高考物理 第八章 第一講 創(chuàng)新演練大沖關(guān)

創(chuàng)新演練大沖關(guān)(時(shí)間45分鐘，滿分100分)一、選擇題(本題包括9小題，每小題6分，共54分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1．下列說法中正確的是()A．電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強(qiáng)度不一定為零B．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．表征電場中某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，是把一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值D．表征磁場中某點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值解析：電場和磁場有一個(gè)明顯的區(qū)別是：電場對(duì)放入其中的電荷有力的作用，磁場對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此A、B錯(cuò)．同理根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝F/q可知C答案正確．而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明，即B＝eq\f(F,IL)中I和B的方向必須垂直，故D錯(cuò)．答案：C2．(·上海高考)如圖1所示，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl解析：V形導(dǎo)線通入電流I時(shí)每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力F＝BIl，答案為C.解答本題也可用等效長度法，V形導(dǎo)線的有效長度為l，所受安培力為BIl，C正確．答案：C3．磁場中某區(qū)域的磁感線，如圖2所示，則()A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba>BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba<BbC．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大圖2D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小解析：磁感線的疏密反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，故B對(duì)A錯(cuò)．通電導(dǎo)線在磁場中的受力不僅和磁場強(qiáng)弱、電流大小、導(dǎo)線長度有關(guān)，還和放置在磁場中的方式有關(guān)，當(dāng)磁場和電流垂直時(shí)，最大，故C、D錯(cuò)．答案：B4．(·巢湖模擬)如圖3所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置著一根長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B．c、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同圖3C．a(chǎn)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大D．b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，根據(jù)安培定則可確定直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在a、b、c、d四點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．根據(jù)矢量合成法則，可得A、B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：D5．如圖4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()A．a(chǎn)端向紙內(nèi)、b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且靠近導(dǎo)線B．a(chǎn)端向紙內(nèi)、b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線圖4C．b端向紙內(nèi)、a端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且靠近導(dǎo)線D．b端向紙內(nèi)、a端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線解析：弓形通電線圈圓弧部分不受磁場力，直線部分上半部受磁場力指向紙內(nèi)，下半部分受磁場力指向紙外，導(dǎo)致線圈轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)轉(zhuǎn)到弓形線圈平面與直導(dǎo)線趨于平行時(shí)，由于直線電流的磁場隨著離開導(dǎo)線距離的增加而減弱，線圈直線部分所受安培力大于圓弧部分，因此線圈受直導(dǎo)線的吸引而靠近導(dǎo)線．故A項(xiàng)正確．答案：A6．如圖5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，在兩導(dǎo)軌間存在著豎直磁場，取垂直于紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0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()圖5①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(dòng)②在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運(yùn)動(dòng)③在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減?、茉谧畛醯陌雮€(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：由安培力的表達(dá)式F＝BIL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eq\f(1,4)周期內(nèi)，安培力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(dòng)；在eq\f(1,4)周期到eq\f(1,2)周期內(nèi)，磁場方向改變，安培力方向改變，由小變大，加速度方向改變，由小變大，速度減小，至eq\f(1,2)周期時(shí)速度減小到零，所以④正確，③錯(cuò)；而后在eq\f(1,2)周期到eq\f(3,4)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，所以①正確，②錯(cuò)．答案：B7．如圖6所示，質(zhì)量為m的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，則下列說法中正確的是()A．回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小為mgtanθB．回形針靜止時(shí)受到的細(xì)線的拉力大小為eq\f(mg,cosθ)圖6C．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了．