時(shí)，B0，則需要多長時(shí)間，斜面對導(dǎo)線的支持力為零？(g取10 m/s2)解析：斜面對導(dǎo)線的支持力為零時(shí)導(dǎo)線的受力如圖所示由平衡條件FTcos 37°FFTsin 37°mg由解得：F，代入數(shù)值得：F0.8 N由FBIL得：B T2 T.B與t的變化關(guān)系為B0.4 t所以t5 s.答案：5 s12.圖8132水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab