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1、磁場 第一講
一、選擇題
1.(2020·海南單科)一根容易形變的彈性導(dǎo)線,兩端固定.導(dǎo)線中通有電流,方向如下圖中箭頭所示.當(dāng)沒有磁場時,導(dǎo)線呈直線狀態(tài);當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場時,描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示中正確的是( )
解析: 由左手定則知D項(xiàng)正確.
答案: D
2.如右圖所示,帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是( )
A.N極豎直向上 B.N極豎直向下
C.N極沿軸線向左 D.N極沿軸線向右
解析: 負(fù)電荷勻速轉(zhuǎn)動,會產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向反向的環(huán)形電流,由安培定則知,在磁針處磁
2、場的方向沿OO′軸向左.由于磁針N極指向?yàn)榇艌龇较?,所以?yīng)選C.
答案: C
3.在勻強(qiáng)磁場的同一位置,先后放入長度相等的兩根直導(dǎo)線a和b,a、b導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直,但兩導(dǎo)線中的電流大小不同,下列圖象中表示導(dǎo)線所受安培力F與通電電流I的關(guān)系,a、b各自有一組F、I的數(shù)值,在圖象中各描一個點(diǎn),下列圖象中正確的是( )
解析: 由于導(dǎo)線與磁場垂直,故F=BIL,而a、b兩導(dǎo)線的L相同,B相同,所以F∝I,因此選項(xiàng)D正確.
答案: D
4.如下圖所示,電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成.當(dāng)電源接通后,磁場對流過炮彈的電流產(chǎn)生力的作用,使炮彈獲得極大的發(fā)射速度.下列各俯視
3、圖中正確表示磁場B方向的是( )
解析: 要使電磁炮彈加速,則炮彈應(yīng)受向右的安培力.由左手定則可知:磁場方向應(yīng)為垂直紙面向外.B正確.
答案: B
5.已知地磁場的水平分量為B,利用這一值可以測定某一弱磁場的磁感強(qiáng)度,如圖所示為測定通電線圈中央一點(diǎn)的磁感強(qiáng)度.實(shí)驗(yàn)方法:①先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內(nèi),中央放一枚小磁針N極指向北方;②給線圈通電,此時小磁針N極指北偏東θ角后靜止,由此可以確定線圈中電流方向(由東向西看)與線圈中央的合磁感強(qiáng)度分別為( )
A.順時針; B.順時針;
C.逆時針; D.逆時針;
解析: 通電線圈產(chǎn)生磁場方向向東,
4、由安培定則可知電流沿逆時針方向;磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,根據(jù)其疊加原理可得B=B′cos θ(B′為合磁感應(yīng)強(qiáng)度),所以B′=.所以本題選C項(xiàng).
答案: C
6.(2020·廣東惠州調(diào)研)圖中的D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線,電流方向垂直于紙面向里.在開關(guān)S接通后,導(dǎo)線D所受磁場力的方向是( )
A.向上 B.向下
C.向左 D.向右
解析: 由右手螺旋定則,軟鐵芯在導(dǎo)線處的磁場方向向左,由左手定則,導(dǎo)線D受到的磁場力方向向下,A正確.
答案: A
7.如右圖所示為一種自動跳閘的閘刀開關(guān),O是轉(zhuǎn)動軸,A是絕緣手柄,C是閘刀卡口,M、N接電源線,閘刀處于垂直紙面向里、B=
5、1 T的勻強(qiáng)磁場中,CO間距離為10 cm,當(dāng)磁場力為 0.2 N時,閘刀開關(guān)會自動跳開.則要使閘刀開關(guān)能跳開,CO中通過的電流的大小和方向?yàn)? )
A.電流方向C→O B.電流方向O→C
C.電流大小為1 A D.電流大小為0.5 A
解析: 根據(jù)左手定則通以O(shè)到C方向的電流時,受到的安培力向左,安培力為0.2 N時,電流應(yīng)為2 A,B正確.
