2019年屆高考物理(人版)第一輪復(fù)習(xí)課時作業(yè) x3-1-8-1磁場的描述與磁場對電流的作用

...wd......wd......wd...第八章磁場第1課時磁場的描述及磁場對電流的作用根本技能練1.(2014·臨沂模擬)如圖1所示，圓環(huán)上帶有大量的負電荷，當圓環(huán)沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動，以下說法正確的選項是()圖1A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C．b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)解析由于圓環(huán)帶負電荷，故當圓環(huán)沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，等效電流的方向為逆時針，由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場方向垂直紙面向內(nèi)，磁場中某點的磁場方向即是放在該點的小磁針靜止時N極的指向，所以b的N極向紙外轉(zhuǎn)，a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)。答案B2.在磁場中某區(qū)域的磁感線如圖2所示，則()圖2A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，且Ba＞BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小相等C．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D．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程度表示磁感應(yīng)強度的大小，安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強度的大小、I、L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯誤；由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba＞Bb，所以A正確，B錯誤。答案A3.如圖3所示，固定不動的絕緣直導(dǎo)線mn和可以自由移動的矩形線框abcd位于同一平面內(nèi)，mn與ad、bc邊平行且離ad邊較近。當導(dǎo)線mn中通以方向向上的電流，線框中通以順時針方向的電流時，線框的運動情況是()圖3A．向左運動B．向右運動C．以mn為軸轉(zhuǎn)動D．靜止不動解析以mn為研究對象，線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向里，由左手定則知導(dǎo)線mn受到向左的安培力，由牛頓第三定律可知線框受到向右的作用力，故線框向右運動，選項B正確。答案B4.如圖4所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，且垂直于線圈平面，當線圈中通入如以下圖方向的電流后，線圈的運動情況是()圖4A．線圈向左運動B．線圈向右運動C．從上往下看順時針轉(zhuǎn)動D．從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動解析方法一：電流元法。首先將圓形線圈分成很多小段，每一段可看做一直線電流，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和所受安培力情況如以下圖。根據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動。只有選項A正確。方法二：等效法。將環(huán)形電流等效成一條形磁鐵，如以下圖，根據(jù)異名磁極相互吸引知，線圈將向左運動，應(yīng)選A。也可將左側(cè)條形磁鐵等效成一環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥〞，也可判斷出線圈向左運動，選A。答案A5.如圖5所示，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行。用磁傳感器測量ab上各點的磁感應(yīng)強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是()圖5解析通電螺線管外部中間處的磁感應(yīng)強度最小，所以用磁傳感器測量ab上各點的磁感應(yīng)強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是C。答案C6.如圖6所示，兩根長直導(dǎo)線m、n豎直插在光滑絕緣水平桌面上的小孔P、Q中，O為P、Q連線的中點，連線上a、b兩點關(guān)于O點對稱，導(dǎo)線中通有大小、方向均一樣的電流I。以下說法正確的選項是()圖6A．O點的磁感應(yīng)強度為零B．a(chǎn)、b兩點磁感應(yīng)強度的大小關(guān)系為Ba＞BbC．a(chǎn)、b兩點的磁感應(yīng)強度一樣D．導(dǎo)線n所受安培力方向由P指向Q解析根據(jù)安培定則，導(dǎo)線m在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直ab連線向里，導(dǎo)線n在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直ab連線向外，根據(jù)對稱性，磁感應(yīng)強度大小相等，O點的磁感應(yīng)強度矢量和為零，選項A正確；根據(jù)對稱性，導(dǎo)線m、n在a、b兩點產(chǎn)生的合磁場大小相等，但方向不同，選項B、C錯誤；同向電流相吸引，導(dǎo)線n所受安培力方向由Q指向P，選項D錯誤。答案A7.(2014·浙江高考聯(lián)盟聯(lián)考)質(zhì)量為m，長為L的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上，整個裝置處于豎直向上磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，直導(dǎo)體棒中通有恒定電流，平衡時導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60°角，其截面圖如圖7所示。則以下關(guān)于導(dǎo)體棒中的電流分析正確的選項是()圖7A．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為eq\f(\r(3)mg,BL)B．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為eq\f(\r(3)mg,3BL)C．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為eq\f(\r(3)mg,BL)D．