专题8-1+磁场的描述+磁场对电流的作用（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料 14页

‎1．如图1所示，a和b是一条磁感线上的两点，关于这两点磁感应强度大小的判断，正确的是(　　)‎ 图1‎ A．一定是a点的磁感应强度大 B．一定是b点的磁感应强度大 C．一定是两点的磁感应强度一样大 D．无法判断 答案　D 解析　因为一条磁感线是直线时，不一定是匀强磁场，也不知道A、B两点的磁感线的疏密，条件不足，无法确定a、b两点的磁感应强度的大小．故D正确．‎ ‎2．磁场中某区域的磁感线如图2所示，则(　　)‎ 图2‎ A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 答案　A ‎3．(多选)两根长直导线a、b平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中O点为两根导线连线ab的中点，M、N为ab的中垂线上的两点且与a、b等距，两导线中通有等大、同向的恒定电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同 B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反 C．O点的磁感应强度为零 D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿ON指向O点 ‎【解析】　由安培定则、通电直导线周围磁场特点及矢量的合成知BM垂直MN向下，BN垂直MN向上，且BM＝BN；而O点的磁感应强度BO＝0，B、C对，A错；若在N点放一小磁针，静止时其北极垂直MN向上．‎ ‎【答案】　BC ‎4.‎ 通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生(　　)‎ A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动 B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动 C．L2绕轴O按顺时针方向转动 D．L2绕轴O按逆时针方向转动 ‎【答案】　D ‎5.三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，如图5所示，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为B，导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为2B，则O处的磁感应强度的大小和方向为(　　)‎ 图5‎ A．大小为B，方向沿OA方向 B．大小为2B，方向竖直向下 C．大小为2B，方向沿OB方向 D．大小为2B，方向沿OA方向 答案　D 解析　由安培定则知导线A、B在O处所产生的磁感应强度大小相等，方向相反，相互抵消，所以O处的磁感应强度即为导线C所产生的磁感应强度，即大小为2B，由安培定则可判定其方向沿OA方向，A、B、C错，D对．‎ ‎6．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图6所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，则线圈L1将(　　)‎ 图6‎ A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．在纸面内平动 答案　B 解法三(利用结论法)：环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动．‎ ‎7．如图7所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近．当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是(　　)‎ 图7‎ A．向左运动 B．向右运动 C．以mn为轴转动 D．静止不动 答案　B 解析　以mn为研究对象，线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知导线mn受向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力，故线框向右运动，选项B正确．‎ ‎8．如图8所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和两直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态．在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时(　　)‎ 图8‎ A．导线框将向左摆动 B．导线框将向右摆动 C．从上往下看，导线框将顺时针转动 D．人上往下看，导线框将逆时针转动 答案　D ‎9．‎ 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为(　　)‎ A.(x1＋x2) B.(x2－x1)‎ C.(x2＋x1) D.(x2－x1)‎ ‎【解析】　由平衡条件，mgsinα＝kx1＋BIL，调转题图中电源极性使棒中电流反向，由平衡条件，mgsinα＋BIL＝kx2，联立解得B＝(x2－x1)，D正确．‎ ‎【答案】　D ‎10.‎ 如图所示，电磁炮由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是(　　)‎ ‎【解析】　要使电磁炮弹加速，则炮弹应受向右的安培力．由左手定则可知：磁场方向应为垂直纸面向外．B正确．‎ ‎【答案】　B ‎11．如图9所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是(　　)‎ 图9‎ A．FN1FN2，弹簧的伸长量增大 D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小 答案　C 正确选项为C.‎ ‎12．(多选)如图10所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是(　　)‎ 图10‎ A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短 C．F1>F2 D．F1mg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，棒所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff＝μBLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为Ff＝mg，C正确。‎ 答案：　C ‎17．如图所示，光滑的平行导轨与电源连接后，与水平方向成θ角倾斜放置，导轨上另放一个质量为m的金属导体棒。