2019年届高考物理(人版)第一轮复习课时作业 x3-1-8-1磁场的描述与磁场对电流的作用

...wd......wd......wd...第八章磁场第1课时磁场的描述及磁场对电流的作用根本技能练1.(2014·临沂模拟)如图1所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的选项是()图1A．a、b、c的N极都向纸里转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转解析由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转。答案B2.在磁场中某区域的磁感线如图2所示，则()图2A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，且Ba＞BbB．a、b两处的磁感应强度的大小相等C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误；由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出Ba＞Bb，所以A正确，B错误。答案A3.如图3所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近。当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是()图3A．向左运动B．向右运动C．以mn为轴转动D．静止不动解析以mn为研究对象，线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知导线mn受到向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力，故线框向右运动，选项B正确。答案B4.如图4所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如以下图方向的电流后，线圈的运动情况是()图4A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动解析方法一：电流元法。首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看做一直线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图和所受安培力情况如以下图。根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。只有选项A正确。方法二：等效法。将环形电流等效成一条形磁铁，如以下图，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动，应选A。也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥〞，也可判断出线圈向左运动，选A。答案A5.如图5所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行。用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是()图5解析通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是C。答案C6.如图6所示，两根长直导线m、n竖直插在光滑绝缘水平桌面上的小孔P、Q中，O为P、Q连线的中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线中通有大小、方向均一样的电流I。以下说法正确的选项是()图6A．O点的磁感应强度为零B．a、b两点磁感应强度的大小关系为Ba＞BbC．a、b两点的磁感应强度一样D．导线n所受安培力方向由P指向Q解析根据安培定则，导线m在O点产生的磁场方向垂直ab连线向里，导线n在O点产生的磁场方向垂直ab连线向外，根据对称性，磁感应强度大小相等，O点的磁感应强度矢量和为零，选项A正确；根据对称性，导线m、n在a、b两点产生的合磁场大小相等，但方向不同，选项B、C错误；同向电流相吸引，导线n所受安培力方向由Q指向P，选项D错误。答案A7.(2014·浙江高考联盟联考)质量为m，长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如图7所示。则以下关于导体棒中的电流分析正确的选项是()图7A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为eq\f(\r(3)mg,BL)B．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为eq\f(\r(3)mg,3BL)C．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为eq\f(\r(3)mg,BL)D．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为eq\f(\r(3)mg,3BL)解析导体棒受到竖直向下的重力、斜向上的弹力，要使导体棒平衡，应受水平向右的安培力，重力和安培力的合力大小与弹力大小相等，方向相反，由平衡条件有关系tan60°＝eq\f(BIL,mg)＝eq\r(3)，得导体棒中电流I＝eq\f(\r(3)mg,BL)，再由左手定则可知，导体棒中电流的方向应垂直纸面向里，故只有选项C正确。答案C8.如图8所示，用粗细均匀的电阻丝折成边长为L的平面等边三角形框架，每个边长的电阻均为r，三角形框架的两个顶点与一电动势为E、内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则三角形框架受到的安培力的大小为()图8A．0B.eq\f(BEL,5r)C.eq\f(2BEL,5r)D.eq\f(3BEL,5r)解析由图可知框架的ac边电阻与abc边的电阻并联接在电源两端，则电路总电阻为R＝eq\f(2r×r,2r＋r)＋r＝eq\f(5,3)r，总电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(3E,5r)，通过ac边电流I1＝eq\f(3E,5r)·eq\f(2,3)＝eq\f(2E,5r)，通过abc边的电流I2＝eq\f(I1,2)＝eq\f(E,5r)，abc边的有效长度为L，则三角形框架受到的安培力的合力大小为F＝I1LB＋I2LB＝BL·eq\f(2E,5r)＋BL·eq\f(E,5r)＝eq\f(3BEL,5r)，选项D对。答案D能力提高练9.(2014·上海杨浦区三模)如图9所示，质量m＝0.5kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L＝1m的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势E＝8V、内阻r＝1Ω，额定功率为8W、额定电压为4V的电动机M正常工作。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10m/s2，则磁场的磁感应强度大小为()图9A．2TB．1.73TC．1.5TD．1T解析电动机M正常工作时的电流I1＝eq\f(P1,U)＝2A，电源内阻上的电压U′＝E－U＝8V－4V＝4V，根据欧姆定律得干路中的电流I＝eq\f(U′,r)＝4A，通过导体棒的电流I2＝I－I1＝2A，导体棒受力平衡，有BI2L＝mgsin37°，得B＝1.5T，只有选项C正确。答案C10.(多项选择)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L＝20cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60g、电阻R＝1Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图10所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T，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θ＝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，sin53°＝0.8，g＝10m/s2则()图10A．磁场方向一定竖直向下B．电源电动势E＝3.0VC．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3ND．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048J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BIL·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入数值得导体棒中的电流为I＝3A，由E＝IR得电源电动势E＝3.0V，B对；由F＝BIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F＝0.3N，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ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048J，D错。答案AB11.如图11所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)。金属导轨是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：图11(1)金属棒所受到的安培力的大小；(2)通过金属棒的电流的大小；(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值。解析(1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如以下图F安＝mgsin30°，代入数据得F安＝0.1N。(2)由F安＝BIL，得I＝eq\f(F安,BL)＝0.5A。(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R0，根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R0＋r)，解得R0＝eq\f(E,I)－r＝23Ω。答案(1)0.1N(2)0.5A(3)23Ω12．(2014·重庆卷，8)某电子天平原理如图12所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。问：图12(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出(2)供电电流I是从C端还是从D端流入求重物质量与电流的关系；(3)假设线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少解