2020版高考物理一轮复习（练习·新人教版）第九章+第1节+磁场及磁场对电流的作用 7页

第1节　磁场及磁场对电流的作用 ‎1.(2019·江苏扬州测试)下列关于磁场、磁感应强度、磁通量说法正确的是(　A　)‎ A.小磁针N极在某点所受的磁场力方向跟该点的磁感线方向一致 B.磁感线在空中能相交,并且是客观存在的一系列曲线 C.磁感线较密处,磁感应强度较小;磁感线较疏处,磁感应强度较大 D.磁通量的单位是特斯拉 解析:由磁场方向的规定可知,小磁针北极在某点所受的磁场力方向跟该点的磁感线方向一致,选项A正确;磁体外部磁感线从磁体北极出来回到南极,任何两条磁感线都不能相交,而且磁感线不是客观存在的,选项B错误;磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强,越疏的地方,磁场越弱,选项C错误;磁通量的单位是韦伯,符号为Wb,选项D错误.‎ ‎2.(2019·上海普陀调研)如图,导线框垂直匀强磁场放置,已知电源电动势E=6 V、内阻r=1 Ω,定值电阻R=5 Ω,其余电阻不计.磁感应强度B=1.5 T,AB与CD相距d=‎20 cm,金属棒MN与CD间的夹角θ=30°,则棒MN所受的安培力大小为(　A　)‎ A.0.6‎‎ N B.0.3 N C.0.26 N D.0.15 N 解析:通过导体棒的电流为I== A=‎1 A,受到安培力为F=BI= 1.5×1× N=0.6 N,选项A正确,B,C,D错误.‎ ‎3.(2019·广西桂林段考)(多选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,能正确反映各量间关系的是(　BC　)‎ 解析:F与IL成正比,IL增大,F也会增大,选项A错误,C正确;B由磁场本身决定,不受F和IL的影响,选项B正确,D错误.‎ ‎4.(2019·宁夏银川二中高三月考)已知导线中的电流在周围空间产生磁场的磁感应强度大小为B=k,k为常量,r为到导线的距离.如图所示,两个半径相同、材料不同的半圆环并联接在电路中,电路中的总电流为I,流过ABD半圆环的电流为,流过ACD半圆环的电流为I,在圆环圆心O处电流产生磁场的磁感应强度为B0.若将ABD半圆环截去,电路中的总电流保持不变,则此时O点处的磁感应强度大小为(　A　)‎ A.3B0 B.2B‎0 ‎ C.B0 D.B0‎ 解析:ABD半圆环的电流和ACD半圆环的电流产生的磁场在O点处的磁感应强度方向相反,根据磁场叠加可知,半圆环中I电流在O点产生的磁场的磁感应强度大小为B,那么ACD半圆环的电流为I,在O点产生磁场的磁感应强度大小为2B,则2B-B=B0,即B=B0;若将ABD半圆环截去,电路中的总电流保持I不变,则此时O点处的磁感应强度大小为3B=3B0,故A正确,B,C,D错误.‎ ‎5.(2019·江苏泰州质检)在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中,要使导体摆动的幅度增大,以下操作中不可行的是(　C　)‎ A.增加磁铁的数量 B.增大导体棒中的电流 C.改变导体棒中的电流方向 D.将磁铁更换成磁性较强的 解析:增大安培力即可使导体摆动的幅度增大,根据安培力的公式F=BIL可知,增加磁铁的数量,在磁场中有效长度增加,安培力增加;增大导体棒中的电流,安培力增大;改变导体棒中的电流方向,只会改变安培力的方向,不会改变安培力的大小;将磁铁更换成磁性较强的,磁感应强度增强,安培力增大,故选C.‎ ‎6.(2019·四川成都实验中学高三月考)在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的等边三角形线框abc,磁场方向垂直于线框平面,ac两点间接一直流电源,电流方向如图所示.则(　D　)‎ A.导线ab受到的安培力大于导线ac受到的安培力 B.导线abc受到的安培力大于导线ac受到的安培力 C.线框受到安培力的合力为零 D.线框受到安培力的合力方向垂直于ac向下 解析:设ab=bc=ac=L,导线ab受到的安培力大小为F1=BIL;导线ac所受的安培力大小为F2=BIL,故A错误;导线abc的有效长度为L,故受到的安培力大小为F=BIL;导线ac受到的安培力F3=BIL,故B错误;根据左手定则,导线abc受安培力垂直于ac向下,导线ac受到的安培力也垂直于ac向下,故线框受到的安培力的合力F合=F+F3=2BIL,合力方向垂直于ac向下,故C错误,D正确.