2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題九磁場(chǎng)第1講磁場(chǎng)磁吃電流的作用提能演練

第1講磁場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用知識(shí)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(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是()A.a、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.(2022年浙江卷)如圖所示，水平放置的電子秤上有一磁性玩具，玩具由啞鈴狀物件P和左端有玻璃擋板的凹形底座Q構(gòu)成，其重量分別為GP和GQ.用手使P的左端與玻璃擋板靠近時(shí)，感受到P對(duì)手有靠向玻璃擋板的力，P與擋板接觸后放開(kāi)手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)(即P和Q的其余部分均不接觸)，P與Q間的磁力大小為F.下列說(shuō)法正確的是()A.Q對(duì)P磁力大小等于GPB.P對(duì)Q的磁力方向豎直向下C.Q對(duì)電子秤的壓力大小等于GQ＋FD.電子秤對(duì)Q的支持力大小等于GP＋GQ【答案】D【解析】由題意可知，因手使P的左端與玻璃擋板靠近時(shí)，感受到P對(duì)手有靠向玻璃擋板的力，即Q對(duì)P有水平向左的磁力；P與擋板接觸后放開(kāi)手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)，則說(shuō)明Q對(duì)P有豎直向上的磁力，則Q對(duì)P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于GP，A、B錯(cuò)誤；對(duì)P、Q的整體受力分析，豎直方向電子秤對(duì)Q的支持力大小等于GP＋GQ，即Q對(duì)電子秤的壓力大小等于GP＋GQ，C錯(cuò)誤，D正確.3.(2022年華師附中測(cè)試)(多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放入一條通電短導(dǎo)線，并將它固定.然后改變導(dǎo)線中通入的電流，畫(huà)出該導(dǎo)線所受安培力的大小F與通過(guò)導(dǎo)線電流I的關(guān)系圖像，其中圖A為曲線.M、N各代表一組F、I的數(shù)據(jù).則在下列四幅圖中，你認(rèn)為可能正確的是()A B C D【答案】BD【解析】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通電導(dǎo)線受到的安培力為F＝BILsinθ，當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力為0.當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，安培力與電流大小成正比，F(xiàn)－I圖像為過(guò)原點(diǎn)的直線.故B、D正確.4.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(zhǎng)的半圓，導(dǎo)體的電阻與其長(zhǎng)度成正比，導(dǎo)軌電阻不計(jì).現(xiàn)將裝置置于向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，接通電源后，三根導(dǎo)體棒中均有電流通過(guò)，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】導(dǎo)體棒a、b、c的有效長(zhǎng)度相等，但c的電阻大于a、b，所以通過(guò)c的電流小于a、b.由F＝BIL，可知B正確，A、C、D錯(cuò)誤.5.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)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.33FB.FC.3FD.2【答案】A【解析】根據(jù)左手定則，依次相鄰的四條邊中相對(duì)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＝33F，故A正確綜合提升練6.如圖所示，AC是四分之一圓弧，O為圓心，D為弧AC中點(diǎn)，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(gè)空間再加一個(gè)大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度剛好為零.如果將D處電流反向，其他條件都不變，則對(duì)O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小計(jì)算正確的是()A.(3＋22)B B.2(2＋1)BC.2B D.0【答案】B【解析】設(shè)A、D、C處的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0，則對(duì)O點(diǎn)的磁場(chǎng)B02＋B02－B0＝B，即B＝(2－1)B0，B的磁場(chǎng)方向沿左上方45°；如果將D處電流反向，則O處磁場(chǎng)的大小B02＋B02＋B0－B＝2B0＝7.(多選)如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab，cd豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí)釋放金屬棒PQ使其運(yùn)動(dòng).已知電流I隨時(shí)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(shí)間t變化的關(guān)系圖像中，可能正確的有()A BC D【答案】AD【解析】根據(jù)牛頓第二定律，得金屬棒的加速度a＝mg－Ffm，F(xiàn)f＝μFN＝μF安＝μBIL＝μBLkt，聯(lián)立解得加速度a＝g－μBLktm，與時(shí)間呈線性關(guān)系，故A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)殚_(kāi)始加速度方向向下，與速度方向相同，做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，即做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，故8.(2022年湖北卷)(多選)如圖所示，兩平行導(dǎo)軌在同一水平面內(nèi).一導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定.整個(gè)裝置置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒定，方向與金屬棒垂直、與水平向右方向的夾角θ可調(diào).導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)給導(dǎo)體棒通以圖示方向的恒定電流，適當(dāng)調(diào)整磁場(chǎng)方向，可以使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)或勻減速運(yùn)動(dòng).已知導(dǎo)體棒加速時(shí)，加速度的最大值為33g；減速時(shí)，加速度的最大值為3g，其中g(shù)為重力加速度大小.下列說(shuō)法正確的是(A.棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為3B.棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為3C.加速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向下，θ＝60°D.減速階段加速度大小最大時(shí)，磁場(chǎng)方向斜向上，θ＝150°【答案】BC【解析】設(shè)磁場(chǎng)方向與水平方向夾角為θ1，θ1＜90°；當(dāng)導(dǎo)體棒加速且加速度最大時(shí)，合力向右最大，根據(jù)左手定則和受力分析可知安培力應(yīng)該斜向右上方，磁場(chǎng)方向斜向右下方，此時(shí)有Fsinθ1－μ(mg－Fcosθ1)＝ma1，令cosα＝11＋μ2，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可得F1＋μ2sin(θ1＋α)＝μmg＋ma1，則有sin(θ1＋α)＝μmg＋ma11＋μ2F≤1.同理磁場(chǎng)方向與水平方向夾角為θ2，θ2＞90°，當(dāng)導(dǎo)體棒減速，且加速度最大時(shí)，合力向左最大，根據(jù)左手定則和受力分析可知安培力應(yīng)該斜向左下方，磁場(chǎng)方向斜向左上方，此時(shí)有Fsinθ2＋μ(mg＋Fsinθ2)＝ma2，有F1＋μ2sin(θ2＋α)＝ma2－μmg，所以有sin(θ2＋α)＝ma2－μmg1＋μ2F≤1.當(dāng)加速或減速的加速度分別最大時(shí)，不等式均取等于，聯(lián)立可得μ＝33，代入cosα＝11＋μ2，可得α＝30°，此時(shí)θ1＝θ2＝60°.加速階段加速度大小最大時(shí)，9.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與水平面成θ＝37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個(gè)可自由移動(dòng)的金屬桿ab.已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻不計(jì).ab桿長(zhǎng)L＝0.5m，質(zhì)量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì).要使ab桿在滑軌上保持靜止，求滑動(dòng)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(dòng)摩擦力，結(jié)果保留1位有效數(shù)字).解：分別畫(huà)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(shí)，如圖甲所示.由平衡條件，得沿滑軌方向mgsinθ＝μFN1＋F安1