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2014高中物理 第2章 电流与磁场 章末检测1(教科版选修1-1)


第 2 章 电流与磁场 章末检测 1
(时间:90 分钟 满分:100 分) 一、选择题(共 9 个小题,每题 7 分,共 63 分) 1.1954 年,我国地质探矿队伍发现,在山东某地一面积约 4 万平方公里地区的地磁场 十分异常.据此,勘探队伍推测该地区地下可能蕴藏着 A.铜矿 C. 煤矿 B. 铁矿 D. 石油 ( ).

解析 根据铁矿产生的

磁场对该处地磁场有影响可知,答案为 B. 答案 B 2. 《新民晚报》曾报道一则消息:“上海信鸽从内蒙古放飞后,历经 20 余天,返回上 海区鸽巢”,信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领,实在令人称奇,人们对信鸽有高超 的认路本领的原因提出了如下猜想: A.信鸽对地形地貌有极强的记忆力 B.信鸽能发射并接收某种超声波 C.信鸽能发射并接收某种次声波 D.信鸽体内有某种磁性物质,它能借助地磁场辨别方向 那么信鸽究竟靠什么辨别方向呢?科学家们曾做过这样一个实验: 把几百只训练有素的 信鸽分成两组, 在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁, 而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大 小相同的铜块, 然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞, 结果绝大部分缚铜块的信鸽飞 回鸽舍,而缚磁铁的信鸽全部飞散了.科学家的实验支持了上述哪种猜想 ( ).

解析 这是一道要求从阅读试题的过程中收集信息、 分析处理信息的应用类题, 题中设 计了一个陷阱(似乎科学家的实验表明信鸽辨别方向的能力与磁场无关,否则缚有小磁铁的 一组信鸽怎会全飞散呢?).然而其实 D 是正确的,因为信鸽所缚的小磁铁所产生的磁场扰 乱了它靠体内磁性物质借助地磁场辨别方向的能力,所以缚磁铁的一组信鸽全部飞散. 答案 D 3.实验表明:磁体能吸引一元硬币.对这种现象的解释正确的是 A.硬币一定是铁做的,因为磁体能吸引铁 B.硬币一定是铝做的,因为磁体能吸引铝 C.磁体的磁性越强,能吸引的物质种类越多 D.硬币中含有磁性材料,磁化后能被吸引 解析 根据磁性的定义,磁体能吸引硬币,说明硬币含有磁性材料,但不能确定具体是 什么材料,故选项 A、B 均错误;磁体的磁性越强,只能说明其吸引力越大,而不能说明其 吸引的物质种类多,故选项 C 错误;用排除法可知,选项 D 正确. 答案 D ( ).

4.下列可能发生相互作用的是 A.静止电荷对固定通电直导线 B.固定磁铁对静止电荷 C.磁铁对运动电荷 D.磁铁对电流

(

).

解析 各种磁铁间、 电流间、 电流与磁极间发生作用的实质是运动电荷之间通过磁场发 生相互作用.因此,根据磁体间作用的相互性可知,磁体不可能对静止电荷产生磁场力.故 选项 A、B 错误,选项 C、D 正确. 答案 CD 5.关于感应电动势的大小,下列说法正确的是 A.穿过闭合回路的磁能量最大时,其感应电动势一定最大 B.穿过闭合回路的磁通量为零时,其感应电动势一定为零 C.穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时,其感应电动势一定为零 D.穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时,其感应电动势一定不为零 答案 D ( ).

图1 6.如图 1 所示,一段导线 abcd 位于磁感应强度大小为 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.则导线段 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)ILB B.方向沿纸面向上,大小为( 2-1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为( 2+1)ILB D.方向沿纸面向下,大小为( 2-1)ILB 解析 本题考查安培力的大小与方向的判断.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,方向根据左手定则判断.A 正确. 答案 A ).

图2 7.如图 2 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,用 N 表示磁铁对桌面的压力,用 f 表示桌 面对磁铁的摩擦力,导线通电后与通电前相比较 A.N 减小,f=0 C.N 增大,f=0 B.N 减小,f≠0 D.N 增大,f≠0 ( ).

