【物理】2020届一轮复习人教版 　磁场及其对电流的作用 课时作业 11页

‎2020届一轮复习人教版 　磁场及其对电流的作用 课时作业 ‎1.(安培定则的应用)(2017·黑龙江牡丹江一中期末)为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是(　　)‎ 答案B 解析地磁场从地理的南极附近出来,进入地理的北极附近,除两极外,地表上空的磁场都具有向北的磁场分量。根据安培定则,环形电流外部磁场方向向北可知,B正确。A图在地表上空产生的磁场方向向南,故A错误。C、D两图在地表上空产生的磁场方向沿东西方向,故C、D错误。‎ ‎2.‎ ‎(安培定则的应用和磁场的叠加)(2017·四川成都一诊)右图为水平放置的两根等高固定长直导线的截面图,O点是两导线连线的中点,a、b是过O点的竖直线上与O点距离相等的两点,两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流。下列说法正确的是(　　)‎ A.两导线之间存在相互吸引的安培力 B.O点的磁感应强度为零 C.O点的磁感应强度方向竖直向下 D.a、b两点的磁感应强度大小相等、方向相反 答案C 解析同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,A错误;两个电流在O点的磁感应强度方向都是竖直向下,不为0,B错误,C正确;a、b两点磁感强度大小相等、方向相同,D错误。‎ ‎3.‎ ‎(安培定则的应用和磁场的叠加)(2017·海南文昌中学期中)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里。如图所示,A、B、C、D是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中 (　　)‎ A.B、D两点的磁感应强度大小相等 B.A、B两点的磁感应强度大小相等 C.C点的磁感应强度的值最大 D.B点的磁感应强度的值最大 答案A 解析根据安培定则可得通电直导线在A、B、C、D 四点产生的磁感应强度大小相等,设为B1,而通电直导线在B点产生的磁感应强度方向为水平向左,在D点产生的磁感应强度方向为水平向右,则B、D两点的磁感应强度大小为B=,大小相等,选项A正确;通电直导线在A点产生的磁感应强度方向为竖直向上,则A点的磁感应强度为BA=B1+B0,选项B错误;通电直导线在C点产生的磁感应强度方向为竖直向下,则C点的磁感应强度大小为BC=|B1-B0|,C点的磁感应强度的值最小,选项C错误;由以上分析可知A点的磁感应强度的值最大,选项D错误。‎ ‎4.‎ ‎(安培力作用下导体的平衡)(2017·上海杨浦区模拟)如图所示,质量m=0.5 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度l=1 m的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直 于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中,电源的电动势E=8 V、内阻r=1 Ω,额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机M正常工作。取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小g取10 m/s2,则磁场的磁感应强度大小为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.2 T B.1.73 T C.1.5 T D.1 T 答案C 解析电动机M正常工作时的电流I1==2 A,电源内阻上的电压 U'=E-U=8 V-4 V=4 V,根据欧姆定律得干路中的电流I==4 A,通过导体棒的电流I2=I-I1=2 A,导体棒受力平衡,有BI2l=mgsin 37°,得B=1.5 T,选项C正确。‎ ‎5.‎ ‎(多选)(安培力作用下导体运动情况)(2017·湖北宜城市第一中学月考)如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时(　　)‎ A.磁铁对桌面的压力增大 B.磁铁对桌面的压力减小 C.磁铁受到向右的摩擦力作用 D.磁铁受到向左的摩擦力作用 答案BC 解析根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在的位置磁场方向(切线方向),再根据左手定则判断安培力方向,如图甲 根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力向左上方,如图乙;根据平衡条件,可知通电后支持力变小,静摩擦力变大,故磁铁对桌面的压力变小,静摩擦力向右。故选B、C。‎ ‎6.‎ ‎(安培力作用下导体的平衡)(2017·天津和平区期末)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。当导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可加平行于纸面的匀强磁场,下列有关磁场的描述中正确的是(　　)‎ A.若磁场方向竖直向上,则B=‎ B.若磁场方向平行斜面向上,则B=‎ C.若磁场方向垂直斜面向下,则B=‎ D.若磁场方向垂直斜面向上,则B=‎ 答案A 解析 若磁场方向竖直向上,导体棒受力如图,F=mgtan α,所以B=,选项A正确;B、C项中导体棒不能静止,选项B、选项C错误;若磁场垂直斜面向上,则B=,选项D错误。‎ ‎7. 有两根长直导线a、b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，M、N为两导线连线的中垂线上两点，与O点的距离相等，aM与MN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M、N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，M、N两处磁感应强度相同，大小为B＝2B0sinθ，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A、B、C、D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C和D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C、D。‎ ‎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t＝0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F＝BIL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，B、C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L＝‎20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝‎60 g、电阻R＝1 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B＝0.5 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θ＝53°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°＝0.8，g＝‎10 m/s2，则 (　　)‎ A．磁场方向一定竖直向下 B.电源电动势E＝3.0 V C.导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3 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·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入数值得导体棒中的电流为I＝‎3 A，由E＝IR得电源电动势E＝3.0 V，B对；由F＝BIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F＝0.3 N，C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W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048 J，D错。‎ 二、非选择题(本题共2小题，共40分)‎ ‎11．(20分)如图所示，在磁感应强度B＝1.0 T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ＝37°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E＝12 V，内阻不计。ab杆长L＝‎0.5 m，质量m＝‎0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ＝0.1，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？(g取‎10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝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 Ω≤R≤5 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。‎ 当ab杆恰好不下滑时，如图甲所示。由平衡条件得 沿斜面方向mgsinθ＝μFN1＋F安1cosθ 垂直斜面方向FN1＝mgcosθ＋F安1sinθ 而F安1＝BL，解得R1＝5 Ω。‎ 当ab杆恰好不上滑时，如图乙所示。由平衡条件得 沿斜面方向mgsinθ＋μFN2＝F安2cosθ 垂直斜面方向FN2＝mgcosθ＋F安2sinθ 而F安2＝BL，解得R2＝3 Ω。‎ 所以，要使ab杆保持静止，‎ R的取值范围是3 Ω≤R≤5 Ω。‎