答案: B
8.有一小段通電導(dǎo)線,長為1 cm,電流強(qiáng)度5 A,把它置于磁場中某點(diǎn),受到的安培力為0.1 N,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是( )
A.B=2 T B.B≤ 2 T
C.B≥2 T D.以上情況
6、均可能
解析: 因本題中沒給出通電導(dǎo)線在磁場中如何放置,當(dāng)電流強(qiáng)度I、長度L、安培力一定的情況下,當(dāng)L與B垂直時,B最小,Bmin=F/IL=0.1 /(5×0.01)T=2 T.即B≥2 T.
答案: C
9.(2020·南通模擬)如右圖所示,均勻繞制的螺線管水平放置,在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導(dǎo)線A.A與螺線管垂直,“×”表示導(dǎo)線中電流的方向垂直于紙面向里.電鍵S閉合后,A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是( )
A.水平向左 B.水平向右
C.豎直向下 D.豎直向上
解析: 電鍵閉合后根據(jù)安培定則可判定導(dǎo)線所在位置處磁感線的方向?yàn)樗较蛴?,再由左手?/p>
7、則判定導(dǎo)線受到安培力的方向?yàn)樨Q直向下,C項(xiàng)正確.
答案: C
10.如右圖所示,條形磁鐵放在光滑斜面上,用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡,A為水平放置的直導(dǎo)線的截面,導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1;當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時,磁鐵對斜面的壓力為FN2,則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是( )
A.FN1FN2,彈簧的伸長量增大
D.FN1>FN2,彈簧的伸長量減小
解析: 在題圖中,由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極,所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線,其方向是斜向左下方的,
8、導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外,由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力,由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上方,所以磁鐵對斜面的壓力減小,即FN1>FN2,同時,由于導(dǎo)線A比較靠近N極,安培力的方向與斜面的夾角小于90°,所以對磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力,使得彈簧彈力增大,可知彈簧的伸長量增大,所以正確選項(xiàng)為C.
答案: C
二、非選擇題
11.水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ,它們之間的寬度為L,M和P之間接入電動勢為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻).現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m,電阻為R的金屬棒ab,并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與水平面夾角為θ且指向右
9、斜上方,如右圖所示,問:
(1)當(dāng)ab棒靜止時,受到的支持力和摩擦力各為多少?
(2)若B的大小和方向均能改變,則要使ab棒所受支持力為零,B的大小至少為多少?此時B的方向如何?
解析: 從b向a看側(cè)視圖如圖所示.
(1)水平方向:F=FAsin θ①
豎直方向:FN+FAcos θ=mg②
又FA=BIL=BL③
聯(lián)立①②③得:FN=mg-,F(xiàn)=.
(2)使ab棒受支持力為零,且讓磁場最小,可知安培力豎直向上,則有FA=mg
Bmin=,根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右.
答案: (1)mg-
(2) 方向水平向右
12.如右圖所示為一電流表的原理示意圖.質(zhì)量為m的
10、均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連,絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外.與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù),MN的長度大于.當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時,MN與矩形區(qū)域的cd邊重合:當(dāng)MN中有電流通過時,指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度.
(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時,彈簧伸長多少?(重力加速度為g)
(2)若要電流表正常工作,MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接?
(3)若k=2.0 N/m,=0.20 m,=0.050 m,B=0.20 T,此電流表的量程是多少?(不計(jì)通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)
(4)若將量程擴(kuò)大2倍,磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻螅?
解析: (1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時,彈簧的伸長量為Δx,則有mg=kΔx①
由①式得:Δx=.②
(2)為使電流表正常工作,作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下,因此M端應(yīng)接正極.
(3)設(shè)電流表滿偏時通過MN間電流強(qiáng)度為Im.則有
BIm+mg=k(+Δx)③
聯(lián)立②③并代入數(shù)據(jù)得Im=2.5 A.④
(4)設(shè)量程擴(kuò)大后,磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽′,則有
2B′Im+mg=k(+Δx).⑤
由①⑤式得:B′=⑥
代入數(shù)據(jù)得:B′=0.10 T.
答案: (1) (2)M端 (3)2.5 A (4)0.10 T