高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題9磁場第1講磁場磁吃電流的作用課后提能演練

專題九第1講知識鞏固練1．如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，a，b，c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動，以下說法正確的是()A．a(chǎn)，b，c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a，c的N極向紙里轉(zhuǎn)C．b，c的N極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)【答案】B2．(2021年綿陽診斷)關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法正確的是()A．運動電荷在磁場中一定受到洛倫茲力作用B．通電導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力作用C．洛倫茲力一定對運動電荷不做功D．安培力一定對通電導(dǎo)線不做功【答案】C3．(2021年?？谝恢懈呷驴?如圖所示為一種新型的電磁船的俯視圖，MN、PQ為固定在船上的豎直平行金屬板，直流電源接在M、P之間，船上裝有產(chǎn)生強磁場的裝置，可在兩平行金屬板間海水中的虛線框內(nèi)產(chǎn)生強磁場．閉合開關(guān)S后，電流通過海水從N流向Q，若船受到海水的反沖向左運動，虛線框中的磁場方向應(yīng)該()A．豎直向下 B．豎直向上C．水平向左 D．水平向右【答案】A4．(2021年潮州第一次質(zhì)檢試卷)如圖所示，兩根平行固定放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小、方向均相同的電流，a受到的磁場力大小為F.當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直紙面向外的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)?F，則此時b受到的磁場力大小為()A．F B．2FC．3F D．4F【答案】A5．如圖所示，兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線M和N，通有大小相等方向相反的電流I，在紙面上與M、N距離相等的一點P處，M、N導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度分別為B1、B2，則下圖中正確標(biāo)出B1與B2合矢量B的方向的是() A B C D【答案】D【解析】MN在P點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，根據(jù)安培定則，電流M在P點的磁場向右上方，電流N在P點的磁場的方向向右下方，所以，合磁場的方向一定右．D正確．6．如圖所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根用同種材料制作的導(dǎo)體棒a、b、c，其中b最短，c為直徑與b等長的半圓，導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，導(dǎo)軌電阻不計．現(xiàn)將裝置置于向下的勻強磁場中，接通電源后，三根導(dǎo)體棒中均有電流通過，則它們受到安培力的大小關(guān)系為()A．Fa>Fb＝Fc B．Fa＝Fb>FcC．Fa＝Fb＝Fc D．Fa>Fb>Fc【答案】B【解析】設(shè)a、b兩棒的長度分別為La和Lb，c的直徑為d；由于導(dǎo)體棒都與勻強磁場垂直，則a，b兩棒所受的安培力大小分別為Fa＝BIaLa；Fb＝BIbLb＝BIbd.因為Ia＝eq\f(U,ρ\f(La,S))＝eq\f(US,ρLa)，則Fa＝BIaLa＝Beq\f(US,ρLa)La＝eq\f(BUS,ρ)；因為Ib＝eq\f(U,ρ\f(d,S))＝eq\f(US,ρd)，則Fb＝BIbLb＝Beq\f(US,ρd)d＝eq\f(BUS,ρ)；因為Lc＝eq\f(U,ρ\f(πd,2S))＝eq\f(2US,ρπd)，則Fc＝BIcd＝Beq\f(2US,ρπd)d＝eq\f(2BUS,πρ).所以Fa＝Fb>Fc，選B．7．如圖所示，在勻強磁場中，有一個正六邊形線框．現(xiàn)給線框通電，正六邊形線框中依次相鄰的四條邊受到的安培力的合力大小是F，則正六邊形線框的每條邊受到的安培力的大小為()A．eq\f(\r(3),3)F B．FC．eq\r(3)F D．2F【答案】A【解析】根據(jù)左手定則，依次相鄰的四條邊中相對的兩條邊受的安培力等大反向合力為零，中間相鄰的兩條邊受安培力方向夾角為60°，每邊受安培力設(shè)為F1，則2F1cos30°＝F，可得F1＝eq\f(\r(3),3)F，故A正確．8．(2021年湖南名校期末)已知通電的長直導(dǎo)線在周圍空間某位置產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小與電流強度成正比，與該位置到長直導(dǎo)線的距離成反比．如圖所示，現(xiàn)有通有電流大小相同的兩根長直導(dǎo)線分別固定在正方體的兩條邊dh和hg上，彼此絕緣，電流方向分別由d流向h、由h流向g，則頂點e和a兩處的磁感應(yīng)強度大小之比為()A．2∶eq\r(3) B．1∶eq\r(3)C．2∶eq\r(2) D．1∶1【答案】A【解析】設(shè)正方體邊長為L，其中一根長直導(dǎo)線的電流在e點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B0，則e點的磁感應(yīng)強度大小為Be＝eq\r(B\o\al(2,0)＋B\o\al(2,0))＝eq\r(2)B0，方向沿eb方向．