【新教材】2021-2022学年高二物理暑假作业(11)
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【新教材】2021-2022学年高二物理暑假作业(11)1.如图,足够长的直线靠近通电螺线管,与螺线管平行。用磁传感器测量上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图像是( )
A. B.C. D.2.如图,光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒,空间有垂直斜面向上的匀强磁场B,导体棒处于静止状态。现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向,为了使导体棒始终保持静止状态,匀强磁场的磁感应强度应同步( )
A.增大 B.减小 C.先增大,后减小 D.先减小,后增大3.用总电阻为粗细均匀的电阻丝加工成边长为l的正方形,一电动势为E,内阻为R的电源用导线与相连,如图所示。整个正方形电阻丝置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与正方形所在的平面垂直。则整个电阻丝受到的安培力大小为( )。
A. B. C. D.04.如图所示,空间中有一磁感应强度大小为的匀强磁场,在匀强磁场中固定两根间距为l的长直导线P和Q,当两导线中均通有方向垂直纸面向里的电流I时,纸面内两导线连线的中垂线上a点处的磁感应强度为零,a点到两导线的距离均为l,设此时导线P在a点处产生的磁感应强度的大小为(未知)。如果将两导线中电流的大小均变为且P中电流方向反向,其他条件不变,设此时a点处的磁感应强度为(未知),已知长直导线在某点产生的磁感应强度的大小与导线中电流的大小成正比,下列等式正确的是( )。
A. B. C. D.5.如图所示,空间分布着匀强磁场,面内有一通电导线,导线与轴夹角为45°,电流由A流向O。有关安培力与磁场方向的关系,下列说法正确的是( )
A.若磁场沿x轴正向,则安培力沿z轴负向 B.若磁场沿y轴正向,则安培力沿z轴负向C.若磁场沿z轴正向,则安培力沿x轴正向 D.若磁场沿z轴负向,则安培力沿x轴负向6.纸面内同一材料制作的粗细均匀的正方形金属线框,按如图所示方式接入电路,电源电动势恒定,导线及电源内阻不计,整个空间内的磁场垂直纸面向里,金属线框受到的安培力大小为F。若将接入点从两侧中点换成对角点,则金属线框受到的安培力大小变为( )
A.F B. C. D.7.为了降低潜艇噪声,提高其前进速度,可用电磁推进器代替螺旋桨。电磁推进器中有绝缘材料制成的直海水管道,马鞍形超导线圈在通道内形成磁场,正、负电极与直流电源相连在海水中形成电流。装置的截面图如图所示,关于该电磁推进器的说法正确的是( )
A.同等情况下装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好B.同等情况下增加磁感应强度不能改变推进效果C.图示中海水受到的磁场力方向垂直纸面向里D.图示中推进器受到的海水推力方向垂直纸面向里8.一电流表的原理如图所示,质量为的匀质细金属棒的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为。在矩形区域内有匀强磁场,磁感应强度大小,方向垂直纸面向外。与的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,的长度大于且,当中没有电流通过且处于平衡状态时,与矩形区域的边重合,当中有电流通过时,指针指示的示数可表示电流强度,不计通电时电流产生的磁场的作用,,则( )
A.若要电流表正常工作,N端应接电源正极B.若要将电流表的量程扩大2倍,磁感应强度应变为C.若,此电流表的满量程值为D.当电流表示数为零时,弹簧伸长10 cm9.如图所示,在边长为L的正三角形区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,有一群质量为m、电荷量为q的粒子,以大小不同的速度从a点沿方向进入磁场,从边或边射出磁场。下列说法正确的是(不计粒子重力和粒子间的相互作用)( )
A.粒子带正电
B.粒子在磁场中运动时间最长为C.从b点飞出的粒子的轨迹半径为D.从边飞出的粒子,飞出点越靠近c,运动时间越长10.如图所示,是三根平行等长且固定的金属导线,三根导线中的电流大小相等,方向如图所示。的连线构成一个正三角形,下列说法正确的是( )
A.金属导线C受到的安培力的合力竖直向下B.金属导线A和B受到的安培力的合力均竖直向上C.金属导线A受到的安培力的合力与金属导线C受到的安培力的合力大小之比为D.正三角形的中心O处的磁感应强度为零11.如图1所示,固定的两光滑导体圆环相距1 m。在两圆环上放一导体棒,圆环通过导线与电源相连,电源的电动势为3 V,内阻为,导体棒的质量为60 g,接入电路的电阻为,圆环电阻不计,匀强磁场竖直向上。开关S闭合后,棒可以静止在圆环上某位置,该位置对应的半径与水平方向的夹角,如图2所示,(g取,)求:
|(1)棒静止时受到的安培力的大小。
