物理大一轮复习题组层级快练第九单元磁场作业9

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精题组层级快练（三十九)一、选择题1。(2016·北京)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结合上述材料，下列说法不正确的是(）A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用答案C解析根据“则能指南，然常微偏东，不全南也”知，选项A正确．由图可知地磁场的南极在地理北极附近,选项B正确．由图可知在两极附近地磁场与地面不平行，选项C不正确．由图可知赤道附近的地磁场与地面平行，射向地面的带电宇宙粒子运动方向与磁场方向垂直，会受到磁场力的作用，选项D正确．2.(2016·上海)如图,一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是（)A．＋x方向 B．－x方向C．＋y方向 D．－y方向答案A解析据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向（沿z轴负方向看)，通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向,则选项A正确．3．（2015·江苏）如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长NM相等,将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态,若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()答案A解析由题意知，当处于磁场中的导体，受安培力作用的有效长度越长，根据F＝BIL知受安培力越大,越容易失去平衡,由图知A项中导体的有效长度最大，所以A项正确．4.如图所示，现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线，横截面分别位于一正方形abcd的四个顶点上,直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为Ia＝I，Ib＝2I，Ic＝3I,Id＝4I的恒定电流．已知通电长直导线周围距离为r处磁场的磁感应强度大小为B＝keq\f(I,r)，式中常量k〉0,I为电流大小．忽略电流间的相互作用，若电流Ia在正方形的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B，则O点处实际的磁感应强度的大小及方向为()A．2eq\r（2）B,方向由O点指向ad中点B．2eq\r(2）B，方向由O点指向ab中点C．10B，方向垂直于纸面向里D．10B，方向垂直于纸面向外答案A解析由题意，直导线周围某点的磁感应强度的大小与电流的大小成正比,与距直导线的距离成反比．应用安培定则并结合平行四边形定则,可知A选项正确．5．（2017·南宁模拟)如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源,电动势为E，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°。金属杆ab垂直于导轨放置，导轨与金属杆接触良好，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆ab刚好处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动,可以采取的措施是（）A．增大磁感应强度BB．调节滑动变阻器使电流增大C．增大导轨平面与水平面间的夹角θD．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变答案AB解析对金属杆受力分析如图所示，沿导轨方向eq\f(BEd,R）－mgsinθ＝0,若想让金属杆向上运动，则eq\f(BEd,R)增大，选项A、B正确；若增大θ,则mgsinθ增大，选项C错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，选项D错误．6.有半径为R的导电圆环处于某一发散的磁场中，其环面的对称轴MN为竖直方向，该磁场中与圆环相交的磁感线反向延长后交于对称轴上的某点,磁感线与对称轴成θ角，圆环上各点的磁感应强度B大小相等，若圆环上载有如图所示的恒定电流I，则（）A．导电圆环所受的安培力的方向竖直向下B．导电圆环所受的安培力的方向竖直向上C．导电圆环所受的安培力的大小为2BIRD．导电圆环所受的安培力的大小为2πBIRsinθ答案BD解析将导线分成小的电流元,任取一小段电流元为对象，把磁场分解成水平方向和竖直方向的两个分量，则竖直方向的分磁场产生的安培力的合力为零，水平方向的分磁场产生的安培力为F＝B水IL＝2πBIRsinθ，方向为竖直向上，选项B、D正确．7.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eq\f(2F,IL)C．可能在xOz平面内，大小为eq\f(2F，IL)D．可能在yOz平面内，大小为eq\f（2F,IL)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＝eq\f(2F，IL)，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，选项A、B、C错误．8。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μ＝eq\f(\r（3），3）,在安培力的作用下，金属棒以速度v0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° B．30°C．45° D．60°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θ角,则有BILcosθ＝μ（mg－BILsinθ)整理得BIL＝eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)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：θ＝30°，则选项A、C、D错误，选项B正确．9.如图所示，质量为m的导体棒ab垂直圆弧形金属导轨MN、PQ放置，导轨下端接有电源，导体棒与导轨接触良好，不计一切摩擦．现欲使导体棒静止在导轨上,则下列方法可行的是()A．施加一个沿ab方向的匀强磁场B．施加一个沿ba方向的匀强磁场C．施加一个竖直向下的匀强磁场D．施加一个竖直向上的匀强磁场答案C解析施加一个沿ab方向的匀强磁场或ba方向的匀强磁场，导体棒都不受安培力,不可能静止在导轨上,则选项A、B错误；由b看向a时，施加一个竖直向下的匀强磁场，由左手定则可知导体棒所受安培力方向水平向右,可能静止在导轨上，则选项C正确；由b看向a时，施加一个竖直向上的匀强磁场，由左手定则可知，导体棒所受安培力方向水平向左,不可能静止在导轨上,则选项D错误．10．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t＝0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F＝BIL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eq\f(1,4)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,加速度方向改变，速度减小,至eq\f(1，2)周期时速度减小到零，所以选项D正确；而后在eq\f（1,2)周期到eq\f(3，4)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，所以选项A正确，选项B、C错误．11．如图甲所示,一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ。实验测得sinθ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0。下列说法正确的是()A．P的右端为S极B．P的中轴线与地磁场方向垂直C．P在x0处产生的磁感应强度大小为B0D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0答案BC解析当x趋向无穷大时,小磁针所指的方向为地球的磁场的方向，所以根据题图可知，x趋向无穷大时，sinθ趋向1，则θ趋向90°，即小磁针的方向与x的方向垂直，所以x的方向为向东．当x非常小时,小磁针的N极沿x方向，即向东．由题图可知，开始时N背离O点,所以O点处的磁极是N极，故选项A错误；由以上的分析可知，P的中轴线沿东西方向,与地磁场方向垂直,故选项B正确；由乙图可知，x0处sinθ＝eq\f（\r（2）,2)，则θ＝45°,P在x0处产生的磁感应强度大小BP，tan45°＝eq\f(B0,BP),所以BP＝B0,故选项C正确；x0处合磁场的磁感应强度大小为B＝eq\f(B0，sin45°)＝eq\r（2）B0，故选项D错误．12。如图所示,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x。当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是（）A．方向向上B．大小为eq\f（\r(2）mg，2IL）C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移D．若使b下移，a将不能保持静止答案B解析由安培定则可知选项A正确．由mgsin45°＝BILcos45°知B＝eq\f(mgsin45°,ILcos45°）＝eq\f（mg，IL），选项B错误．若要使B最小，B应在垂直斜面向上的方向上,所以选项C、D正确．二、非选择题13。如图所示，在磁感应强度B＝1。0T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ＝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E＝12V，内阻不计．ab杆长L＝0.5m，质量m＝0.2kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ＝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10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力解析分别画出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mgsinθ＝μFN1＋F安1cosθ垂直斜面方向FN1＝mgcosθ＋F安1sinθ而F安1＝Beq\f（E，R1）L,解得R1＝5Ω。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mgsinθ＋μFN2＝F安2cosθ垂直斜面方向FN2＝mgcosθ＋F安2sinθ而F安2＝Beq\f（E,R2）L，解得R2＝3Ω。所以，要使ab杆保持静止,R的取值范围是3Ω≤R≤5Ω。14.如图所示为一电流表的原理示意图．质量为m的匀质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流大小．(1）当电流表示数为零时，弹簧的伸长量是多少?(重力加速度为g）（2）若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？（3)若k＝2.0N/m，ab＝0。20m，cb＝0。050m，B＝(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？答案（1）eq\f（mg，k）(2)M端（3）2。5A（4)0。10T解析(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx，则