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2019-2020年高考物理大一輪復習 第八章 第1講 磁場的描述 磁場對電流的作用課時作業(yè) 一、選擇題(在題后給的選項中，第1～4題只有一項符合題目要求，第5～10題有多項符合題目要求．) 1．在球體上分別沿經(jīng)、緯兩個方向互相垂直地緊套著的兩個絕緣導線環(huán)aa′和bb′(aa′面水平，bb′面垂直紙面)，環(huán)中通有相同大小的恒定電流，如圖K8－1－1所示，則球心處磁感應強度B的方向為(　　) 圖K8－1－1 A．指向左上方 　　 B．指向右下方 C．豎直向上 　　 D．豎直向下 【答案】A 【解析】球心O處的磁場是兩個環(huán)形電流產(chǎn)生磁場的合磁場，水平環(huán)形電流在O處產(chǎn)生的磁場B1豎直向上，豎直環(huán)形電流在O處產(chǎn)生的磁場B2水平向左，則B1、B2的矢量和的方向指向左上方． 2．兩個完全相同的通電圓環(huán)A、B的圓心O重合、圓面相互垂直，通電電流相同，電流方向如圖K8－1－2所示，設每個圓環(huán)在其圓心O處獨立產(chǎn)生的磁感應強度為B0，則O處的磁感應強度大小為(　　) 圖K8－1－2 A．0 B．2B0 C.B0 D．無法確定 【答案】C 【解析】由安培定則可知A在圓心處產(chǎn)生的磁感應強度垂直于紙面向里，B在圓心處產(chǎn)生的磁感應強度豎直向下，兩者垂直，所以合磁感應強度大小B＝＝B0，C選項正確． 3．(xx年海珠檢測)如圖K8－1－3，傾斜導軌寬為L，與水平面成α角，處在方向豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中，金屬桿ab水平放在導軌上．當回路電流強度為I時，關于金屬桿ab所受安培力F，下列說法正確的是(　　) 圖K8－1－3 A．方向垂直ab桿沿斜面向上 B．方向垂直ab桿水平向右 C．F＝BILcos α D．F＝BILsin α 【答案】B 【解析】利用左手定則可判斷出金屬桿ab所受安培力F方向垂直ab桿水平向右，B正確；因電流與磁場垂直，則F＝BIL，選項C、D錯誤． 4．如圖K8－1－4，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點為圓弧的圓心．兩金屬軌道之間的寬度為0.5 m，勻強磁場方向如圖所示，大小為0.5 T．質(zhì)量為0.05 kg、長為0.5 m的金屬細桿置于金屬軌道上的M點．當在金屬細桿內(nèi)通以電流強度為2 A的恒定電流時，金屬細桿可以沿桿向右由靜止開始運動．已知MN＝OP＝1 m，則(　　) 圖K8－1－4 A．金屬細桿開始運動時的加速度大小為5 m/s2 B．金屬細桿運動到P點時的速度大小為5 m/s C．金屬細桿運動到P點時的向心加速度大小為10 m/s2 D．金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75 N 【答案】D 【解析】金屬細桿在水平方向受到安培力作用，安培力大小F安＝BIL＝0.520.5 N＝0.5 N，金屬細桿開始運動時的加速度大小為a＝＝10 m/s2，選項A錯誤；對金屬細桿從M點到P點的運動過程，安培力做功W安＝F安(MN＋OP)＝1 J，重力做功WG＝－mgON＝－0.5 J，由動能定理得W安＋WG＝mv2，解得金屬細桿運動到P點時的速度大小為v＝ m/s，選項B錯誤；金屬細桿運動到P點時的加速度可分解為水平方向的向心加速度和豎直方向的加速度，水平方向的向心加速度大小為a′＝＝20 m/s2，選項C錯誤；在P點金屬細桿受到軌道水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安，由牛頓第二定律得F－F安＝，解得F＝1.5 N，每一條軌道對金屬細桿的作用力大小為0.75 N，由牛頓第三定律可知金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75 N，選項D正確． 5．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖K8－1－5所示，下列論述正確的是(　　) 圖K8－1－5 A．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度大小Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度大小Ba＜Bb C．磁感線的切線方向就是磁場的方向 D．兩條磁感線的空隙處不存在磁場 【答案】BC 【解析】本題考查對磁感線的理解，由于它與電場線有許多相似之處，可以用分析電場線的方法分析．　 6．如圖K8－1－6，用一根導線做成一直角三角形框架acb，固定于勻強磁場中，磁場方向垂直于框架平面向里，ab兩點接在電源電路上，當閉合開關S時，則(　　) 圖K8－1－6 A．a(chǎn)b與acb所受的安培力的方向相同 B．a(chǎn)b與acb所受的安培力的方向相反 C．a(chǎn)b與acb所受的安培力的大小相等 D．a(chǎn)b所受的安培力大于acb所受的安培力 【答案】AD 【解析】由于acb的等效長度與ab相同，電流方向也相同，由左手定則知ab與acb所受的安培力的方向相同；由于材料、橫截面相同，但長度不同，則電阻不同，acb的電阻大于ab的電阻，流過的電流偏小，由安培力公式可知ab所受的安培力大于acb所受的安培力． 7．一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導電棒，圖K8－1－7中只畫出此棒的截面圖，并標出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是(　　) 圖K8－1－7 A．磁鐵對桌面的壓力減小 B．磁鐵對桌面的壓力增大 C．磁鐵受到向右的摩擦力 D．磁鐵受到向左的摩擦力 【答案】AD 【解析】如圖所示．對導電棒，通電后，由左手定則，導體棒受到斜向左下方的安培力，由牛頓第三定律可得，磁鐵受到導電棒的作用力應斜向右上方，所以在通電的一瞬時，磁鐵對桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此A、D正確． 8．(xx年佛山質(zhì)檢)如圖K8－1－8，在天平右盤底部掛有一個矩形線圈，其一部分懸在方向水平向里的勻強磁場中，矩形線圈通有順時針方向電流，現(xiàn)天平右側(cè)向下傾斜，下列措施有可能使天平平衡的是(　　) 圖K8－1－8 A．減小磁感應強度 B．增加通過線圈的電流 C．改變電流的方向 D．