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小。12.如图所示,两平行金属导轨间的距离,金属导轨所在的平面与水平面夹角,在导轨所在空间分布着磁感应强度大小为、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场(未画出)。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。现把一个质量为的导体棒放在金属导轨上,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,金属导轨电阻不计,g取,已知,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大小。
答案以及解析1.答案:C解析:通电螺线管外部上方,越靠近中间,磁场的磁感应强度越小,左右两侧,越靠近螺线管,磁场的磁感应强度越大,所以用磁传感器测量直线上各点的磁感应强度B时,在计算机屏幕上显示的大致图像是C。2.答案:A解析:对导体棒进行受力分析如图,磁场方向缓慢旋转到水平方向,则安培力方向缓慢从图示位置转到竖直向上,因为初始时刻安培力沿斜面向上,与支持力方向垂直,最小,所以安培力一直变大,而安培力,所以磁场应同步增大,B、C、D错误,A正确。
3.答案:C解析:闭合回路的总电阻,总电流和所受的安培力的合力为零。和并联,有效长度相同,总电流之和,总的安培力,C项正确。4.答案:AC解析:当两导线中的电流均为I时,根据安培定则画出a点处的磁场如图甲所示,由平衡条件得,解得,A项正确,B项错误;当两导线中的电流均变为且P中电流方向反向时,两直导线产生的磁感应强度变为原来的两倍,导线P产生的磁场方向变成反向,根据安培定则画出a点处的磁场,如图乙所示,由几何关系得,所以a点处的磁感应强度,C项正确,D项错误。
5.答案:B解析:由左手定则可知,若磁场沿x轴正向,则安培力沿z轴正向,A项错;若磁场沿y轴正向,则安培力沿z轴负向,B项正确;若磁场沿z轴正向或负向,安培力垂直z轴与电流所决定的平面,不可能沿x轴方向,C、D项错。6.答案:C解析:设正方形金属线框的边长为L,开始时通过线框的总电流为I,则导线框受到的安培力为,将接入点从两侧中点换成对角点,则线框的电阻不变,电流仍为I,线框的等效长度为,则线框受到的安培力大小为,故C正确。7.答案:C解析:本题通过电磁推进器代替螺旋桨考查磁场对电流的作用及左手定则。海水导电效果好于淡水,同等条件下海水中的推进效果好,A错误;根据安培力公式可知,增加磁感应强度可以增强推进效果,B错误;根据左手定则可知,海水受到的安培力垂直纸面向里,C正确;根据牛顿第三定律可知,推进器受到的海水推力方向垂直纸面向外,D错误。8.答案:D解析:本题通过金属棒考查安培力作用下的平衡问题。为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒的安培力必须向下,由左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端,因此M端应接电源正极,故A错误;当电流表的示数为零时,设弹簧伸长量为,根据平衡条件可得,解得,故D正确;设电流表满量程时通过的电流大小为,则有,若,此电流表的满量程值为,设电流表的量程扩大2倍后,磁感应强度变为,则有,可得,故B、C错误。9.答案:C解析:本题考查带电粒子在三角形边界磁场中的圆周运动。带电粒子从边或边射出磁场,根据左手定则可知粒子带负电,A错误;粒子从边上的b点射出时,运动时间最长,此时运动轨迹对应的圆心角为120°,运动时间,B错误;若粒子从b点飞出,设粒子的轨迹半径为R,由几何关系知,解得,C正确;粒子运动速度越大,飞出点越靠近c点,在磁场中运动轨迹对应的圆心角越小,运动时间越短,D错误。10.答案:AC解析:本题考查多个安培力作用下的受力平衡问题。电流方向相同的导线之间是引力,电流方向相反的导线之间是斥力,因为三个导线中电流大小相等,所以任意两根导线间的作用力均大小相等,根据矢量叠加原理,金属导线C受到的安培力的合力竖直向下,A和B受到的安培力的合力分别斜向右上、斜向左上,A正确,B错误;设两导线间的作用力大小为F,则金属导线A受到的安培力的合力为,金属导线C受到的安培力的合力为,如图所示,由数学知识可知,所以金属导线A受到的安培力的合力与金属导线C受到的安培力的合力大小之比为,C正确;根据安培定则,正三角形的中心O处的磁感应强度不为零,D错误。
11.答案:(1)0.8 N(2)0.4 T解析:(1)对导体棒进行受力分析,如图所示
有
解得。
(2)由闭合电路欧姆定律得
解得
由安培力的公式得
解得。12.答案:(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N解析:本题考查安培力作用下的平衡问题。
(1)根据闭合电路欧姆定律得;
(2)导体棒受到的安培力;
(3)导体棒受力如图所示,将重力正交分解,,
则,根据平衡条件,
解得。
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