高考物理 第八章 第一讲 创新演练大冲关

创新演练大冲关(时间45分钟，满分100分)一、选择题(本题包括9小题，每小题6分，共54分．每小题只有一个选项正确)1．下列说法中正确的是()A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度不一定为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值解析：电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A、B错．同理根据电场强度的定义式E＝F/q可知C答案正确．而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝eq\f(F,IL)中I和B的方向必须垂直，故D错．答案：C2．(·上海高考)如图1所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，V形通电导线受到的安培力大小为()A．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl解析：V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力F＝BIl，答案为C.解答本题也可用等效长度法，V形导线的有效长度为l，所受安培力为BIl，C正确．答案：C3．磁场中某区域的磁感线，如图2所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<BbC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大图2D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析：磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小，故B对A错．通电导线在磁场中的受力不仅和磁场强弱、电流大小、导线长度有关，还和放置在磁场中的方式有关，当磁场和电流垂直时，最大，故C、D错．答案：B4．(·巢湖模拟)如图3所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()A．a、b两点磁感应强度相同B．c、d两点磁感应强度相同图3C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最大解析：磁感应强度是矢量，根据安培定则可确定直导线产生的磁场在a、b、c、d四点磁感应强度的方向．根据矢量合成法则，可得A、B、C错误，D正确．答案：D5．如图4所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将()A．a端向纸内、b端向纸外转动，且靠近导线B．a端向纸内、b端向纸外转动，且远离导线图4C．b端向纸内、a端向纸外转动，且靠近导线D．b端向纸内、a端向纸外转动，且远离导线解析：弓形通电线圈圆弧部分不受磁场力，直线部分上半部受磁场力指向纸内，下半部分受磁场力指向纸外，导致线圈转动．当转到弓形线圈平面与直导线趋于平行时，由于直线电流的磁场随着离开导线距离的增加而减弱，线圈直线部分所受安培力大于圆弧部分，因此线圈受直导线的吸引而靠近导线．故A项正确．答案：A6．如图5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的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两导轨间存在着竖直磁场，取垂直于纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是()图5①在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动②在最初的一个周期内，导线一直向左运动③在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小④在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：由安培力的表达式F＝BIL结合图乙可知，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eq\f(1,4)周期内，安培力F方向不变，大小变小，加速度方向不变，大小变小，由于初速度为零，所以在水平方向上做变加速直线运动；在eq\f(1,4)周期到eq\f(1,2)周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，由小变大，加速度方向改变，由小变大，速度减小，至eq\f(1,2)周期时速度减小到零，所以④正确，③错；而后在eq\f(1,2)周期到eq\f(3,4)周期内，MN反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，所以①正确，②错．答案：B7．如图6所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是()A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtanθB．回形针静止时受到的细线的拉力大小为eq\f(mg,cosθ)图6C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了．原因是回形针加热后，分子电流取向变得无序了D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了．原因是回形针加热后，分子电流消失了解析：对回形针进行受力分析可知回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，细线拉力大小也不能确定，A、B错误；对回形针加热，回形针不被吸引是因为分子电流取向变得无序了，所以C项正确，D错误．答案：C8．磁铁放久了，其磁性将变弱，为了保持其磁性，我们需要给磁铁充磁，充磁的方式有两种．图7甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是()图7A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极解析：充磁时，应使外加磁场方向与磁铁的磁场方向相同，甲图中，因磁铁在螺线管内部，应使螺线管内部磁感线方向从右向左，由安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；乙图中，同理可知，右端为螺线管N极，左端为S极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，故B对．答案：B9．在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止，一根直导线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流，已知地磁场的水平分量为B1，长直导线的电流形成的磁场在小磁针处的磁感应强度为B0，则小磁针的N极将()A．向西偏转角度θ＝arctaneq\f(B1,B0)B．向西偏转角度θ＝arctaneq\f(B0,B1)C．向东偏转角度θ＝arctaneq\f(B1,B0)D．向东偏转角度θ＝arctaneq\f(B0,B1)解析：地磁场是从地磁北极到地磁南极，北京在北半球，B1为地磁场水平分量指向地理北极，通电导线在小磁针处的磁场方向指向正东方向，未放入通电长直导线时小磁针N极指向正北，放入通电长直导线后小磁针N极的指向向东偏转角度为θ，且tanθ＝B0/B1.故D对．答案：D二、非选择题(本题包括3小题，共46分)10．(15分)如图8所示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场中，开始处于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为θ，在线圈绕其一边顺时针转过90°到达竖直位置b的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？解析：在a位置时，Φ1＝BSsinθ在b位置时Φ2＝－BScosθ图8所以ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(cosθ＋sinθ)．答案：BS(cosθ＋sinθ)11．(15分)半径为r、电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度为B，在圆环下方距圆心a为L的地方水平放置一根电流为图9I2的无限长直导线MN时，圆环圆心a处的磁感应强度变为零，设圆环平面与长直导线在同一竖直平面内，如图9所示，求：(1)根据对称性，长直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是多少？方向如何？(2)如果把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则圆环电流I1与直线电流I2在b点产生的合磁场的磁感应强度大小是多少？方向如何？解析：(1)圆环电流在圆心a处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，加上直导线后，a处的磁感应强度为零，说明，直线电流I2在a处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里．又因为a、b两点到直导线的距离相等，因此，直线电流I2在b点产生的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．(2)当把圆环平移到b点后，圆环电流I1在b点产生的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外；和直导线电流I2在b点产生的磁感应强度合成后，可得：b点的磁感应强度大小为2B，方向垂直于纸面向外．答案：(1)B垂直于纸面向外(2)2B垂直于纸面向外12．(16分)(·漳州模拟)粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置(如图10所示)．已知ab的质量为m＝10g，长度L＝60cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B＝0.4T.图10(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx＝1mm，求该弹簧的劲度系数．(3)当导线中由b到a方向通过0.2A的电流时两根弹簧被拉长多少？(取g＝9.6m/s2＝9.6N/kg)解析：(1)只有当ab受到的磁场力方向竖直向上且大小等于ab的重力时，两根弹簧才能处于自然状态，根据左手定则，ab中的电流应由a到b，电流的大小由mg＝BIL求得I＝eq\f(mg,BL)＝eq\f(0.01×9.6,0.4×0.6)A＝0.4A.(2)当导线中通过由a到b的电流时，受到竖直向上的磁场力作用，被拉长的两根弹簧对ab有竖直向上的拉力，同时ab受竖直向下的重力，平衡时平衡方程为BIL＋2kΔx＝mg可得弹簧的劲度系数k