處于hg邊的長直導(dǎo)線到a點的距離為eq\r(2)L，在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為eq\f(\r(2),2)B0；處于dh邊的長直導(dǎo)線到a點的距離為L，在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0，所以a點的磁感應(yīng)強度大小為Ba＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)B0))2＋B\o\al(2,0))＝eq\f(\r(6),2)B0，因此Be∶Ba＝2∶eq\r(3)，所以A正確，B、C、D錯誤．綜合提升練9．如圖所示，AC是四分之一圓弧，O為圓心，D為弧AC中點，A，D，C處各有一垂直紙面的通電直導(dǎo)線，電流大小相等，A，C兩處電流垂直紙面向里，D處電流垂直紙面向外，整個空間再加一個大小為B的勻強磁場，O處的磁感應(yīng)強度剛好為零．如果將D處電流反向，其他條件都不變，則對O處的磁感應(yīng)強度大小計算正確的是()A．(3＋2eq\r(2))B B．2(eq\r(2)＋1)BC．2B D．0【答案】B【解析】設(shè)A，D，C處的電流在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B0，則對O點的磁場eq\r(B\o\al(2,0)＋B\o\al(2,0))－B0＝B，即B＝(eq\r(2)－1)B0，B的方向沿左上方45°的方向；如果將D處電流反向，則O處磁場的大小eq\r(B\o\al(2,0)＋B\o\al(2,0))＋B0－B＝2B0＝2(eq\r(2)＋1)B，故B正確．10．(多選)如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab，cd豎直放置在勻強磁場中，勻強磁場方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I，同時釋放金屬棒PQ使其運動．已知電流I隨時間t變化的關(guān)系式為I＝kt(k為常數(shù)，k＞0)，金屬棒與導(dǎo)軌間存在摩擦．則下面關(guān)于棒的速度v、加速度a隨時間t變化的關(guān)系圖像中，可能正確的有()ABCD【答案】AD【解析】根據(jù)牛頓第二定律，得金屬棒的加速度a＝eq\f(mg－Ff,m)，F(xiàn)f＝μFN＝μF安＝μBIL＝μBLkt，聯(lián)立解得加速度a＝g－eq\f(μBLkt,m)，與時間呈線性關(guān)系，故A正確，B錯誤；因為開始加速度方向向下，與速度方向相同，做加速運動，加速度逐漸減小，即做加速度逐漸減小的加速運動，然后加速度方向向上且逐漸增大，做加速度逐漸增大的減速運動．故C錯誤，D正確．11．如圖所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距L＝1m．導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量m＝0.2kg，棒的中點用細繩經(jīng)定滑輪與一物體相連(繩與棒垂直)，物體的質(zhì)量M＝0.3kg.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)μ＝0.5(g取10m/s2)，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝2T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流？方向如何？解：對導(dǎo)體棒ab進行受力分析，由平衡條件，得豎直方向FN＝mg，水平方向BIL－Ff－Mg＝0，又Ff＝μFN，聯(lián)立解得I＝2A．由左手定則知電流方向由a指向b.12．(2021年昆明三校聯(lián)考)如圖所示，金屬梯形框架導(dǎo)軌放置在豎直平面內(nèi)，頂角為θ，底邊ab長為l，垂直于梯形平面有一個磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場．在導(dǎo)軌上端再放置一根水平金屬棒cd，質(zhì)量為m，導(dǎo)軌上接有電源，使abdc構(gòu)成回路，回路電流恒為I，cd棒恰好靜止．已知金屬棒和導(dǎo)軌之間接觸良好，不計摩擦阻力，重力加速度為g.求：(1)cd棒所受磁場力；(2)cd棒與ab邊之間的高度差h.解：(1)對于金屬棒cd，在安培力與重力的作用下處于平衡狀態(tài)，因此cd棒所受磁場力Fcd＝mg，方向豎直向上．(2)設(shè)cd棒的有效長度為l′，由cd棒靜止得mg＝BIl′，因此l′＝eq\f(mg,BI)，根據(jù)幾何關(guān)系知cd棒的有效長度l′＝l＋2htaneq\f(θ,2)，解得h＝eq\f(\f(mg,BI)－l,2tan\f(θ,2)).13．如圖所示，在磁感應(yīng)強度B＝1T，方向豎直向下的勻強磁場中，有一個與水平面成θ＝37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個可自由移動的金屬桿ab.已知接在滑軌中的電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計．a(chǎn)b桿長L＝0.5m，質(zhì)量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計．要使ab桿在滑軌上保持靜止，求滑動變阻器R的阻值的變化范圍(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，結(jié)果保留1位有效數(shù)字)．解：分別畫出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析圖，如圖所示．甲乙當(dāng)ab桿恰好不下滑時，如圖甲所示．由平衡條件，得沿滑軌方向mgsinθ