【走向高考】2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第1講 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

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1、第8章 第1講 一、選擇題 1．在磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線，如圖所示，則(　　) A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等Ba>Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BaBa，所以B正確． 2．(2020·安慶模擬)如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置著一根長(zhǎng)直導(dǎo)

2、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)度大小相等 C．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 [答案]　BD [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(chǎng)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、C錯(cuò)誤，B、D正確． 3．(2020·遼寧錦州期末)如圖所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通入A→C方向的電流時(shí)，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是(　　) A．不改變電流和磁場(chǎng)方向

3、，適當(dāng)增大電流 B．只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流 C．不改變磁場(chǎng)和電流方向，適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 D．只改變磁場(chǎng)方向，并適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 [答案]　A [解析]　通入A→C方向的電流時(shí)，由左手定則可知，安培力方向垂直金屬棒向上，2T＋F安＝mg，F(xiàn)安＝BIL；欲使懸線張力為零，需增大安培力，但不能改變安培力的方向，只有選項(xiàng)A符合要求． 4．(2020·鎮(zhèn)江模擬)如圖所示，若一束電子沿y軸正方向移動(dòng)，則在z軸上某點(diǎn)A的磁場(chǎng)方向應(yīng)該是(　　) A．沿x軸的正向 B．沿x軸的負(fù)向 C．沿z軸的正向 D．沿z軸的負(fù)向 [答案]　B [解析]　電子沿y軸正方向移動(dòng)，相當(dāng)于電流方

4、向沿y軸負(fù)方向，根據(jù)安培定則可判斷在z軸上的A點(diǎn)的磁場(chǎng)方向應(yīng)該沿x軸負(fù)方向． 5．(2020·黃岡)如圖所示，用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad邊成60°角，ab＝bc＝cd＝L，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的電阻絲電阻為r，框架與一電動(dòng)勢(shì)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則框架受到的安培力的合力大小為(　　) A．0　　　 B.　　　 C.　　　 D. [答案]　C [解析]　總電阻R＝＋r＝r，總電流I＝＝，梯形框架受的安培力可等效為I通過(guò)ad邊時(shí)受到的安培力，F(xiàn)＝BI＝BI2L＝，所以C選項(xiàng)正確． 6．(2020·長(zhǎng)沙)

5、通有電流的導(dǎo)線L1、L2處在同一平面(紙面)內(nèi)，L1是固定的，L2可繞垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)(O為L(zhǎng)2的中心)，各自的電流方向如圖所示．下列哪種情況將會(huì)發(fā)生(　　) A．因L2不受磁場(chǎng)力的作用，故L2不動(dòng) B．因L2上、下兩部分所受的磁場(chǎng)力平衡，故L2不動(dòng) C．L2繞軸O按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) D．L2繞軸O按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) [答案]　D [解析]　本題考查常見(jiàn)電流周圍的磁場(chǎng)的分布，安培力的方向和物體轉(zhuǎn)動(dòng)的條件等知識(shí)點(diǎn)．由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1的上方的磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲猓译x導(dǎo)線L1的距離越遠(yuǎn)的地方，磁場(chǎng)越弱，導(dǎo)線L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O點(diǎn)的下方磁場(chǎng)較

6、強(qiáng)，則安培力較大，因此L2繞軸O按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，D選項(xiàng)對(duì)． 7．如圖所示，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θ＝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(chǎng)中．當(dāng)磁場(chǎng)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(dòng)，可以采取的措施是(　　) A．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B B．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流減小 C．增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ D．將電源正負(fù)極對(duì)調(diào)使金屬桿中的電流方向改變 [答案]　A [解析]　考查磁場(chǎng)對(duì)電流的作用——安培力的性質(zhì)及動(dòng)態(tài)平衡分析．金屬桿能在導(dǎo)軌上處于靜

7、止?fàn)顟B(tài)，說(shuō)明安培力等于重力沿導(dǎo)軌平面向下的分力，即BIL＝mgsinθ，要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，則可以增大安培力，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增大電流I，也可以減小重力沿斜面向下的分力，即減小角度θ，A項(xiàng)正確，BC項(xiàng)錯(cuò)誤；如果將電流方向反向，則安培力沿導(dǎo)軌平面向下，金屬桿只能向下運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤．本題難度中等． 8．(2020·鄭州二次質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點(diǎn)為圓弧的圓心．兩金屬軌道之間的寬度為0.5m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖，大小為0.5T.質(zhì)量為0.05kg、長(zhǎng)為0.5m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的M點(diǎn)．當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以電流強(qiáng)度為2A的恒定電流時(shí)，金屬細(xì)桿可以沿桿

8、向右由靜止開始運(yùn)動(dòng)．已知MN＝OP＝1m，則(　　) A．金屬細(xì)桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為5m/s2 B．金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為5m/s C．金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小10m/s2 D．金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)對(duì)每一條軌道的作用力大小為0.75N [答案]　D [解析]　金屬細(xì)桿在水平方向受到安培力作用，安培力大小FA＝BIL＝0.5×2×0.5N＝0.5N，金屬細(xì)桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a＝FA/m＝10m/s2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)金屬細(xì)桿從M點(diǎn)到P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，安培力做功WA＝FA×(MN＋OP)＝1J，重力做功WG＝－mg×ON＝－0.5J，由動(dòng)能定理得WA＋WG＝mv

