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2015名师一号计时双基练28


名师一号

高考总复习 模块新课标 新课标版物理

计时双基练 28
A级

磁场及其对电流的作用
满分:100 分) 双基达标

(限时:45 分钟

1.

练图 8-1-1 磁场中某区域的磁感线,如练图 8-1-1 所示,则( A.a、

b 两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb B.a、b 两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb C.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 解析 在磁场中,磁感线疏密表示磁场的强弱,故 Ba<Bb,选项 )

B 正确,A 错误;同一通电导线如果都垂直放入磁场中,则在 a 处受 力一定比 b 处受力小,但如果导线与磁场平行放置,受力均为 0,故 C、D 项均错误. 答案 B

2.一根容易形变的弹性导线,两端固定.导线中通有电流,方 向如图中箭头所示.当没有磁场时,在如练图 8-1-2 所示电路中, 电池均相同,当电键 S 分别置于 a、b 两处时,导线 MM′与 NN′
1

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之间的安培力的大小分别为 Fa、Fb,则这两段导线(

练图 8-1-2 A.相互吸引,Fa>Fb B.相互排斥,Fa>Fb C.相互吸引,Fa<Fb D.相互排斥,Fa<Fb 解析 电键 S 分别置于 a、b 两处时,电源分别为一节干电池和

两节干电池,而电路中灯泡电阻不变,则电路中电流 Ia<Ib,MM′ 在 NN′处的磁感应强度 Ba<Bb,应用安培力公式 F=BIL 可知 Fa <Fb,又 MM′与 NN′电流方向相反,则相互排斥. 答案 3. D

练图 8-1-3 如练图 8-1-3 所示, 用绝缘丝线悬挂着的环形导体, 位于与其 所在平面垂直且向右的匀强磁场中, 若环形导体通有如图所示方向的 电流 I,试判断环形导体的运动情况( A.环形导体向右倾斜
2

)

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B.环形导体仍静止不动 C.环形导体向左倾斜 D.条件不够,无法判断 解析 环形导体各部分受到的安培力的方向在环形导体的平面

内向外,故合力为零. 答案 B

4.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

地磁场的 N 极在地球南极附近,地磁场的 S 极在地球北

极附近,根据安培定则,可判定电流方向为顺时针方向(站在地球的 北极向下看),选项 B 正确,选项 A、C、D 错误. 答案 5. B

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练图 8-1-4 (多选题)通电矩形导线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 在同一 平面内, 电流方向如练图 8-1-4 所示, ab 边与 MN 平行. 关于 MN 的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是( A.线框有两条边所受的安培力方向相同 B.线框有两条边所受的安培力大小相同 C.线框所受安培力的合力向左 D.线框所受安培力的合力向右 解析 由图示的电流方向可知,通电线框 abcd 处的磁场方向是 )

垂直于纸面向里的.由左手定则可知导线框 abcd 的四条边所受的磁 场力方向分别垂直于各边向外,即四条边所受的安培力方向都不同: Fab 向左,Fbc 向上,Fcd 向右,Fda 向下.bc 边与 ad 边到通电直导线 MN 的距离相等,由对称性知,Fbc 与 Fad 大小相等;由于 ab 边比 cd 边距 MN 近,所以 Fab>Fcd,故线框所受安培力的合力向左.故 B、 C 项正确. 答案 BC

6.欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源

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和电流表, 他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源, 用小磁 针的偏转检测电流, 具体做法是在地磁场作用下在水平静止的小磁针 上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小 磁针会发生偏转;当通过该导线电流为 I 时,小磁针偏转了 30° ,问 当他发现小磁针偏转了 60° , 通过该直导线的电流为(直导线在某点产 生的磁场与通过直导线的电流成正比)( A.2I C. 3I 解析 )

B.3I D.无法确定 小磁针 N 极指向合磁场的方向,则直线电流的磁场 B1 与

地磁场的水平分量 Be 之间的关系为 B1=Betan30° ,B1′=Betan60° , 利用上两式得:B1′=3B1,而直线电流的磁场与其电流成正比,故 B 项正确. 答案 7. B

练图 8-1-5 (多选题)如练图 8-1-5 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 )

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B.c、d 两点磁感应强度大小相等 C.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、C 项错误,B、D 项正确. 答案 BD

8.如练图 8-1-6 所示,在倾角为 θ=30° 的斜面上,固定一宽 L=0.25 m 的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器 R. 电源电动势 E=12 V,内阻 r=1 Ω,一质量 m=20 g 的金属棒 ab 与 两导轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感应强度 B=0.80 T、垂直 于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光 滑的,取 g=10 m/s2,要保持金属棒在导轨上静止,求:

练图 8-1-6 (1)金属棒所受到的安培力大小; (2)通过金属棒的电流; (3)滑动变阻器 R 接入电路中的阻值. 解析 (1)F 安=mgsin30° ,得 F 安=0.1 N.

