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    备考2019年高考物理一轮复习文档:第9章 第1讲《磁场及其对电流的作用》练习(含解析)
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    备考2019年高考物理一轮复习文档:第9章 第1讲《磁场及其对电流的作用》练习(含解析)

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    板块三限时规范特训  

      时间:45分钟 满分:100

    一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。其中16为单选710为多选)

    1. [2018·陕西宝鸡一模]如图所示,垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1I2,且I1>I2,纸面内的一点H到两根导线的距离相等,则该点的磁感应强度方向可能为图中的(  )

    A.B1  BB2  CB3  DB4

    答案 C

    解析 根据右手螺旋定则得出两电流在H点的磁场方向如图所示,根据平行四边形定则可判定H点的合磁感应强度方向可能为B3方向,C正确。

    2.[2018·郑州质量预测]目前世界上输送功率最大的直流输电工程——()()特高压直流输电工程已正式投运。高压直流输电具有无感抗、无容抗、无同步问题等优点。已知某段直流输电线长度l200 m,通有从西向东I4000 A的恒定电流,该处地磁场的磁感应强度B5×105 T,磁倾角(磁感线与水平面的夹角)5°(sin5°0.1)。则该段导线所受安培力的大小和方向为(  )

    A.40 N,向北与水平面成85°角斜向上方

    B.4 N,向北与水平面成85°角斜向上方

    C.4 N,向南与水平面成角斜向下方

    D.40 N,向南与水平面成角斜向下方

    答案 A

    解析 地磁场方向与电流方向垂直,由安培力FBIl40 NBC项错误;由左手定则可知,电线所受安培力方向向北与水平面成85°角斜向上方,A项正确,D项错误。

    3. [2017·郑州模拟]一条形磁铁放在光滑的斜面上,并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上,磁铁静止时弹簧的伸长量为x0,将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在abc位置时,弹簧的伸长量分别为xaxbxc,已知abc三点的连线与斜面平行,且b点在条形磁铁的正中央。则下列正确的是(  )

    A.x0xaxbxc Bx0>xa>xb>xc

    C.xa>x0xb>xc Dxa>xb>xc>x0

    答案 C

    解析 由于在磁铁外部,条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极,所以可画出磁铁在a处的一条磁感线,其方向是斜向左下方的,如图所示,由左手定则可判断导线在a点受斜向右下方的安培力Fa,由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力Fa的方向是斜向左上方,Fa有沿斜面向下的分力,该分力使得弹簧弹力增大,所以弹簧的伸长量增大;同理可知,导线在b点时弹簧的伸长量不变,导线在c点时弹簧的伸长量减小,则xa>x0xb>xcC正确。

    4.[2016·河北唐山调研]如图所示,两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨宽度为L,一端与电源连接。一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,在安培力的作用下,金属棒以v0的速度向右匀速运动,通过改变磁感应强度的方向,可使流过导体棒的电流最小,此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为(  )

    A.37°  B30°  C45°  D60°

    答案 B

    解析 本题考查通电导体棒在磁场中的平衡问题。由题意对棒受力分析,设磁感应强度的方向与竖直方向成θ角,则有BILcosθμ(mgBILsinθ),整理得BIL,电流最小时,安培力最小,由数学知识解得:θ30°B正确。

    5.[2014·全国卷]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.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

    D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半

    答案 B

    解析 安培力的方向、磁感应强度的方向及电流的方向遵循左手定则,所以安培力的方向既垂直于直导线,也垂直于磁场的方向,B正确,A错误;当通电直导线与磁场方向垂直时,安培力最大FBIl,当通电直导线与磁场方向平行时,安培力最小为零,C错误;由于通电直导线与磁场方向夹角不确定,将直导线从中点折成直角,直导线在磁场中的有效长度不一定变为原来的,安培力的大小不一定变为原来的一半,D错误。

    6. [2017·山东临汾市二模]如图所示,无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I,导线正上方沿竖直方向有一用绝缘细线悬挂着的正方形线框。线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I,线框的边长为L,线框下边与直导线平行,且到直导线的距离也为L。已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为Bk(k为常量),线框的质量为m,则剪断细线的瞬间,线框的加速度为(  )

    A.0   B.g

    C.g D.g

    答案 D

    解析 线框下边受到的安培力的大小为F1k·ILkI2,方向向下。线框上边受到的安培力大小F2·ILkI2,方向向上。根据牛顿第二定律可得,F1mgF2ma,解得:agD正确。

    7. 有两根长直导线ab互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图。在如图所示的平面内,O点为两根导线连线的中点,MN为两导线连线的中垂线上两点,与O点的距离相等,aMMN的夹角为θ。若两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流I,单根导线中的电流在M处产生的磁感应强度大小为B0,则关于线段MN上各点的磁感应强度,下列说法中正确的是(  )