9、2，解得金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為v＝m/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度可分解為水平方向的向心加速度和豎直方向的加速度，水平方向的向心加速度大小為a′＝v2/r＝20m/s2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在P點(diǎn)金屬細(xì)桿受到軌道水平向左的作用力F，水平向右的安培力FA，由牛頓第二定律得F－FA＝mv2/r，解得F＝1.5N，每一條軌道對(duì)金屬細(xì)桿的作用力大小為0.75N，由牛頓第三定律可知金屬桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)對(duì)每一條軌道的作用力大小為0.75N，選項(xiàng)D正確． 二、非選擇題 9．某興趣小組在研究長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)時(shí)，為增大電流，用多根導(dǎo)線捆在一起代替長(zhǎng)直導(dǎo)線，不斷改變多根導(dǎo)線中的總電流和測(cè)試點(diǎn)

10、與直導(dǎo)線的距離r，測(cè)得下表所示數(shù)據(jù)： 5.0 10.0 20.0 0.020 4.98×10－5 10.32×10－5 19.73×10－5 0.040 2.54×10－5 5.12×10－5 9.95×10－5 0.060 1.63×10－5 3.28×10－5 6.72×10－5 0.080 1.28×10－5 2.57×10－5 5.03×10－5 由上述數(shù)據(jù)可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I及距離r的關(guān)系式為B＝______T．(要求估算出比例系數(shù)，用等式表示) [答案]　2×10－7 [解析]　分析表格中數(shù)據(jù)可得，B與電流I成正比，與測(cè)試點(diǎn)到直

11、導(dǎo)線的距離r成反比，即B＝k·，取表格中的第一單元格進(jìn)行計(jì)算可得k≈2×10－7，即B＝2×10－7×T. 10．(2020·大連模擬)水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L＝0.2m，接有電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計(jì)．勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T.導(dǎo)體棒ab的電阻R＝6Ω，質(zhì)量m＝10g，垂直放在導(dǎo)軌上并良好接觸(如圖)，求合上開關(guān)的瞬間． (1)金屬棒受到安培力的大小和方向； (2)金屬棒的加速度． [答案]　(1)0.1N　水平向右 (2)10m/s2　水平向右 [解析]　(1)I＝＝A＝0.5A F＝BIL＝1×0.5×0.2N＝0.1N　方向水平向

12、右 (2)a＝＝m/s2＝10m/s2　方向水平向右 11．如圖所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為0.4m，質(zhì)量為6×10－2kg的通電直導(dǎo)線，電流強(qiáng)度I＝1A，方向垂直于紙面向外，導(dǎo)線用平行斜面的輕繩拴住不動(dòng)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4T，方向豎直向上的磁場(chǎng)中．設(shè)t＝0時(shí)，B＝0，則需要多長(zhǎng)時(shí)間，斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零？(g取10m/s2) [答案]　5s [解析]　斜面對(duì)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 FTcos37°＝F① FTsin37°＝mg② 由①②解得：F＝ 代入數(shù)值得：F＝0.8N 由F＝BIL得： B＝＝T＝2T

13、 B與t的變化關(guān)系為B＝0.4t 所以：t＝5s 12．如圖所示是一種電磁泵，泵體是一個(gè)長(zhǎng)方體，端面是一個(gè)邊長(zhǎng)為σ的正方形，ab長(zhǎng)為l，上下兩面接在電源上，電壓為U(內(nèi)阻不計(jì))．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)指向cdfe面，液體電阻率為ρ，密度為D(液體原來(lái)不導(dǎo)電，在泵頭通入導(dǎo)電劑后才導(dǎo)電)．求： (1)最大抽液高度； (2)每秒鐘抽液的質(zhì)量． [答案]　(1)UlB/(σρDg)　(2) [解析]　(1)泵體內(nèi)液體的電阻為R＝＝ 通過(guò)泵體的電流為I＝＝ 安培力F＝BIσ＝，安培力產(chǎn)生的壓強(qiáng)p＝ 對(duì)液體來(lái)說(shuō)，p＝Dgh，則有＝Dgh 所以h＝UlB/(σρDg) (2)在阻力不

14、計(jì)的情況下，有mgh＝t 所以＝＝ 13．(2020·南昌模擬)如圖所示，相距20cm的平行金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角θ＝37°，現(xiàn)在導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為330g的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T的豎直向上勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌所接電源的電動(dòng)勢(shì)為15V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值滿足要求，其他部分電阻不計(jì)，g取10m/s2，為了保證ab處于靜止?fàn)顟B(tài)(cosθ＝0.8)，則： (1)ab通入的最大電流為多少？ (2)ab通入的最小電流為多少？ (3)R的調(diào)節(jié)范圍至少多大？ [答案]　(1)16.5A　(2)1.5A　(3)0.9～10Ω [解析]　(1

15、)ab通過(guò)最大電流時(shí)，受力分析如圖甲，此時(shí)靜摩擦力最大，F(xiàn)f＝μFN，方向沿斜面向下，由平衡條件得： 垂直斜面方向：FN＝mgcosθ＋Fmaxsinθ 沿斜面方向：Fmaxcosθ＝mgsinθ＋Ff 其中Ff＝μFN，以上三式聯(lián)立得出 Fmax＝ ＝N＝6.6N Imax＝＝16.5A (2)通以最小電流時(shí)，ab受力分析如圖乙，此時(shí)ab受靜摩擦力，方向沿斜面向上，與(1)類似，由平衡條件得：Fmin＝＝N＝0.6N，Imin＝＝1.5A (3)當(dāng)ab中電流最小時(shí)，變阻器阻值為 Rmax＝＝Ω＝10Ω 當(dāng)ab中電流最強(qiáng)時(shí)，變阻器阻值為： Rmin＝＝Ω≈0.9Ω 所以為保持ab靜止，R的調(diào)節(jié)范圍至少為0.9～10Ω.