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练答图 8-1-1 (2)金属棒静止在金属轨道上受力平衡,如练答图 8-1-1 所示. F安 解得 I=BL=0.5 A. (3)设滑动变阻器接入电路的阻值为 R0,根据闭合电路欧姆定律 得:E=I(R0+r), E 解得 R0= I -r=23 Ω. 答案 (1)0.1 N

(2)0.5 A (3)23 Ω B 级 能力提升

1.

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练图 8-1-7 如练图 8-1-7 所示, 在竖直向下的匀强磁场中, 有两根竖直放 置的平行导轨 AB、CD,导轨上放有质量为 m 的金属棒 MN,棒与 导轨间的动摩擦因数为 μ,现从 t=0 时刻起,给棒通以图示方向的 电流,且电流与时间成正比,即 I=kt,其中 k 为恒量.若金属棒与 导轨始终垂直, 则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅 图中,正确的是( )

解析

当 f=μBIL=μBLkt<mg 时,棒沿导轨向下加速;当 f=

μBLkt>mg 时,棒沿导轨向下减速;在棒停止运动前,所受摩擦力为 滑动摩擦力,大小为 f=μBLkt;当棒停止运动时,摩擦力立即变为 静摩擦力,大小为 f=mg,故选项 C 正确. 答案 C
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名师一号 2.

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练图 8-1-8 如练图 8-1-8 所示,三根通电长直导线 P、Q、R 互相平行, 垂直纸面放置,其间距均为 a,电流均为 I,方向垂直纸面向里(已知 电流为 I 的长直导线产生的磁场中,距导线 r 处的磁感应强度 B= kI/r,其中 k 为常数).原点 O 处的磁感应强度为( A.大小为 B.大小为 C.大小为 D.大小为 解析 = 2 3kI ,方向沿 x 轴负方向 3a 3kI ,方向沿 x 轴正方向 3a 2 3kI ,方向沿 y 轴正方向 3a 3kI ,方向沿 y 轴负方向 3a )

由右手螺旋定则,三根导线在 O 点的合磁感应强度为 B

kI ,方向向左,即沿 x 轴负方向,A 项正确. 3 a 2 答案 A

3.(2014· 河南省中原名校联考)如练图 8-1-9 所示,PQ 和 MN 为水平平行放置的金属导轨,相距 L=1 m.PM 间接有一个电动势
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为 E=6 V、内阻 r=1 Ω 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=0.2 kg,棒的中点用细绳经定滑轮与物体 相连,物体的质量 M=0.3 kg.棒与导轨的动摩擦因数为 μ=0.5.已知 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 10 m/s2. 匀强磁场的磁感应强度 B=2 T,方向竖直向下,为了使物体保持静 止,滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是( )

练图 8-1-9 A.2 Ω C.5 Ω 解析 B.4 Ω D.6 Ω

设滑动变阻器连入电路的阻值为 R, 导体棒受到的安培力

E 大小为 F 安=BIL=BL· ,方向水平向左,对导体棒受力分析并根 R+r 据平衡条件可得 Mg-f-F 安=0, 其中-1 N=-μmg≤f≤μmg=1 N, E 可得 2 N≤F 安≤4 N,即 2 N≤BL· ≤4 N,所以 2 Ω≤R≤5 Ω, R+r 选项 D 错误. 答案 4. D

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练图 8-1-10 如练图 8-1-10 所示,在倾角为 37° 的光滑斜面上有一根长为 0.4 m,质量为 6×10-2 kg 的通电直导线,电流 I=1 A,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 0.4 T,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 10 m/s2) 解析 2 所示. 斜面对导线的支持力为零时导线的受力如练答图 8-1-

练答图 8-1-2 由平衡条件 Tcos37° =F① Tsin37° =mg②
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名师一号 两式联立解得:F=

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mg tan37°

代入数值得:F=0.8 N, 由 F=BIL 得 0.8 F B=IL= T=2 T. 1×0.4 B 与 t 的变化关系为 B=0.4t. 所以 t=5 s. 答案 5s

5.如练图 8-1-11 所示为一电流表的原理示意图.质量为 m 的均质细金属棒 MN 的中点外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 连接的一绝缘轻指 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强度.

练图 8-1-11 (1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(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?

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(3)若 k=2.0 N/m, ab =0.20 m, cb =0.050 m,B=0.20 T,此 电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用) (4)若将量程扩大到原来的 2 倍,磁感应强度应变为多大? 解析 mg=kΔx① mg 由①式得:Δx= k .② (2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒 MN 的安培 力必须向下,因此 M 端应接正极. (3)设电流表满偏时通过 MN 间电流强度为 Im,则有 BIm ab +mg=k( cb +Δx)③ 联立②③并代入数据得 Im=2.5 A.④ (4)设量程扩大后,磁感应强度变为 B′,则有 2B′Im ab +mg=k( cb +Δx).⑤ 由①⑤式得: B′= k cb 2Im ab ⑥ (1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为 Δx,则有

代入数据得:B′=0.10 T. 答案 mg (1) k (2)M 端 (3)2.5 A

(4)0.10 T

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