在不改變線圈質(zhì)量的同時，增加底邊的長度 【答案】AC 【解析】對矩形線圈在磁場中的部分進行受力分析，根據(jù)左手定則，左、右兩邊所受的安培力大小相等、方向相反，合力為零，底邊所受的安培力向下，要使天平平衡，必須減小安培力，故可以通過減小磁感應強度、減小底邊的長度、減小通過線圈的電流來實現(xiàn)，或改變電流的方向，從而改變安培力的方向來實現(xiàn)，故B、D錯誤，選A、C. 9．(xx年海南卷)圖K8－1－9中裝置可演示磁場對通電導線的作用．電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導軌，L是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿．當電磁鐵線圈兩端a、b，導軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動．下列說法正確的是(　　) 圖K8－1－9 A．若a接正極，b接負極，e接正極，f接負極，則L向右滑動 B．若a接正極，b接負極，e接負極，f接正極，則L向右滑動 C．若a接負極，b接正極，e接正極，f接負極，則L向左滑動 D．若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動 【答案】BD 【解析】若a接正極，b接負極，根據(jù)安培定則，電磁鐵產(chǎn)生豎直向上的磁場．e接負極，f接正極，由左手定則可判斷出L所受安培力向右，則L向右滑動，選項A錯誤，B正確；若a接負極，b接正極，根據(jù)安培定則，電磁鐵產(chǎn)生豎直向下的磁場．e接負極，f接正極，由左手定則可判斷出L所受安培力向左，則L向左滑動，選項D正確，C錯誤． 10．電磁軌道炮工作原理如圖K8－1－10所示．待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸．電流I從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回．軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強磁場)，磁感應強度的大小與I成正比．通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出．現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是(　　) 圖K8－1－10 A．只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍 B．只將電流I增加至原來的2倍 C．只將彈體質(zhì)量減至原來的一半 D．將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變 【答案】 BD 【解析】由題知磁感應強度B＝kI，而安培力F＝BId＝kI2d，據(jù)動能定理可得：FL＝，解得v＝I，由此式可確定B、D選項正確． 二、非選擇題 11．(xx年江蘇模擬)如圖K8－1－11所示為一電流表的原理示意圖．質(zhì)量為m的均質(zhì)細金屬棒MN的中點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)有勻強磁場，磁感應強度大小為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尺上的讀數(shù)，MN的長度大于.當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MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度． 圖K8－1－11 (1)當電流表示數(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的哪一端應與電源正極相接？ (3)若k＝2.0 N/m，＝0.20 m，＝0.05 m，B＝0.20 T，此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用) (4)若將量程擴大2倍，磁感應強度應變?yōu)槎啻螅? 【答案】(1)　(2)M端　(3)2.5 A　(4)0.10 T 【解析】(1)設當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為Δx，則有 mg＝kΔx 解得Δx＝. (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端應接正極． (3)設電流表滿偏時通過MN的電流強度為Im， 則有BIm＋mg＝k(＋Δx) 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得Im＝2.5 A. (4)設量程擴大后，磁感應強度變?yōu)锽′，則有 2B′Im＋mg＝k(＋Δx) 解得：B′＝ 代入數(shù)據(jù)得：B′＝0.10 T. 12．如圖K8－1－12所示，在傾角θ＝30的斜面上，固定一金屬框，寬l＝0.25 m，接入電動勢E＝12 V、內(nèi)阻不計的電池．垂直框面放有一根質(zhì)量m＝0.2 kg的金屬棒ab，它與框架的動摩擦因數(shù)μ＝.整個裝置放在磁感應強度B＝0.8 T，垂直框面向上的勻強磁場中．當調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時，可使金屬棒靜止在框架上？(框架與棒的電阻不計，g取10 m/s2) 圖K8－1－12 【答案】1.4 Ω≤R≤8.2 Ω 【解析】金屬棒受到4個力作用：重力mg，垂直框面向上的支持力FN，沿框面向上的安培力F安，沿框面的靜摩擦力Ff靜．金屬棒靜止在框架上時，摩擦力Ff靜的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分兩種情況考慮．當變阻器R取值較大時，I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsin θ作用下棒有沿框架下滑趨勢，框架對棒的摩擦力沿框面向上，受力如圖所示．金屬棒剛好不下滑時滿足平衡條件： Bl＋μmgcos θ－mgsin θ＝0， 得R＝＝Ω＝8.2 Ω. 當變阻器R取值較小時，I較大，安培力F安較大，會使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢．因此，框架對棒的摩擦力沿框面向下，受力如圖所示．金屬棒剛好不上滑時滿足平衡條件： Bl－μmgcos θ－mgsin θ＝0， 得R＝＝1.4 Ω. 所以滑動變阻器R的取值范圍應為1.4 Ω≤R≤8.2 Ω.