浙江省2021版高考物理一轮复习第八章磁场第1节磁场的描述磁吃电流的作用达标检测含解析 8页

第1节 磁场的描述 磁场对电流的作用 ‎1．(2019·4月浙江选考)在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是(　　)‎ 答案：A ‎2．(2016·10月浙江选考)如图所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是(　　)‎ A．向上　　　　　　　　 B．向下 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 解析：选D.根据右手定则可知，开关闭合后，螺线管的N极在右侧．根据左手定则可知，a端受力垂直纸面向里，故D正确．‎ ‎3．(2016·4月浙江选考)法拉第电动机原理如图所示．条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上．一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连．电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中．从上往下看，金属杆(　　)‎ A．向左摆动 B．向右摆动 C．顺时针转动 D．逆时针转动 答案：D ‎4．(2018·4月浙江选考)处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO′转动，当线框中通以电流I时，如图所示，此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是(　　)‎ 8‎ 解析：选D.根据左手定则可知D正确．‎ ‎ [课后达标]‎ 一、选择题 ‎1.指南针是我国古代的四大发明之一．当指南针静止时，其N极指向如图虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极北偏东向)所示．‎ 则以下判断正确的是(　　)‎ A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流 B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流 C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流 D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流 答案：C ‎2．(2018·4月浙江选考)在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示．有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L.由此可确定金属管线(　　)‎ A．平行于EF，深度为　 B．平行于EF，深度为L C．垂直于EF，深度为 D．垂直于EF，深度为L 答案：A ‎3.当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则(　　)‎ A．小磁针B的N极向纸外转 B．小磁针B的N极向纸里转 8‎ C．小磁针B不转动 D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动 答案：A ‎4．(2020·浙江名校考前押宝)在如图所示的电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为Fa、Fb，可判断这两段导线(　　)‎ A．相互吸引，Fa>Fb　　　　 B．相互排斥，Fa>Fb C．相互吸引，FaI2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是(　　)‎ A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 解析：选C.根据安培定则可知I1和I2电流分别在a处产生的磁场方向为垂直ac连线向上和向下，由于I1>I2，且I1电流与a点的距离比I2电流与a点距离要小，故B1a>B2a，则a处磁感应强度不可能为零，A错；两电流在b处产生的磁场方向均垂直ac连线向下，故B错；I1和I2电流分别在c处产生的磁场方向为垂直ac连线向下和向上，且I1电流与c点的距离比I2电流与c点距离要大，故B1c与B2c有可能等大反向，C对；两电流在d处产生的磁场方向一定成某一夹角，且夹角一定不为180°，D错．‎ ‎8.(2020·金华调研)如图是自动跳闸的闸刀开关，闸刀处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当CO间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时，闸刀A端会向左弹开断开电路．以下说法正确的是(　　)‎ A．闸刀刀片中的电流方向为C至O B．闸刀刀片中的电流方向为O至C C．跳闸时闸刀所受安培力没有做功 D．增大匀强磁场的磁感应强度，可使自动跳闸的电流额定值增大 解析：选B.MN通电后，当CO间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时闸刀开关会自动跳开，可知安培力应该向左，由左手定则判断，电流方向为O→C，故A错误，B正确．跳闸时闸刀受到安培力而运动断开，故跳闸时闸刀所受安培力做正功，故C错误．跳闸的作用力是一定的，依据安培力F＝BIL可知，增大匀强磁场的磁感应强度，电流I变小，故D错误．‎ ‎9．如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B＝0.1T，玻璃皿的横截面的半径为a＝0.05m，电源的电动势为E＝3V，内阻r＝0.1Ω，限流电阻R0＝4.9Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝0.9Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5V，则(　　)‎ 8‎ A．由上往下看，液体做顺时针旋转 B．液体所受的安培力大小为1.5×10－4N C．闭合开关10s，液体产生的热能是4.5J D．闭合开关后，液体电热功率为0.081W 解析：选D.由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误；电压表的示数为1.5V，由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋IR0＋Ir，所以电路中的电流值I＝＝A＝0.3A，液体所受的安培力大小为F＝BIL＝BIa＝0.1×0.3×0.05N＝1.5×10－3N，故B错误；液体的等效电阻为R＝0.9Ω，10s内液体产生的热能Q＝I2Rt＝0.32×0.9×10J＝0.81J，故C错误；玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝0.9Ω，则液体热功率为P热＝I2R＝0.32×0.9W＝0.081W，故D正确．