高考物理一轮复习精讲精析(45)

高考物理一轮复习精讲精析第八章第一讲一、选择题1．在磁场中某区域的磁感线，如图所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不等BaBbB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbC．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[答案]B[解析]磁感线的疏密程度表示B的大小，但安培力的大小除跟该处的B的大小和I、L有关外，还跟导线放置的方向与B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BbBa，所以B正确．2．(2010·海门测试)下列四幅图中涉及经典的物理实验研究，其中说法正确的是()[答案]BCD[解析]通电导线的周围有磁场，处在磁场中的小磁针要受到磁场力作用，若A图中导线有电流，小磁针要发生偏转，图景与实际不符，A项错误；B图中开关闭合，线圈中磁通量变化，产生感应电流，导致电流表的指针偏转；C图中电子在磁场中受到磁场力作用，用左手定则判断电子束将向下偏转；D图中汽车速度达到第一宇宙速度时，汽车环绕地球近地做圆周运动，处在车内的物体处于完全失重状态．3．在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受的力也不一样．下列几幅图象表现的是导线所受的安培力F与通过导线的电流I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点．在下图中，请判断描绘正确的是()[答案]BC[解析]由题意“同一位置同一磁场”，“导线长度相同”可知FI斜率相等；电流为零时不受力，所以A、D选项错误．4．一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里，在墙的西侧处，当放一指南针时，其指向刚好比原来旋转180°，由此可以断定，这根电缆中电流的方向为()A．可能是向北B．可能是竖直向下C．可能是向南D．可能是竖直向上[答案]D[解析]在地磁场作用下，小磁针静止时N指向北方，现改变为N极指向南方，故应有竖直向上的通电电流，即选D.5．如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通过大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A．都绕圆柱转动B．以不等的加速度相向运动C．以相等的加速度相向运动D．以相等的加速度相背运动[答案]C[解析]同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但据牛顿第三定律知两线圈间相互作用力必大小相等，所以选C项．6．(2009·全国卷Ⅰ)如图，一段导线abcd位于磁感线强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I.方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB[答案]A[解析]该导线可以用a和d之间的直导线长为(2＋1)L来等效代替．根据F＝BIL，可知大小为(2＋1)BIL，方向由左手定则知：沿纸面向上．故A项正确．7．(2009·合肥一中二模)在匀强磁场中有一用相同材料制成的导体框abc，b为半圆弧的顶点．磁场方向垂直于导体框平面向里，在ac两端接一直流电源，如图所示，则()A．导体框abc所受安培力的合力为零B．导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向上C．导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向下D．导体框abc的圆弧段所受安培力为零[答案]B[解析]由左手定则可知，导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向上．8．(2009·广东模拟)如图所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是()A．先减小后增大B．始终减小C．始终增大D．先增大后减小[答案]D[解析]线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框的磁通量最少，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最多，所以该过程中的磁通量先增大后减小，故D对．二、非选择题9．某兴趣小组在研究长直导线周围的磁场时，为增大电流，用多根导线捆在一起代替长直导线，不断改变多根导线中的总电流和测试点与直导线的距离r，测得下表所示数据：I/AB/Tr/m5.010.020.00.0204.98×10－510.32×10－519.73×10－50.0402.54×10－55.12×10－59.95×10－50.0601.63×10－53.28×10－56.72×10－50.0801.28×10－52.57×10－55.03×10－5由上述数据可得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B＝______T．(要求估算出比例系数，用等式表示)[答案]2×10－7Ir[解析]分析表格中数据可得，B与电流I成正比，与测试点到直导线的距离r成反比，即B＝k·Ir，取表格中的第一单元格进行计算可得k≈2×10－7，即B＝2×10－7×IrT.10．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)[答案]5s[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＝5s11．如图所示，质量为0.05kg，长l＝0.1m的铜棒，用长度也为l的两根轻软导线水平悬挂在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.5T.不通电时，轻线在竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度θ＝37°，求此棒中恒定电流多大？(不考虑棒摆动过程中产生的感应电流，g取10N/kg)同学甲的解法如下：对铜棒受力分析如图所示：当最大偏转角θ＝37°时，棒受力平衡，有：FTcosθ＝mg，FTsinθ＝F安＝BIl得I＝mgtanθBl＝0.05×10×340.5×0.1A＝7.5A同学乙的解法如下：F安做功：WF＝Fx1＝BIlsin37°×lsin37°＝BI(lsin37°)2重力做功：WG＝－mgx2＝－mgl(1－cos37°)由动能定理得：WF＋WG＝0代入数据解得：I＝509A≈5.56A请你对甲、乙两同学的解法作出评价：若你对两者都不支持，则给出你认为正确的解答．[答案]评价见解析3.33A[解析]甲同学的错误原因：认为物体速度为零时，一定处于平衡位置，或者认为偏角最大时为平衡位置．乙同学的错误原因：将安培力表达式误写为F安＝BIlsin37°，应为：F安＝BIl.正确的解法如下：铜棒向外偏转过程中F安做功：WF＝Fx1＝BIl×lsin37°重力做功：WG＝－mgx2＝－mgl(1－cos37°)由动能定理得：WF＋WG＝0代入数据解得：I＝103A≈0.33A.12．如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1m.PM间接有一个电动势为E＝6V，内阻r＝1Ω的电源和一只滑动变阻器．导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，求为使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值为多大？设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计．(g取10m/s2)[答案]2Ω≤R≤5Ω[解析]导体棒受到的最大静摩擦力为Ff＝μFN＝μmg＝0.5×0.2×10N＝1N绳对导体棒的拉力F拉＝Mg＝0.3×10N＝3N导体棒将要向左滑动时BImaxL＝Ff＋F拉，Imax＝2A由闭合电路欧姆定律Imax＝ERmin＋r＝6Rmin＋1得Rmax＝2Ω导体棒将要向右滑动时Ff＋BIminL＝F拉，Imin＝1A由闭合电路欧姆定律Imin＝ERmax＋r＝6Rmax＋1得Rmax＝5Ω滑动变阻器连入电路的阻值为2Ω≤R≤5Ω.13．(2009·黄冈一模)如图所示是一种电磁泵，泵体是一个长方体，端面是一个边长为σ的正方形，ab长为l，上下两面接在电源上，电压为U(内阻不计)．磁感应强度为B的磁场指向cdfe面，液体电阻率为ρ，密度为D(液体原来不导电，在泵头通入导电剂后才导电)．求：(1)最大抽液高度；(2)每秒钟抽液的质量．[答案](1)UlB/(σρDg)(2)UσDB[解析](1)泵体内液体的电阻为R＝ρσσl＝ρl.通过泵体的电流为I＝UR＝Ulρ.安培力F＝BIσ＝UlσBρ，安培力产生的压强p＝UlBσρ.对液体来说，p＝Dgh，则有UlBσρ＝Dgh.所以h＝UlB/(σρDg)．[来源:Z&xx&k.Com](2)在阻力不计的情况下，有mgh＝U2Rt，所以mt＝U2ghR＝UσDB.