【高考调研】2015高考物理总复习8-2磁场对通电直导线的作用力训练试题新人教版.doc

1【高考调研】【高考调研】20152015 高考历史总复习高考历史总复习 8-28-2 磁场对通电直导线的作磁场对通电直导线的作用力训练试题用力训练试题 新人教版新人教版1(单选)(2010上海)如图，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()A0B0.5BIlCBIlD2BIl解析V 形导线两部分的受力情况如图所示其中FBIl，V 形导线受到的安培力应为这两个力的合力，大小为F合2Fcos60BIl，故 C 项正确答案C2(单选)(2010上海)水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正方向上用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出()A弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大解析通电导线所在处磁场水平向右，向左手定则知其受安培力方向竖直向下，弹簧拉力增大；根据牛顿第三定律通电线对磁铁作用力方向竖直向上，条形磁铁对桌面的压力减小答案A3(多选)(2011课标全国)电磁轨道炮工作原理如图所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成的在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的出2射速度增加至原来的 2 倍，理论上可采用的办法是()A只将轨道长度L变为原来的 2 倍B只将电流I增加至原来的 2 倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的 2 倍，其他量不变解析由题意可知，BkI，设轨道宽为d，则F安BIdkI2d，由动能定理得，F安L12mv2，联立以上式子解得v2kI2dLm，选项 B、D 正确答案BD4(单选)如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()AFN1FN2，弹簧的伸长量增大DFN1FN2，弹簧的伸长量减小解析在题图中，由于条形磁铁的磁感线是以 N 极出发到 S 极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，导线A中的电流垂直纸面向外时，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜面左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即FN1FN2，同时，由于导线A比较靠近 N 极，安培力的方向与斜面的夹角小于 90，所以对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为 C.答案C5(单选)如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面 当线圈内通过以图中方向的电流后，线圈的运动情况是()3A线圈向左运动B线圈向右运动C从上往下看顺时针转动D从上往下看逆时针转动解析方法一电流元法首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看作一直线电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动，只有选项 A 正确方法二等效法将环形电流等效成小磁针，如图乙所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选项 A 正确也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动答案A6(单选)电流计的主要结构如图所示，固定有指针的铝框处在由磁场与轨铁芯构成的磁场中，并可绕轴转动铝框上绕有线圈，线圈的两端与连接柱相连有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想，可能正确的是()解析软铁芯被磁化，左端为 S 极，右端为 N 极，而磁体内部的磁感线方向从 S 极指向N 极，可见 B，D 项错误再根据磁感线不能相交，知 A 项错误，C 项正确4答案C7(单选)通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示 下列哪种情况将会发生()A因L2不受磁场力的作用，故L2不动B因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动CL2绕轴O按顺时针方向转动DL2绕轴O按逆时针方向转动解析由右手螺旋定则可知导线L1的上方的磁场的方向为垂直于纸面向外，且离导线L1距离越远的地方，磁场越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕轴O按逆时针方向转动，选项 D 正确答案D8(多选)如图所示，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大小为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是()A方向向上B大小为2mg2LIC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若使b下移，a将不能保持静止解析要使a恰能在斜面上保持静止，由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向应向上，选项 A 正确a的受力如图甲所示5tan45F安mgBILmg，所以BmgIL，选项 B 错b无论上移还是下移，b在a处的磁感应强度均减小若上移，a的受力如图乙所示上移过程中FN逐渐减小，F安先减小后增大，故选项 C 正确若使b下移，同理可分析a将不能保持静止，选项 D 正确答案ACD9(单选)如图所示电路中，电池均相同，当电键 S 分别置于a、b两处时，导致MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线()A相互吸引，fafbB相互排斥，fafbC相互吸引，fafbD相互排斥，fafb解析接a时导线中电流小于接b时导线中的电流，故fafb.两种情况下均为异向电流，故相互排斥答案D10(多选)(2011上海)如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O，O，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为.则磁感应强度方向和大小可能为()Az正向，mgILtanBy正向，mgILCz负向，mgILtanD沿悬线向上，mgILsin解析若B沿z轴正方向，受力如图，导线无法平衡，A 项错误；若B沿y轴正方向，由左手定则，受力如图，mgBIL，BmgIL，所以 B 项正确；若B沿z轴负方向，受力如图，FTsinBIL，FTcosmg，所以BmgILtan，C 项正确；若B沿悬线向上，受力如图，导线无法平衡，D 项错误6答案BC11(单选)如图所示，AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中当在该导线中通以由C到A，大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是()ABIL，平行于OC向左B.2 2BIL，平行于OC向右C.2 2BIL，垂直AC的连线指向左下方D2 2BIL，垂直AC的连线指向左下方解析由L为14圆弧，所以2R4L，即R2L，AC的有效长度为l 2R2 2L，安培力为FABIl2 2BIL，方向由左手定则判断，垂直AC的连线指向左下方，因此选项 C正确答案C12.如图所示，两平行金属导轨间的距离L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源现把一个质量m0.040 kg 的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5，金属导轨电阻不计，g取 10 m/s2.已知 sin370.60，cos370.80，求：7(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力解析(1)根据闭合电路欧姆定律得IER0r1.5 A(2)导体棒受到的安培力F安BIL0.30 N(3)对导体棒受力分析如图，将重力正交分解沿导轨方向F1mgsin370.24 NF1F安，根据平衡条件mgsin37FfF安解得Ff0.60 N，方向沿导轨向下答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N，方向沿导轨向下13(2007海南)据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接，开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出设两导轨之间的距离d0.10 m，导轨长L5.0 m炮弹质量m0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B2.0 T，方向垂直于纸面向里若炮弹出口速度为v2.0103m/s，求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响解析在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为FIdB炮弹的加速度aFmIdBm炮弹做匀加速运动，有：v22aL解得Imv22BdL6.0105A.8答案6.0105A14(2013浙江)为了降低潜艇噪音，提高共前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨 潜艇下方有左、右两组推进器，每组由 6 个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，其原理示意图如下在直线通道内充满电阻率0.2 m 的海水，通道中abc0.3m0.4 m0.3 m 的空间内，存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B6.4 T、方向垂直通道侧面向外磁场区域上、下方各有ab0.3 m0.4 m 的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中产生了从N到M，大小恒为I1.0103A的电流，设该电流只存在于磁场区域不计电源内阻及导线电阻，海水密度m1.0103kg/m3.(1)求一直直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向；(2)在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何“倒车”？(3)当潜艇以恒定速度v030 m/s 前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v34m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小解析(1)将通电海水看成导线，所受磁场力FIBL代入数据得：FIBc1.01036.40.3 N1.92103N用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右(或与海水出口方向相同)(2)考虑到潜艇下方有左、右 2 组推进器，可以开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器，实施转弯改变电流方向，或者磁场方向，可以改变海水所受磁场力的方向，根据牛顿第三定律，使潜艇“倒车”(3)电源提供的电功率中的第一部分：牵引功率P1F牵v0根据牛顿第三定律，F牵12IBL当v030 m/s 时，代入数据，得P1F牵v0121.9210330 W6.9105W第二部分：海水的焦耳热功率对单个直线推进器，根据电阻定律RLS9代入数据，得Rcab0.20.30.30.40.5 由热功率公式，PI2R代入数据，得P单I2R5.0105WP2125.0105W6.0106W第三部分：单位时间内海水动能的增加值设t时间内喷出海水的质量为mP312Ekt考虑到海水的初动能为零，EkEk12mv2水对地mmbcv水对地tP312Ekt1212mbcv3水对地4.6104W.答案(1)1.92/103N向右(2)(3)见解析