（新课标）2017届高考物理一轮总复习 必修部分 第8章 磁场 第1讲 磁场及其对电流的作用限时规范特训.doc

第1讲 磁场及其对电流的作用时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分。其中17为单选，812为多选)12015西安八校联考如图所示，空间中存在一匀强磁场，将长度为l的直导线放置在y轴上，当通以大小为i、沿y轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为f，方向沿x轴正方向。则关于磁感应强度的方向和大小，说法正确的是()a.只能沿x轴正方向b.可能在xoy平面内，大小为c.可能在xoz平面内，大小为d.可能在yoz平面内，大小为答案d解析电流i沿y轴负方向，安培力大小为f，沿x轴正方向，若b，则b与i不垂直，但要求b的两个分量，一个沿z轴正向，一个平行y轴，那只能在yoz平面内，选项d正确，a、b、c错误。2.2016郑州质量预测目前世界上输送功率最大的直流输电工程哈(密)郑(州)特高压直流输电工程已正式投运。高压直流输电具有无感抗、无容抗、无同步问题等优点。已知某段直流输电线长度l200 m，通有从西向东i4000 a的恒定电流，该处地磁场的磁感应强度b5105 t，磁倾角(磁感线与水平面的夹角)为5(sin50.1)。则该段导线所受安培力的大小和方向为()a.40 n，向北与水平面成85角斜向上方b.4 n，向北与水平面成85角斜向上方c.4 n，向南与水平面成5角斜向下方d.40 n，向南与水平面成5角斜向下方答案a解析地磁场方向与电流方向垂直，由安培力fbil40 n，b、c项错；由左手定则可知，电线所受安培力方向向北与水平面成85角斜向上方，a项正确，d项错。3.2015河北百校联盟 用一根导线围成如图所示的回路klmn，是半径分别为on、om的同心圆弧，o为圆心，kl和nm沿圆的半径方向，一圆环和klmn在同一平面内，圆环的圆心也在o点，在圆环和回路klmn中分别通以如图所示的恒定电流i1、i2，圆环固定，则下列说法正确的是()a.圆环对kn段圆弧的斥力大于对lm段圆弧的引力b.圆环对kl段和对mn段的安培力等大反向c.回路klmn将在纸面内绕通过o点并垂直纸面的轴转动d.回路klmn将在纸面内向左平动答案d解析如图，圆环上的电流i1在klmn平面所在处的磁场方向由安培定则知，方向向里。连结lm，mnkl段和ml圆弧段的有效长度均可等效为ml直线，但ml圆弧所在处磁感应强度小，所受安培力方向向右，比mnkl段受力小，mnkl受安培力合力向左，所以选项d正确、c错误。圆环对kn段圆弧为引力，故a选项错误。圆环对kl段和对mn段的安培力方向不是反向，故b选项错误。4.2016河北唐山调研 如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为b，导轨宽度为l，一端与电源连接。一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为()a.37 b30c.45 d60答案b解析本题考查通电导体棒在磁场中的平衡问题。由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成角，则有bilcos(mgbilsin)整理得bil电流有最小值，就相当于安培力有最小值，最后由数学知识解得：30，则a、c、d错，b对。5.2014课标全国卷关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()a.安培力的方向可以不垂直于直导线b.安培力的方向总是垂直于磁场的方向c.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关d.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半答案b解析安培力的方向、磁感应强度的方向及电流的方向满足左手定则，所以安培力的方向既垂直于直导线，也垂直于磁场的方向，所以选项b正确、a错误；当通电直导线与磁场方向垂直时，安培力最大fbil，当通电直导线与磁场方向平行时，安培力最小为零，故选项c错误；将直导线从中点折成直角，直导线在磁场中的有效长度可能变为原来的，安培力的大小可能变为原来的一半(而不是一定)，故选项d错。6.2015合肥二检 如图所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度大小为b、方向与线圈平面垂直。当线圈中通过方向如图所示的电流i时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时为使天平两臂再达到新的平衡，则需()a.在天平右盘中增加质量m的砝码b.在天平右盘中增加质量m的砝码c.在天平左盘中增加质量m的砝码d.在天平左盘中增加质量m的砝码答案d解析由左手定则可知电流方向反向后，安培力方向竖直向下，故要使天平再次达到新的平衡，需要在天平的左盘中增加砝码，a、b错。由于天平是等臂杠杆，故左盘增加砝码的重力大小等于右盘增加的安培力，右盘安培力增加量为f2nbil，故由fmg，可得m，c错，d对。7.如图所示，一圆环用细橡皮筋悬吊着处于静止状态，环中通以逆时针方向的电流，在环的两侧放有平行于橡皮筋的直导线，导线和环在同一竖直面内，两导线到橡皮筋的距离相等。现在直导线中同时通以方向如图所示、大小相等的电流，则通电的瞬间()a环将向右摆动b.俯视看环会发生顺时针转动c.橡皮筋会被拉长d.环有收缩的趋势答案d解析直导线通电后，由安培定则可知，两导线间平面上的磁场方向垂直于纸面向里，由于磁场分布具有轴对称性，将圆环分成若干段小的直导线，由左手定则可知，各段受到的安培力都指向圆心，根据对称性可知，它们的合力为零，因此环不会摆动，也不会转动，橡皮筋的拉力也不会增大，只是环有收缩的趋势，a、b、c项错误，d项正确。8. 图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁线圈上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，l是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，l便在导轨上滑动。下列说法正确的是()a.若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则l向右滑动b.若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则l向右滑动c.若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则l向左滑动d.若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则l向左滑动答案bd解析若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆所受安培力向左，则l向左滑动，a选项错误，同理判定b、d选项正确，c选项错误。9.质量为m的金属细杆置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，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。10.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。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()am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2b0cosc.m点和n点的磁感应强度大小均为2b0sind.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，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b2b0sin，选项a正确、b错误，选项c正确；线段mn上各点磁场方向均水平向右且不为零，选项d错误。11.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t0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fbil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。12.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l20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m60 g、电阻r1 、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b0.5 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，sin530.8，g10 m/s2则()a磁场方向一定竖直向下b.电源电动势e3.0 vc.导体棒在摆动过程中所受安培力f3 nd.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billsinmgl(1cos)0，代入数值得导体棒中的电流为i3 a，由eir得电源电动势e3.0 v，b对；由fbil得导体棒在摆动过程中所受安培力f0.3 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e的和，即wqe，而emgl(1cos)0.048 j，d错。二、非选择题(本题共2小题，共40分)13(20分)如图所示，在磁感应强度b1.0 t，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成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e12 v，内阻不计。ab杆长l0.5 m，质量m0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数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，sin370.6，cos370.8，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 r5 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mgsinfn1f安1cos垂直斜面方向fn1mgcosf安1sin而f安1bl，解得r15 。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mgsinfn2f安2cos垂直斜面方向fn2mgcosf安2sin而f安2bl，解得r23 。所以，要使ab杆保持静止，r的取值范围是3 r5 。14.(20分) 如图所示，mn是一根长为l10 cm，质量m50 g的金