2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點題型專練 專題8.1 磁場的描述 磁場對電流的作用（含解析）.doc

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專題8.1 磁場的描述 磁場對電流的作用 1．三根平行的長直導(dǎo)體棒分別過正三角形ABC的三個頂點，并與該三角形所在平面垂直，各導(dǎo)體棒中均通有大小相等的電流，方向如圖所示．則三角形的中心O處的合磁場方向為(　　) A．平行于AB，由A指向B B．平行于BC，由B指向C C．平行于CA，由C指向A D．由O指向C 2．在地球赤道上進行實驗時，用磁傳感器測得赤道上P點地磁場磁感應(yīng)強度大小為B0.將一條形磁鐵固定在P點附近的水平面上，讓N極指向正北方向，如圖所示，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度大小為B1；現(xiàn)將條形磁鐵以P點為軸旋轉(zhuǎn)90，使其N極指向正東方向，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度的大小應(yīng)為(可認(rèn)為地磁南、北極與地理北、南極重合)(　　) A．B1－B0 B．B1＋B0 C. D. 【答案】D　【解析】設(shè)條形磁鐵在P點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B′，當(dāng)N極指向正北方時，B1＝B0＋B′，解得B′＝B1－B0，當(dāng)N極指向正東方時，P點的磁感應(yīng)強度B＝＝＝，D正確． 15．如圖所示，一條形磁鐵靜止在固定斜面上，上端為N極，下端為S極，其一條磁感線如圖所示，垂直于紙面方向有兩根完全相同的固定導(dǎo)線，它們與磁鐵兩端的連線都與斜面垂直且長度相等(如圖中虛線所示)。開始兩根導(dǎo)線未通電流，斜面對磁鐵的彈力、摩擦力的大小分別為FN、Ff，后來兩根導(dǎo)線通圖示方向大小相同的電流后，磁鐵仍然靜止，則與未通電時相比 (　　) A．FN、Ff均變大 B．FN不變，F(xiàn)f變小 C．FN變大，F(xiàn)f不變 D．FN變小，F(xiàn)f不變 答案：D 解析：兩根導(dǎo)線通題圖方向大小相同的電流后，導(dǎo)線受到安培力，由牛頓第三定律，磁鐵受到垂直斜面向上的作用力，斜面對磁鐵的彈力減小，摩擦力不變，選項D正確。 16．如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中a、b兩條導(dǎo)線長均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度大小均為B。則 (　　) A．該磁場是勻強磁場 B．線圈平面總與磁場方向垂直 C．線圈將逆時針轉(zhuǎn)動 D．a(chǎn)、b導(dǎo)線受到的安培力大小總為BIl 答案：D 17.歐姆最早是用小磁針測量電流的，他的具體做法是：在地磁場的作用下，小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，在其上方平行于小磁針放置一長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通有電流時，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過小磁針偏轉(zhuǎn)的角度可測量導(dǎo)線中的電流。已知長直通電導(dǎo)線在空間某點產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度大小與電流成正比，當(dāng)導(dǎo)線通電后，小磁針轉(zhuǎn)動的俯視圖如圖所示，下面說法正確的是 (　　) A．通電后小磁針靜止時N極所指的方向就是電流產(chǎn)生磁場的方向 B．這種方法只能測量導(dǎo)線電流的大小，不能確定導(dǎo)線電流的方向 C．導(dǎo)線中電流的大小與小磁針轉(zhuǎn)過的角度的正切值成正比 D．導(dǎo)線中電流的大小與小磁針轉(zhuǎn)過的角度的正弦值成正比 答案：C 18．如圖所示，在xOy平面內(nèi)有兩根平行y軸水平放置的長直導(dǎo)線，通有沿y軸正方向大小相等的電流I，兩導(dǎo)線關(guān)于y軸對稱，P為x軸上一點，O為z軸上一點，下列說法正確的是 (　　) A．O點處的磁感應(yīng)強度為零 B．P、Q兩點處的磁感應(yīng)強度方向垂直 C．P、Q兩點處的磁感應(yīng)強度方向平行 D．正電荷從O點沿z軸向上運動不受洛倫茲力作用 答案：AB 解析：根據(jù)安培定則可判斷出兩電流在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度等大反向，合磁感應(yīng)強度為零，故A正確；兩電流在P點的磁場方向相反，疊加后合磁場方向沿z軸正方向；兩電流在z軸正方向上各點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度矢量疊加后，都沿x軸負(fù)方向，P、Q兩點磁場方向垂直，故B正確，C錯誤；正電荷從O點沿z軸向上運動，由左手定則判斷其受沿y軸正方向的洛倫茲力作用，故D錯誤。 19．如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強磁場中，當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ。則磁感應(yīng)強度方向和大小可能為 (　　) A．z正向，tanθ B．y正向， C．z負(fù)向，tanθ D．沿懸線向上，sinθ 答案：BC 20．如圖所示，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x，當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強度為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的說法正確的是 (　　) A．方向向上 B．大小為 C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強度，可使b上移 D．