原因是回形針加熱后，分子電流取向變得無序了D．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了．原因是回形針加熱后，分子電流消失了解析：對(duì)回形針進(jìn)行受力分析可知回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小和方向都不確定，細(xì)線拉力大小也不能確定，A、B錯(cuò)誤；對(duì)回形針加熱，回形針不被吸引是因?yàn)榉肿与娏魅∠蜃兊脽o序了，所以C項(xiàng)正確，D錯(cuò)誤．答案：C8．磁鐵放久了，其磁性將變?nèi)?，為了保持其磁性，我們需要給磁鐵充磁，充磁的方式有兩種．圖7甲是將條形磁鐵穿在通電螺線管中，圖乙是將條形磁鐵夾在電磁鐵之間，a、b和c、d接直流電源，下列接線正確的是()圖7A．a(chǎn)接電源正極，b接電源負(fù)極，c接電源正極，d接電源負(fù)極B．a(chǎn)接電源正極，b接電源負(fù)極，c接電源負(fù)極，d接電源正極C．a(chǎn)接電源負(fù)極，b接電源正極，c接電源正極，d接電源負(fù)極D．a(chǎn)接電源負(fù)極，b接電源正極，c接電源負(fù)極，d接電源正極解析：充磁時(shí)，應(yīng)使外加磁場方向與磁鐵的磁場方向相同，甲圖中，因磁鐵在螺線管內(nèi)部，應(yīng)使螺線管內(nèi)部磁感線方向從右向左，由安培定則可判定，a接電源正極，b接電源負(fù)極；乙圖中，同理可知，右端為螺線管N極，左端為S極，由安培定則可判定c接電源負(fù)極，d接電源正極，故B對(duì)．答案：B9．在北京地區(qū)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：一個(gè)可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，在地磁場作用下保持靜止，一根直導(dǎo)線位于小磁針的北方，豎直放置，且通有豎直向上的電流，已知地磁場的水平分量為B1，長直導(dǎo)線的電流形成的磁場在小磁針處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，則小磁針的N極將()A．向西偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B1,B0)B．向西偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B0,B1)C．向東偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B1,B0)D．向東偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B0,B1)解析：地磁場是從地磁北極到地磁南極，北京在北半球，B1為地磁場水平分量指向地理北極，通電導(dǎo)線在小磁針處的磁場方向指向正東方向，未放入通電長直導(dǎo)線時(shí)小磁針N極指向正北，放入通電長直導(dǎo)線后小磁針N極的指向向東偏轉(zhuǎn)角度為θ，且tanθ＝B0/B1.故D對(duì)．答案：D二、非選擇題(本題包括3小題，共46分)10．(15分)如圖8所示，矩形線圈面積為S，放在勻強(qiáng)磁場中，開始處于水平位置a，磁場與線圈平面夾角為θ，在線圈繞其一邊順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°到達(dá)豎直位置b的過程中，線圈中的磁通量改變了多少？解析：在a位置時(shí)，Φ1＝BSsinθ在b位置時(shí)Φ2＝－BScosθ圖8所以ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(cosθ＋sinθ)．答案：BS(cosθ＋sinθ)11．(15分)半徑為r、電流為I1的通電圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在圓環(huán)下方距圓心a為L的地方水平放置一根電流為圖9I2的無限長直導(dǎo)線MN時(shí)，圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)榱?，設(shè)圓環(huán)平面與長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，如圖9所示，求：(1)根據(jù)對(duì)稱性，長直導(dǎo)線電流I2在導(dǎo)線正下方L處的b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少？方向如何？(2)如果把圓環(huán)平移到b點(diǎn)，使圓環(huán)的圓心與b點(diǎn)重合，則圓環(huán)電流I1與直線電流I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少？方向如何？解析：(1)圓環(huán)電流在圓心a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，加上直導(dǎo)線后，a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，說明，直線電流I2在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里．又因?yàn)閍、b兩點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離相等，因此，直線電流I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外．(2)當(dāng)把圓環(huán)平移到b點(diǎn)后，圓環(huán)電流I1在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向外；和直導(dǎo)線電流I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度合成后，可得：b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向垂直于紙面向外．答案：(1)B垂直于紙面向外(2)2B垂直于紙面向外12．(16分)(·漳州模擬)粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線ab的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊，ab恰好處在水平位置(如圖10所示)．已知ab的質(zhì)量為m＝10g，長度L＝60cm，沿水平方向與ab垂直的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T.圖10(1)要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài)，既不被拉長，也不被壓縮，ab中應(yīng)沿什么方向、通過多大的電流？(2)當(dāng)導(dǎo)線中有方向從a到b、大小為0.2A的電流通過時(shí)，兩根彈簧均被拉長了Δx＝1mm，求該彈簧的勁度系數(shù)．(3)當(dāng)導(dǎo)線中由b到a方向通過0.2A的電流時(shí)兩根彈簧被拉長多少？(取g＝9.6m/s2＝9.6N/kg)解析：(1)只有當(dāng)ab受到的磁場力方向豎直向上且大小等于ab的重力時(shí)，兩根彈簧才能處于自然狀態(tài)，根據(jù)左手定則，ab中的電流應(yīng)由a到b，電流的大小由mg＝BIL求得I＝eq\f(mg,BL)＝eq\f(0.01×9.6,0.4×0.6)A＝0.4A.(2)當(dāng)導(dǎo)線中通過由a到b的電流時(shí)，受到豎直向上的磁場力作用，被拉長的兩根彈簧對(duì)ab有豎直向上的拉力，同時(shí)ab受豎直向下的重力，平衡時(shí)平衡方程為BIL＋2kΔx＝mg可得彈簧的勁度系數(shù)k