解析 由于直接对磁铁进行受力分析较为复杂, 可以根据牛顿第三定律, 选取导线作为 研究对象.如图所示,画出一条通过电流 I 处的磁感线,电流 I 处的磁场方向水平向左,由 左手定则可知导线受安培力方向竖直向上, 由牛顿第三定律可知, 电流对磁铁的作用力方向 竖直向下,所以磁铁对桌面压力增大,而桌面对磁铁无摩擦力作用. 答案 C

图3

8.如图 3 所示,用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线 MN,电流 I 的方向 从 M 到 N,绳子的拉力均为 F.为使 F=0,可能达到要求的方法是 A.加水平向右的磁场 C.加垂直纸面向里的磁场 B.加水平向左的磁场 D.加垂直纸面向外的磁场 ( ).

解析 由于绳子的拉力为零,所以直导线所受的安培力向上,由左手定则可知,磁场方 向垂直纸面向里.故 C 正确. 答案 C 9.唱卡拉 OK 用的话筒,内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹 性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈, 线圈处于永磁体的磁场中, 当声波使膜片前后振动时, 就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是 A.该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变 D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电流 解析 当声波使膜片前后振动时, 膜片后的金属线圈就跟着振动, 从而使处于永磁体的 磁场的线圈切割磁感线.穿过线圈的磁通量发生改变,产生感应电流,从而将声音信号转化 为电信号,这是电磁感应的工作原理.故选项 B 正确,选项 A、C、D 均错误. 答案 B ( ).

二、非选择题(共 37 分)

图4 10.如图 4 所示,矩形导线框 abcd,其中 ac 和 bd 平行,相距 30 cm,放在具有理想边 界 MN 的匀强磁场中,MN 左侧的磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度 B1=0.6 T;MN 右 侧的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度 B2=1.2 T.线框的 ab 边跟 MN 相距 0.6 m,另有 一根导线 PQ 放在线框 abdc 上,距 ab 边 0.4 m,求穿过 PQ 和 ab 围成的闭合回路的磁通量 是多少?如果将导线 PQ 向右移动,移动多远时,穿过 PQ、ab 所围面积的磁通量为零?

解析 如图所示,设 ab、PQ 相距 0.4 m 时穿过 PQ 和 ab 围成的闭合回路 abQP 的磁通 量为 Φ1,则 Φ1=B1SabQP=B1·ab·aP=0.6×0.3×0.4 Wb=0.072 Wb,设将导线 PQ 向右移 动到 P′Q′位置时,穿过 PQ 和 ab 所围面积的磁通量为 0,则

Φ=B1SabNM-B2SMNQ′P′=B1·aM·ab-B2(l-PM)· ab=0,
所以 B1·aM=B2(l-PM) 即有等式 0.6×0.6=1.2[l-(0.6-0.4)] 解得 l=0.5 m 答案 0.072 Wb 0.5 m

图5 11.如图 5 所示,一个边长为 L 的正方形金属框,质量为 m,电阻为 R,用细线把它悬 挂于一个有界的磁场边缘.金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外,磁场随时间均 匀变化满足 B=kt 规律,已知细线所能承受的最大拉力 FT=2mg,求从 t=0 时起,经多长 时间细线会被拉断? 解析 设 t 时刻细线恰被拉断,由题意知,B=kt① 金属框中产生的感应电动势

ΔB E= ·S=kL2/2② Δt 金属框受到的安培力: BEL BkL3 F=BIL= = ③ R 2R 由力的平衡条件得,FT=mg+F④ 2mgR 解①、②、③、④得 t= 2 3 . kL 答案 2mgR k2L3

图6 12.在倾角为 α 的光滑斜轨上,置有一通有电流 I、长 L、质量为 m 的导体棒,如图 6 所示. (1)欲使导体棒静止在斜轨上,所加匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值为多少?方向如 何? (2)欲使导体棒静止在斜轨上,且对斜轨无压力,所加匀强磁场的磁感应强度 B 的大小 是多少?方向如何? 解析 (1)导体棒在光滑斜轨上除受重力和支持力外,还受安培力的作用.为使其静止

在斜面上,最小安培力的方向应沿斜面向上,其受力如图甲所示.由左手定则可知,磁场方 向应垂直于斜面向上.

图甲 由平衡条件可知:BIL=mgsin α , 所以磁感强度的最小值为: mg B= sinα . IL

图乙

(2)通电导线静止在斜轨上,且对斜面无压力时,只受重力和安培力作用,故安培力应 竖直向上,所加匀强磁场应水平向左,其受力情况如图乙所示. 由平衡条件得:B′IL=mg, 所以磁感应强度的大小为:B′= 答案 mg (1) sin α IL mg . IL

垂直斜面向上

(2)mg/IL 水平向左


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