若使b下移，a將不能保持靜止 答案：ACD 解析：由安培定則可知，通電導(dǎo)體棒b周圍的磁感應(yīng)線方向為順時針方向，所以在a點的磁場方向豎直向上，如圖a所示，所以選項A正確； 以導(dǎo)線a為研究對象進行受力分析如圖(a)所示，故有mg＝BIL，解得a點處的磁感應(yīng)強度大小為B＝，所以選項B錯誤；欲減小b在a處的磁感應(yīng)強度，可增大兩導(dǎo)線間的距離，將b上移或下移都可以，當(dāng)b上移時，a受到的安培力方向逆時針轉(zhuǎn)動，此時能保持a受力平衡，所以選項C正確；若b下移，導(dǎo)體棒受力不平衡，故選項D正確。 21．如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L＝0.5m，導(dǎo)軌電阻忽略不計；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝1kg，電阻R0＝0.9Ω，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻r＝0.1Ω，電阻R＝4Ω；外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝5T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成夾角α＝53；ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，定滑輪摩擦不計，線對ab的拉力為水平方向，重力加速度g＝10m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin53＝0.8，cos53＝0.6。求： (1)通過ab的電流大小和方向； (2)ab受到的安培力大??； (3)重物重力G的取值范圍。 答案：(1)2A　a到b　(2)5N　(3)0.5N≤G≤7.5N 22.如圖所示，固定的兩光滑導(dǎo)體圓環(huán)半徑為0.5m，相距1m。在兩圓環(huán)上放一導(dǎo)體棒，圓環(huán)上接有電源，電源的電動勢為3V，內(nèi)電阻不計。導(dǎo)體棒質(zhì)量為60g，電阻為1.5Ω。勻強磁場豎直向上，且B＝0.4T。開關(guān)S閉合后，棒從圓環(huán)底端上滑至某一位置后靜止，求： (1)靜止后每個環(huán)對棒的支持力。(g取10m/s2) (2)此棒靜止后的位置與環(huán)底的高度差。 答案：(1)0.5N　(2)0.2m 解析：(1)導(dǎo)體棒靜止時，以棒為研究對象受力分析，從右向左看，取縱截面如圖所示，設(shè)每個環(huán)對棒的支持力為FNN，兩環(huán)對棒的支持力為2FN，棒受重力mg、受安培力F的共同作用而平衡，則三力的合力為零，如圖所示。由安培力公式得F＝BIL＝＝N＝0.8N，重力mg＝0.6N，由勾股定理可知，2FN＝1.0N，則FN＝0.5N (2)設(shè)環(huán)對棒的作用力FN與水平方向的夾角為θ，棒靜止后的位置與環(huán)底高度差為h。則tanθ＝＝＝，h＝r(1－sinθ)＝0.5(1－)m＝0.2m。 23.如圖所示為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的絕緣彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k，在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外，與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長度大于。當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當(dāng)MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度。 (1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時，彈簧伸長為多少？(重力加速度為g) (2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？ (3)若k＝2.0N/m，＝0.20m，＝0.050m，B＝0.20T，此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用) (4)若要將量程擴大2倍，磁感應(yīng)強度變?yōu)槎啻螅? 答案：(1)　(2)M端　(3)2.5A　(4)0.10T (4)設(shè)量程擴大后，磁感應(yīng)強度變?yōu)锽′，則有 2B′Im＋mg＝k(＋Δx)，③ 由①③式得：B′＝ 代入數(shù)據(jù)得：B′＝0.10T。 24．如圖所示，電阻不計的“∠”型足夠長且平行的導(dǎo)軌，間距L＝1 m，導(dǎo)軌傾斜部分的傾角θ＝53，并與定值電阻R相連．整個空間存在著B＝5 T、方向垂直傾斜導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場．金屬棒ab、cd的阻值Rab＝Rcd＝R，cd棒質(zhì)量m＝1 kg.ab棒光滑，cd與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．g取10 m/s2，sin 53＝0.8，cos 53＝0.6，求： (1)ab棒由靜止釋放，當(dāng)滑至某一位置時，cd棒恰好開始滑動．求這一時刻ab棒中的電流； (2)若ab棒無論從多高的位置釋放，cd棒都不動，分析ab棒質(zhì)量應(yīng)滿足的條件； (3)若cd棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ≠0.3，ab棒無論質(zhì)量多大、從多高位置釋放，cd棒始終不動．求cd棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ應(yīng)滿足的條件. 【解析】　(1)cd棒剛要開始滑動時，其受力分析如圖所示． 由平衡條件得BIcdLcos 53－f＝0 FN－mg－BIcdLsin 53＝0 又因為f＝μFN 聯(lián)立以上三式，得Icd＝1.67 A 所以Iab＝2Icd＝3.34 A. (3)ab棒下滑時，cd棒始終靜止，有 FA′cos 53≤μ(mg＋FA′sin 53) 【答案】(1)3.34 A　(2)mab≤2.08 kg　(3)μ≥0.75