‎ ‎7.(2019·山西怀仁模拟)长为L的通电直导体棒放在倾角为θ的光滑斜面上,并处在磁感应强度为B的匀强磁场中,如图(甲)所示,当B方向竖直向上,电流为I1时导体棒处于平衡状态;若B方向改为垂直斜面向上,如图(乙)所示,则电流为I2时导体棒处于平衡状态,电流比值I1∶I2应为(　B　)‎ A.cos θ B. C.sin θ D.‎ 解析:若磁场方向竖直向上,则安培力水平方向,受力如图(1)所示.由平衡条件可得mgtan θ=BI‎1L;若磁场方向垂直于斜面向上,如图(2)所示,则安培力沿斜面向上.由平衡条件可得mgsin θ=BI‎2L,则I1∶I2=1∶cos θ,选项B正确.‎ ‎8.(2019·吉林长春第二次质量监测)如图所示,质量为m,长度为L的金属棒MN两端由等长轻质绝缘细线水平悬挂,棒中通以由M指向N的电流,电流的大小为I,金属棒处于与其垂直的匀强磁场中,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ=30°.下列判断正确的是(　C　)‎ A.匀强磁场的方向一定是竖直向上 B.匀强磁场的方向一定是水平向左 C.匀强磁场的磁感应强度大小可能为 D.匀强磁场的磁感应强度大小可能为 解析:金属棒受力为重力G、细线的拉力FT和F安,三力矢量关系如图所示,‎ 而F安方向不确定,由左手定则可知,磁场方向不确定,故A,B错误;当安培力垂直于绳子拉力时,安培力最小,则此时磁感应强度最小,有mgsin θ=BIL,则B=,故C正确,D错误.‎ ‎9.老师在课堂上做了一个演示实验:装置如图所示,在容器的中心放一个圆柱形电极B,沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A,把A和B分别与电源的两极相连,然后在容器内放入液体,将该容器放在磁场中,液体就会旋转起来.某同学回去后重复老师的实验步骤,但液体并没有旋转起来.造成这种现象的原因可能是,该同学在实验过程中(　C　)‎ A.将磁铁的磁极接反了 B.将直流电源的正负极接反了 C.使用的电源为50 Hz的交流电源 D.使用的液体为饱和食盐溶液 解析:容器中磁场方向向下,在电场作用下,液体中的正、负离子分别向电极附近运动,同时由于磁场的作用,根据左手定则知正、负离子做圆周运动,故液体旋转起来的原因是液体在磁场力作用下运动,选项A,B,D都不影响液体旋转,选项C使用50 Hz的交流电源,电极电性发生周期性变化,且时间仅为0.02 s,故液体中正、负离子的运动幅度较小,液体无法形成旋转的趋势,故选项C正确.‎ ‎10.如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒,导体棒中的电流I垂直纸面向里,欲使导体棒静止在斜面上,可施加一个平行于纸面的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度为B.当匀强磁场的方向由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中,下列关于B的大小变化的说法中,正确的是(　C　)‎ A.逐渐增大 B逐渐减小 C.先减小后增大 D先增大后减小 解析:对导体棒受力分析,受重力G、支持力FN和安培力FA,三力平衡,合力为零,将支持力FN和安培力FA合成,合力与重力相平衡,如图所示.从图中可以看出,安培力FA先变小后变大,由于FA=BIL,其中电流I和导体棒的长度L均不变,故磁感应强度先变小后变大,故选项C正确.‎ ‎11.(多选)如图所示,质量为m、长为L的导体棒电阻为R,初始时静止于光滑的水平轨道上,电源电动势为E,内阻不计;匀强磁场的磁感应强度为B,其方向与轨道平面成θ角斜向上方,开关闭合后导体棒开始运动,则(　BD　)‎ A.导体棒向左运动 B.开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 C.开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 D.