‎ ‎10.(2020·绍兴高二期中)如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度．天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈，线圈下端在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当线圈中通有电流I(方向如图)时，发现天平的右端 低左端高，下列调节方案可以使天平水平平衡的是(　　)‎ A．仅减小电流大小 B．仅增大线框的宽度l C．仅减轻左盘砝码的质量 D．仅增加线圈的匝数 解析：选A.天平左端高右端低，说明左端轻右端重，要使天平平衡，可以增加左盘砝码质量，也可以减小右盘砝码质量，选项C错误；根据左手定则判断可知线圈在磁场中受到竖直向下的安培力F＝NBIl，故也可以减小安培力，等效于减小右盘砝码质量，减小安培力可以采取减小电流大小，减小线框的宽度l或者减少线圈的匝数，选项A正确，B、D错误．‎ ‎11.(2020·温州联考选考科目)图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b和导轨两端e、f分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是(　　)‎ A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动 B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动 8‎ C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动 D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向右滑动 解析：选B.若a接正极，b接负极，则电磁铁产生的磁场方向向上，若e接正极，f接负极，由左手定则可判断金属杆所受安培力方向向左，故向左滑动；若e接负极，f接正极，则L向右滑动，A错误，B正确．若a接负极，b接正极，则电磁铁产生的磁场方向向下，若e接正极，f接负极，则L向右滑动；若e接负极，f接正极，则L向左滑动，C、D错误．‎ ‎12.(2018·11月浙江选考)磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d，宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压．如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极，若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应，下列判断正确的是(　　)‎ A．上板为正极，电流I＝ B．上板为负极，电流I＝ C．下板为正极，电流I＝ D．下板为负极，电流I＝ 解析：选C.根据左手定则可知，带正电的粒子在磁场中受到的洛伦兹力向下，故下板为正极，两板间的电势差为U，则稳定时q＝qvB，得U＝Bdv，电流I＝＝，选项C正确．‎ ‎13.如图所示，某学习兴趣小组制作了一简易电动机，此装置中的铜线框能在竖直平面内在磁场作用下从静止开始以虚线OO′为中心轴转动起来，那么(　　)‎ A．若磁铁上方为N极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转 B．若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转 C．不管磁铁上方为N级还是S极，从上往下看，铜线框都将逆时针旋转 D．线圈加速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能 答案：A 二、非选择题 ‎14.如图所示，MN是一根长为l＝10cm，质量m＝50g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，使导体棒处在B 8‎ ‎＝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θ＝37°，求金属棒中恒定电流的大小．‎ 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：WF＋WG＝0‎ 其中WF＝Flsinθ＝BIl2sinθ，‎ WG＝－mgl(1－cosθ)‎ 金属棒中的电流为I＝ 解得：I＝5A.‎ 答案：5A ‎15.(2020·舟山质检)如图，光滑平行金属导轨间距为L，与水平面夹角为θ，两导轨上端用阻值为R的电阻相连，该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面．质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动，然后又返回到出发位置．在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好，不计ab和导轨的电阻及空气阻力．‎ ‎(1)求ab开始运动时的加速度a；‎ ‎(2)分析并说明ab在整个运动过程中速度、加速度的变化情况；‎ ‎(3)分析并比较ab上滑时间和下滑时间的长短．‎ 解析：(1)ab开始运动时，ab棒所受的安培力 FA＝BIL＝ 根据牛顿第二定律得，ab棒的加速度 a＝＝gsinθ＋.‎ ‎(2)ab棒向上运动的过程中，加速度方向与速度方向相反，速度减小，加速度减小，做加速度减小的减速运动；‎ 向下运动的过程中，加速度方向与速度方向相同，加速度a＝＝gsinθ－，速度增大，加速度减小，做加速度减小的加速运动，最终加速度为零，做匀速运动．‎ ‎(3)在整个过程中，安培力一直做负功，在上升和下降过程中的同一位置，上升时的速度大于下降时的速度，可知上升时的平均速度大于下降时的平均速度，可知上滑的时间小于下滑的时间．‎ 答案：见解析 8‎ ‎16.(2020·温州高二月考)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机．如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等．某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.‎ ‎(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；‎ ‎(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．‎ 解析：(1)由安培力表达式F＝BIL可知，线圈所受的安培力F＝nBIL，由左手定则可判断安培力方向水平向右．‎ ‎(2)由功率公式P＝Fv可知，安培力的功率P＝nBILv.‎ 答案：(1)nBIL　方向水平向右　(2)nBILv 8‎