高考物理一轮复习 考点规范练26 磁场的描述 磁场对电流的作用-人教版高三全册物理试题.doc

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1、磁场的描述磁场对电流的作用考点规范练第52页一、单项选择题1.(2015广东揭阳一中、潮州金山中学联考)图中PQ、MN为光滑金属导轨,ab为金属棒,与电源组成闭合电路,该装置在竖直平面内。为使ab静止,可将该装置放在匀强磁场中,其磁场方向应是()A.竖直向上B.竖直向下C.垂直于纸面向外D.垂直于纸面向内答案:D解析:要使ab棒静止,则在竖直方向上ab棒受到的安培力必须和重力等大反向,即安培力方向向上,由于ab棒中电流方向从左向右,所以根据左手定则可得磁场方向垂直纸面向里,选项D正确。2.(2015北京四中模拟)如图所示,A、B、C是等边三角形的三个顶点,O是A、B连线的中点,以O为坐标原点,

2、A、B连线为x轴,O、C连线为y轴,建立坐标系。过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等、方向向里的电流。则过O点的通电直导线所受安培力的方向为()A.沿y轴正方向B.沿y轴负方向C.沿x轴正方向D.沿x轴负方向导学号34220335答案:A解析:由安培定则可知A、B、C处三条长直导线在O点处产生的合磁感应强度方向水平向左,再由左手定则可判断O点的通电导线受到的安培力沿y轴正方向,故选项A正确。3.指南针是我国古代四大发明之一。当指南针上方有一条水平放置的通电导线时,其N极指向变为如图实线小磁针所示。则对该导线电流的以下判断正确的是()A.可能东西放置,通有由东向

3、西的电流B.可能东西放置,通有由西向东的电流C.可能南北放置,通有由北向南的电流D.可能南北放置,通有由南向北的电流答案:C解析:若导线东西放置,通有由东向西的电流,根据安培定则可知,小磁针所在处合磁场方向将在南北方向上,其不会出现题图所示情况,故选项A错误。若导线东西放置,通有由西向东的电流,根据安培定则可知,小磁针N极不偏转,故选项B错误。若导线南北放置,通有由北向南的电流时,根据安培定则可知,小磁针N极将顺时针偏转,可转向图中实线所示位置,故选项C正确。若导线南北放置,通有由南向北的电流,根据安培定则可知,小磁针N极将逆时针偏转,指向西北方,故选项D错误。4.(2015湖北武汉部分重点中

4、学联考)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.将通电直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的D.安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以安培力永不做功答案:B解析:根据左手定则可知,安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直,即与电流和磁场方向都垂直,故选项A错误,B正确;将直导线在平行于磁场方向的平面内从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半;将直导线在垂直于磁场方向的平面内从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的,故选项C错误;安培力的方向可以与通电导体的运动方向相同,即安培力可以对通电导体做

5、功,故选项D错误。5.(2015广东十校联考)如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力()A.数值变大,方向不变B.数值变小,方向不变C.数值不变,方向改变D.数值、方向均改变答案:B解析:安培力F=BIlsin ,因通电直导线由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电直导线和磁场的夹角减小,所以安培力大小变小,根据左手定则知安培力方向不变,选项B正确。6.如图所示,一条形磁铁静止在固定斜面上,上端为N极,下端为S极,其中一条磁感线如图所示。垂直于纸面方向有两根完全相同的固定导线,它们与磁铁两端的连线都与斜面垂直且长度相等(如图

6、中虚线所示)。开始两根导线未通电流,斜面对磁铁的弹力、摩擦力的大小分别为FN、Ff,后来两根导线通一图示方向、大小相同的电流后,磁铁仍然静止,则与未通电时相比()A.FN、Ff均变大B.FN不变、Ff变小C.FN变大、Ff不变D.FN变小、Ff不变答案:D解析:两根导线通一题图所示方向、大小相同的电流后,导线受到安培力,由对称性和矢量的合成结合牛顿第三定律知,磁铁受到垂直斜面向上的力,斜面对磁铁的弹力减小,摩擦力不变,选项D正确。7.(2015河北石家庄五校联合体摸底)如图所示,长为l的通电直导体棒放在光滑水平绝缘导轨上,劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点,且与棒垂直,整个装

7、置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,弹簧伸长x,棒处于静止状态。则()A.导体棒中的电流方向从b流向aB.导体棒中的电流大小为C.若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,x变大D.若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,x变大答案:B解析:由于弹簧伸长,则安培力方向水平向右,由左手定则可得,导体棒中的电流方向从a流向b,故选项A错误;由于弹簧伸长量为x,可得kx=BIl,则有I=,故选项B正确;若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,则水平向右方向安培力也顺时针转动一小角度,根据力的分解与平衡可得,弹力变小,导致x变小,故选项C错误;若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,则水平向右方向安

8、培力也逆时针转动一小角度,根据力的分解与平衡可得,弹力变小,导致x变小,故选项D错误。二、多项选择题8.质量为m的通电细杆置于倾角为的导轨上,导轨的宽度为d,杆与导轨间的动摩擦因数为,有垂直于纸面向里的电流通过杆,杆恰好静止于导轨上。在下图所示的A、B、C、D四个图中,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是()导学号34220336答案:CD解析:A中通电细杆所受安培力水平向右,B中安培力竖直向上,这两种情况,即使没有摩擦力,通电细杆也可能静止在导轨上;C中安培力竖直向下,D中安培力水平向左,这两种情况,如果没有摩擦力,通电细杆均不能静止,故C、D中杆所受摩擦力一定不为零。9.如图所示,两根通电直导

9、线用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O、O两点,已知OO连线水平,导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为,保持导线中的电流大小和方向不变,在导线所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度,下列分析正确的是()A.两导线中的电流方向一定相同B.两导线中的电流方向一定相反C.所加磁场的方向可能沿z轴正向D.所加磁场的方向可能沿y轴负向答案:BC解析:由左手定则可知,所加磁场的方向可能沿z轴方向,由同向电流相吸,反向电流相斥知,两导线中的电流方向一定相反,选项B、C正确。10.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

10、入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成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,其他量不变答案:BD解析:由题意可知,B=kI,设轨道宽为d,则F安=BId=kI2d,由动能定理得F安l=mv2,联立以上式子解得v=,选项B、D正确。三、非选择题11.如图所示,两平行金属导轨间的距离l=0.40 m

11、,金属导轨所在平面与水平面夹角=37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面斜向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻 r=0.50 的直流电源。现把一个质量为m=0.040 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R0=2.5 ,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2。已知sin 37=0.60,cos 37=0.80,求:(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。导学号34220337答案:(1)1.5 A(2)0.3 N(3

12、)0.06 N方向平行导轨向下解析:(1)根据闭合电路欧姆定律得I=1.5 A。(2)导体棒受到的安培力F安=BIl=0.30 N。(3)对导体棒受力分析如图,将重力正交分解沿导轨方向F1=mgsin 37=0.24 NF1F安,根据平衡条件mgsin 37+Ff=F安解得Ff=0.06 N方向平行导轨向下。12.一电流表的原理示意图如图所示,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B,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ab的长度。当MN中没有电流

13、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大小。(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?(3)若k=2.0 N/m,lab=0.20 m,lcb=0.050 m,B=0.20 T,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)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多少?导学号34220338答案:(1)(2)M端(3)2.5 A(4)0.10 T解析:(1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为x,则有mg=kx,解得x=。(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的电流为Im,则有BImlab+mg=k(lcb+x)联立并代入数据得Im=2.5 A。(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B,则有2BImlab+mg=k(lcb+x)解得B=代入数据得B=0.10 T。