开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为 解析:开关闭合,由左手定则可知,安培力方向指向右下方,则导体棒向右运动,选项A错误;当开关闭合瞬间,根据安培力公式F=BIL,与I=可得F=,安培力的方向与导轨成90°-θ的夹角,由牛顿第二定律与安培力的大小可知,加速度a=,选项B,D正确,C错误.‎ ‎12.(2019·广东惠州模拟)如图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=5×10-7 T/A.已知两导轨内侧间距L=‎2.0 cm,滑块的质量m=‎40 g,滑块沿导轨滑行‎2 m后获得的发射速度v=‎100 m/s(此过程视为匀加速运动).‎ ‎(1)求发射过程中电源提供的电流强度.‎ ‎(2)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中固定在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度为s.设滑块质量为m,求滑块对砂箱平均冲击力f的表达式.‎ 解析:(1)对滑块由匀加速运动公式v2=2as 解得a==2 ‎500 m/s2,‎ 滑块所受安培力F=BIL=kI‎2L,‎ 对滑块由牛顿第二定律得F=ma 解得I==1.0×‎105 A.‎ ‎(2)对滑块用动能定理,有fs=mv2,‎ 解得平均冲击力f=.‎ 答案:(1)1.0×‎105 A　(2)f=‎ ‎13.如图所示,两根倾斜直金属导轨MN,PQ平行放置,它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ=37°,两轨道之间的距离L=‎0.50 m.一根质量m=‎0.20 kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,且接触良好,整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中.在导轨的上端接有电动势E=36 V、内阻r=1.6 Ω的直流电源和电阻箱R.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计,sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,重力加速度g=‎10 m/s2.‎ ‎(1)若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计,当电阻箱接入电路中的电阻R1=2.0 Ω时,金属杆ab静止在轨道上.‎ ‎①如果磁场方向竖直向下,求满足条件的磁感应强度的大小;‎ ‎②如果磁场的方向可以随意调整,求满足条件的磁感应强度的最小值及方向;‎ ‎(2)如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略,整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B=0.40 T的匀强磁场中,当电阻箱接入电路中的电阻值 R2=3.4 Ω时,金属杆ab仍保持静止,求此时金属杆ab受到的摩擦力f大小及方向.‎ 解析:(1)①设通过金属杆ab的电流为I1,‎ 根据闭合电路欧姆定律可知I1=‎ 设磁感应强度为B1,由安培定则可知金属杆ab受安培力沿水平方向,金属杆ab受力如图(1).‎ 对金属杆ab,根据共点力平衡条件有B1I‎1L=mgtan θ 解得B1==0.30 T.‎ ‎②根据共点力平衡条件可知,最小的安培力方向应沿导轨平面向上,金属杆ab受力如图(2)所示.‎ 设磁感应强度的最小值为B2,对金属杆ab,根据共点力平衡条件有 B2I‎1L=mgsin θ,‎ 解得B2==0.24 T 根据左手定则可判断出,此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下.‎ ‎(2)设通过金属杆ab的电流为I2,‎ 根据闭合电路欧姆定律可知I2=‎ 假设金属杆ab受到的摩擦力方向沿轨道平面向下,‎ 根据共点力平衡条件有BI‎2L=mgsin θ+f 解得f=0.24 N 结果为正,说明假设成立,摩擦力方向沿轨道平面向下.‎ 答案:(1)①0.30 T　②0.24 T　垂直于轨道平面斜向下　(2)0.24 N　沿轨道平面向下