    A.M点和N点的磁感应强度方向一定相同

    B.M点和N点的磁感应强度大小均为2B0cosθ

    C.M点和N点的磁感应强度大小均为2B0sinθ

    D.在线段MN上有磁感应强度为零的点

    答案 AC

    解析 作出两根导线在MN两处产生的磁感应强度的图示,并根据平行四边形定则求出合磁感应强度,MN两处磁感应强度相同,大小为B2B0sinθ,选项A正确、B错误,选项C正确;线段MN上各点磁感应强度方向均水平向右且不为零,选项D错误。

    8.质量为m的金属细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流通过杆,杆恰好静止于导轨上,在如图所示的ABCD四个图中,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是(  )

    答案 CD

    解析 选项A中,通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态,如图甲所示,所以杆与导轨间的摩擦力可能为零。当安培力变大或变小时,细杆有上滑或下滑的趋势,于是有静摩擦力产生。

    选项B中,通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态,如图乙所示,所以杆与导轨间的摩擦力可能为零。当安培力减小时,细杆还受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力,也可能处于静止状态。

    选项CD中,通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势,故一定受到沿导轨向上的静摩擦力,如图丙、丁所示,所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零。故正确答案为CD

    9.如图甲所示,电流恒定的通电直导线MN,垂直平放在两条相互平行且足够长的水平光滑导轨上,电流方向由M指向N,在两导轨间存在着竖直磁场,取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向,当t0时导线恰好静止,若磁感应强度B按如图乙所示的规律变化,则下列说法正确的是(  )

    A.在最初的一个周期内,导线在导轨上做往复运动

    B.在最初的一个周期内,导线一直向左运动

    C.导线一直做加速度不变的匀加速直线运动

    D.在最初的半个周期内,导线的速度先增大后减小

    答案 AD

    解析 由安培力的表达式FBIL结合题图乙可知,安培力F在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化,在前周期内,安培力F大小方向均不变,加速度大小方向均不变,由于初速度为零,所以导线在水平方向上向右做匀加速直线运动;在周期到周期内,磁场方向改变,安培力方向改变,加速度方向改变,速度减小,至周期时速度减小到零,所以D项正确;而后在周期到周期内,导线MN反向加速,在一个周期结束时又回到原来的位置,即做往复运动,所以A项正确,BC错误。

    10.光滑平行导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L20  cm的两段光滑圆弧导轨相接,一根质量m60 g、电阻R1 Ω、长为L的导体棒ab,用长也为L的绝缘细线悬挂,如图所示,系统空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B0.5 T,当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ53°角,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态,导轨电阻不计,sin53°0.8g10 m/s2,则  (  )

    A.磁场方向一定竖直向下

    B.电源电动势E3.0 V

    C.导体棒在摆动过程中所受安培力F3 N

    D.导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J

    答案 AB

    解析 导体棒向右沿圆弧摆动,说明受到向右的安培力,由左手定则知该磁场方向一定竖直向下,A对;导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功,由动能定理知BIL·LsinθmgL(1cosθ)0,代入数值得导体棒中的电流为I3 A,由EIR得电源电动势E3.0 VB对;由FBIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F0.3 NC错;由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量ΔE的和,即WQΔE,而ΔEmgL(1cosθ)0.048 JD错。

    二、非选择题(本题共2小题,共40)

    11(20)如图所示,在磁感应强度B1.0 T,方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成θ37°角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab。已知接在滑轨中的电源电动势E12 V,内阻不计。ab杆长L0.5 m,质量m0.2 kg,杆与滑轨间的动摩擦因数μ0.1,滑轨与ab杆的电阻忽略不计。求:要使ab杆在滑轨上保持静止,滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化?(g10 m/s2sin37°0.6cos37°0.8,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,结果保留一位有效数字)

    答案 3 ΩR5 Ω

    解析 分别画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图,如图所示。

    ab杆恰好不下滑时,如图甲所示。由平衡条件得

    沿斜面方向mgsinθμFN1F1cosθ

    垂直斜面方向FN1mgcosθF1sinθ

    F1BL,解得R15 Ω

    ab杆恰好不上滑时,如图乙所示。由平衡条件得

    沿斜面方向mgsinθμFN2F2cosθ

    垂直斜面方向FN2mgcosθF2sinθ

    F2BL,解得R23 Ω

    所以,要使ab杆保持静止,

    R的取值范围是3 ΩR5 Ω

    12.(20) 如图所示,MN是一根长为l10 cm,质量m50 g的金属棒,用两根长度也为l的细软导线将导体棒MN水平吊起,使金属棒处在B T的竖直向上的匀强磁场中,未通电流时,细导线在竖直方向,通入恒定电流后,金属棒向外偏转的最大偏角θ37°,忽略磁场对软导线的作用力,sin37°0.6cos37°0.8,重力加速度g10 m/s2,求金属棒中恒定电流的大小。

    答案 5 A

    解析 金属棒向外偏转的过程中,受重力mg、导线拉力FT、安培力F共三个力的作用,其中导线的拉力不做功,由动能定理得WFWG0

    其中WFFlsinθBIl2sinθ

    WG=-mgl(1cosθ)

    金属棒中的电流为I

    解得I5 A

     

     

     

     

     

     

     

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