高考物理一轮复习-磁场的描述、磁场对电流的作用模拟试题

-1-磁场的描述磁场对电流的作用一、选择题(本题共10个小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，请将正确选项前的字母填在题后的括号内)1．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()A．0B．0.5BC．BD．2B解析：由于图(b)中两股导线中电流大小相等、方向相反，它们在螺线管内中部的磁感应强度大小相等，方向相反，故在螺线管内中部的磁感应强度大小为0，A对，B、C、D错，故选A.答案：A2．如图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为θ的导轨上，导轨和杆间不光滑．通有电流时，杆静止在导轨上．如图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是()A．①③B．①②C．②③D．②④解析：要使静摩擦力为零，如果FN＝0，必有Ff＝0.②中安培力的方向竖直向上，与重力的方向相反，可能使FN＝0，②是正确的；如果FN≠0，则通电细杆受除静摩擦力Ff以外的其他力的合力只要为零，那么Ff＝0.在①中，通电细杆所受的重力G、支持力FN及安培力F安三力的合力可能为零，则通电细杆所受静摩擦力可能为零．③、④中，从通电细杆所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以通电细杆所受静摩擦力不可能为零．故正确的选项应为B.答案：B3．如图，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，该V形通电导线受到的安培力大小为()A．0B．0.5BIlC．BIlD．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.-2-答案：C4．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，则()A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增加，不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面压力增加，受到桌面的摩擦力作用解析：通电后，压力FN和摩擦力Ff如何变化取决于磁铁所受的电流磁场的磁场力的方向，由于磁铁的N极和S极都受到磁场力的作用，判断起来比较复杂．为此，我们可以变换研究对象，先研究通电导线受到的磁场力的方向，再根据牛顿第三定律判断磁铁受到的磁场力的方向．磁铁的磁场中经过导线的磁感线如图所示，由左手定则可知，导线受的安培力方向是竖直向上的，故磁铁受的磁场力方向竖直向下，因此，压力FN增大；又因为导线在水平方向上不受力，也就是说磁铁在水平方向上也不受力的作用，即摩擦力Ff＝0.答案：C5．在匀强磁场的同一位置，先后放入长度相等的两根直导线a和b，a、b导线的方向与磁场方向垂直，但两导线中的电流大小不同，下图中表示导线所受安培力F与通电电流I的关系，a、b各自有一组F、I的数值，在图象中各描一个点，其中正确的是()解析：由于导线与磁场垂直，故F＝BIL，而a、b两导线的L相同，B相同，所以F∝I，因此选项D正确．答案：D6．如右图所示，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流方向向外，a、b、c、d是以直导线上的点为圆心的同一个圆周上的四个点，则下列说法不正确的是()A．四个点不可能有磁感应强度为零的点B．a点的磁感应强度最小C．b、d两点磁感应强度大小相同D．c点的磁感应强度最大解析：通电导线在圆周上各点磁感应强度B等大，在a点通电导线磁场与匀强磁场反向，有可能抵消，所以A错误；b、d两点对应的两磁场垂直，所以b、d两点总的磁感应强度大小相等但方向不同；c点两磁场同向，所以c点磁感应强度最大．答案：A-3-7．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()解析：地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北可知，B正确．答案：B8．如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计．匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则()A．导体棒向左运动B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BELRC．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BELsinθRD．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为BELcosθmR解析：磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力F＝BIL＝BELR，方向为垂直于磁场方向与导线方向所确定的平面斜向下，具有水平向右的分量，故A、C错误，B正确．导体棒的合力F合＝Fcos(90°－θ)＝Fsinθ，由a＝F合m得a＝BELsinθmR，D错误．答案：B9．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是()A．(c)和(d)的情况下，导线所受到的安培力都大于(a)的情况B．(b)的情况下，导线不受力C．(b)、(c)的情况下，导线都不受力D．(a)、(b)、(d)的情况下，导线所受安培力大小都相等解析：(b)的情况下，由于I与B同向，通电导线没受到安培力作用．(a)、(c)、(d)三种情况下，F、I与B三者大小不变且方向总是相互垂直的，所以F的大小相同．答案：B10．如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水-4-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大小为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法不正确的是()A．方向向上B．大小为2mg2LIC．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将不能保持静止解析：由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向向上，A正确．a的受力如图甲所示．tan45°＝F安mg＝BILmg，所以B＝mgIL，B错．b无论上移还是下移，b在a处的磁感应强度均减小．若上移，a的受力如图乙所示．上移过程中FN逐渐减小，F安先减小后增大，故C正确．若使b下移，同理可分析a将不能保持静止，D正确．答案：B二、非选择题(本题共2个小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m，质量为6×10－2kg的通电直导线，电流强度I＝1A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T，方向竖直向上的磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10m/s2)解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示．由平衡条件FTcos37°＝F①FTsin37°＝mg②由①②解得：F＝mgtan37°代入数值得：F＝0.8N由F＝BIL得：B＝FIL＝0.81×0.4T＝2T.B与t的变化关系为B＝0.4t.所以：t＝5s.-5-答案：5s12．(15分)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.(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＝mgBL＝0.01×9.60.4×0.6A＝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＝mg－BIL2Δx＝0.01×9.6－0.4×0.2×0.62×0.001N/m＝24N/m(3)当电流方向由b向a时，ab所受磁场力竖直向下，这时的平衡方程为：2kΔx′＝mg＋BIL由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度为Δx′＝mg＋BIL2k＝0.01×9.6＋0.4×0.2×0.62×24m-6-＝0.003m＝3mm.答案：(1)由a到b0.4A(2)24N/m(3)3mm