当S闭合后，在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，图中分别加了不同方向的磁场，其中一定不能平衡的是(　　)‎ 解析：　四种情况的受力分别如图所示：‎ 答案：　B ‎18.如图所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向)。若导线环上载有如图所示的恒定电流I，则下列说法正确的是(　　)‎ A．导电圆环有收缩的趋势 B．导电圆环所受安培力方向竖直向上 C．导电圆环所受安培力的大小为2BIR D．导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsin θ 解析：　‎ 将磁感应强度B沿竖直和水平方向分解，则B竖直＝B·cos θ，B水平＝B·sin θ，由左手定则知，B竖直对圆环各处的安培力方向均指向圆心，使圆环具有收缩趋势，故A正确；由对称性知，B竖直对整个圆环的作用力为零，B水平对圆环各处的安培力均竖直向上，故B正确；安培力大小为：F＝B水平·I·2πR ‎＝2πBIRsin θ，故C错误，D正确。‎ 答案：　ABD ‎19.如图所示，在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的圆轨道，一重为G的金属导体MN垂直于轨道横截面水平放置，在导体中通入电流I，使导体在安培力的作用下以恒定的速率v从A点运动到C点，设导体所在位置的轨道半径与竖直方向的夹角为θ，安培力的瞬时功率为P，则从A到C的过程中，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．电流方向从M指向N　　　 B．I∝ C．P∝cos θ D．P∝sin θ 答案：　AD ‎20.如图所示，轻质弹簧测力计下悬挂的圆形线圈中通有顺时针方向电流I0，线圈的正下方固定有一根足够长的直导线a，线圈静止时导线a垂直于线圈平面。现在导线a中通有垂直纸面向外的较大电流，则下列判断正确的是(　　)‎ A．线圈仍静止不动 B．从上往下看，线圈将逆时针转动 C．弹簧测力计示数减小 D．弹簧测力计示数增大 解析：　圆形电流可等效为小磁针，由右手螺旋定则知N极指向纸面向里，直导线a 中的电流产生的磁场在线圈同心处的磁感线水平向左，因小磁针静止时N极指向为该处磁场方向，可知小磁针N极向左转，即从上往下看，线圈将逆时针转动，A错误，B正确；因线圈逆时针转动，线圈下半部分的电流方向逐渐与直导线中电流方向相同，两者相吸，而上半部分的电流方向逐渐与直导线中电流方向相反，两者相斥，但下半部分离直导线近，引力大于斥力，弹簧秤示数增大，C错误，D正确。‎ 答案：　BD ‎21.如图所示，一根重力G＝0.1 N，长L＝1 m，质量分布均匀的导体ab，在其中点弯成60°角，将此导体放入匀强磁场中，导体两端a，b悬挂于两相同的弹簧下端，弹簧均处于竖直状态，当导体中通有I＝1 A的电流时，两根弹簧比原长各缩短了Δx＝0.01 m，已知匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度的大小B＝0.4 T，则下列说法正确的是(　　)‎ A．导体中电流的方向为a→b B．每根弹簧的弹力大小为0.05 N C．弹簧的劲度系数为k＝5 N/m D．若导体中不通电流，则弹簧比原长伸长了0.02 m 答案：BC ‎22．如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.2 m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1×102 T。“电磁炮”弹体总质量m＝0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R＝0.4 Ω。可控电源的内阻r＝0.6 Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为弹体提供的电流是I＝4×103 A，不计空气阻力。求：‎ ‎(1)弹体所受安培力大小。‎ ‎(2)弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长？‎ ‎(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量。‎ 答案：　(1)8×104 N　(2)20 m　(3)1.76×106 J ‎23.在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框架，宽L＝0.25 m，接入电动势E＝12 V、内阻不计的电源．在框架上放有一根水平的、质量m＝0.2 kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数为μ＝，整个装置放在磁感应强度B＝0.8 T的垂直框面向上的匀强磁场中(如图所示)．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g＝10 m/s2)‎ ‎【解析】金属棒静止在框架上时，摩擦力的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下，须分两种情况考虑．当滑动变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较小，在金属棒的重力分力mgsinθ作用下，棒有沿框架下滑趋势，框架对金属棒的摩擦力沿框面向上(如图甲所示)．金属棒刚好不下滑时满足平衡条件 BL＋μmgcosθ－mgsinθ＝0‎ 得R＝＝‎ Ω＝4.8 Ω 当滑动变阻器R取值较小时，I较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿框面上滑的趋势．因此，框架对金属棒的摩擦力沿框面向下(如图乙所示)．金属棒刚好不上滑时满足平衡条件 BL－μmgcosθ－mgsinθ＝0‎ 得R＝＝1.6 Ω 所以滑动变阻器R的取值范围应为 ‎1．6 Ω≤R≤4.8 Ω.‎ ‎【答案】　1.6 Ω≤R≤4.8 Ω ‎24.如图所示，PQ和EF为水平放置的平行金属导轨，间距为L＝1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M＝30 g．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s2.若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？‎ ‎【解析】　因导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为fm.若BIL>Mg，则静摩擦力的方向与细绳 解得I2≥＝1.0 A 即ab棒中的电流为 ‎1．0 A≤I≤2.0 A.‎ 根据左手定则判断，棒中的电流方向为由a到b.‎ ‎【答案】　1.0 A≤I≤2.0 A　方向由a到b ‎ ‎