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為eq\f(\r(3)mg,3BL)解析導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、斜向上的彈力，要使導(dǎo)體棒平衡，應(yīng)受水平向右的安培力，重力和安培力的合力大小與彈力大小相等，方向相反，由平衡條件有關(guān)系tan60°＝eq\f(BIL,mg)＝eq\r(3)，得導(dǎo)體棒中電流I＝eq\f(\r(3)mg,BL)，再由左手定則可知，導(dǎo)體棒中電流的方向應(yīng)垂直紙面向里，故只有選項C正確。答案C8.如圖8所示，用粗細均勻的電阻絲折成邊長為L的平面等邊三角形框架，每個邊長的電阻均為r，三角形框架的兩個頂點與一電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，則三角形框架受到的安培力的大小為()圖8A．0B.eq\f(BEL,5r)C.eq\f(2BEL,5r)D.eq\f(3BEL,5r)解析由圖可知框架的ac邊電阻與abc邊的電阻并聯(lián)接在電源兩端，則電路總電阻為R＝eq\f(2r×r,2r＋r)＋r＝eq\f(5,3)r，總電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(3E,5r)，通過ac邊電流I1＝eq\f(3E,5r)·eq\f(2,3)＝eq\f(2E,5r)，通過abc邊的電流I2＝eq\f(I1,2)＝eq\f(E,5r)，abc邊的有效長度為L，則三角形框架受到的安培力的合力大小為F＝I1LB＋I2LB＝BL·eq\f(2E,5r)＋BL·eq\f(E,5r)＝eq\f(3BEL,5r)，選項D對。答案D能力提高練9.(2014·上海楊浦區(qū)三模)如圖9所示，質(zhì)量m＝0.5kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L＝1m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中，電源的電動勢E＝8V、內(nèi)阻r＝1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動機M正常工作。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10m/s2，則磁場的磁感應(yīng)強度大小為()圖9A．2TB．1.73TC．1.5TD．1T解析電動機M正常工作時的電流I1＝eq\f(P1,U)＝2A，電源內(nèi)阻上的電壓U′＝E－U＝8V－4V＝4V，根據(jù)歐姆定律得干路中的電流I＝eq\f(U′,r)＝4A，通過導(dǎo)體棒的電流I2＝I－I1＝2A，導(dǎo)體棒受力平衡，有BI2L＝mgsin37°，得B＝1.5T，只有選項C正確。答案C10.(多項選擇)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、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L＝20cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60g、電阻R＝1Ω、長為L的導(dǎo)體棒ab，用長也為L的絕緣細線懸掛，如圖10所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝0.5T，當閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動，擺到最大高度時，細線與豎直方向成θ＝53°角，擺動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計，sin53°＝0.8，g＝10m/s2則()圖10A．磁場方向一定豎直向下B．電源電動勢E＝3.0VC．導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F＝3ND．導(dǎo)體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048J解析導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場方向一定豎直向下，A對；導(dǎo)體棒擺動過程中只有安培力和重力做功，由動能定理知BIL·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I＝3A，由E＝IR得電源電動勢E＝3.0V，B對；由F＝BIL得導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力F＝0.3N，C錯；由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048J，D錯。答案AB11.如圖11所示，在傾角為θ＝30°的斜面上，固定一寬L＝0.25m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動變阻器R。電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，一質(zhì)量m＝20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強度B＝0.80T、垂直于斜面向上的勻強磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計)。金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求：圖11(1)金屬棒所受到的安培力的大??；(2)通過金屬棒的電流的大??；(3)滑動變阻器R接入電路中的阻值。解析(1)金屬棒靜止在金屬導(dǎo)軌上受力平衡，如以下圖F安＝mgsin30°，代入數(shù)據(jù)得F安＝0.1N。(2)由F安＝BIL，得I＝eq\f(F安,BL)＝0.5A。(3)設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值為R0，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E＝I(R0＋r)，解得R0＝eq\f(E,I)－r＝23Ω。答案(1)0.1N(2)0.5A(3)23Ω12．(2014·重慶卷，8)某電子天平原理如圖12所示，E形磁鐵的兩側(cè)為N極，中心為S極，兩極間的磁感應(yīng)強度大小均為B，磁極寬度均為L，忽略邊緣效應(yīng)，一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接，當質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運動(骨架與磁極不接觸)，隨后外電路對線圈供電，秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止，由此時對應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量。線圈匝數(shù)為n，線圈電阻為R，重力加速度為g。問：圖12(1)線圈向下運動過程中，線圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出(2)供電電流I是從C端還是從D端流入求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系；(3)假設(shè)線圈消耗的最大功率為P，該電子天平能稱量的最大質(zhì)量是多少解