【物理】2020届一轮复习人教版磁场及其对电流的作用课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版磁场及其对电流的作用课时作业

磁场及其对电流的作用 ‎1.如图1所示，a和b是一条磁感线上的两点，关于这两点磁感应强度大小的判断，正确的是(　　)‎ 图1‎ A.一定是a点的磁感应强度大 B.一定是b点的磁感应强度大 C.一定是两点的磁感应强度一样大 D.无法判断 答案　D 解析　因为一条磁感线是直线时，不一定是匀强磁场，也不知道A、B两点的磁感线的疏密，条件不足，无法确定a、b两点的磁感应强度的大小，故D正确.‎ ‎2.磁场中某区域的磁感线如图2所示，则(　　)‎ 图2‎ 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 答案　A 解析　磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出Ba>Bb，所以A正确，B错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误.‎ ‎3.(多选)把一根不计重力的、通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图3所示.导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b，关于导线的受力和运动情况，下述说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A.硬直导线先转动，然后边转动边下移 B.硬直导线只能转动，不会向下移动 C.硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直 D.在图示位置，a端受力垂直纸面向内，b端受力垂直纸面向外 答案　AC 解析　题图可看成通电螺线管产生的磁场方向，如图所示，导线等效为Oa、Ob两电流元，由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向，Oa段所受安培力垂直于纸面向外，Ob段所受安培力垂直于纸面向内，所以从上向下看导线逆时针转动，当转过90°时再用左手定则可判定导线所受磁场力方向向下，即导线在逆时针转动的同时还要向下移动，A、C对.‎ ‎4.三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，如图4所示，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为B，导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为2B，则O处的磁感应强度的大小和方向为(　　)‎ 图4‎ A.大小为B，方向沿OA方向 B.大小为2B，方向竖直向下 C.大小为2B，方向沿OB方向 D.大小为2B，方向沿OA方向 答案　D 解析　由安培定则知导线A、B在O处所产生的磁感应强度大小相等，方向相反，相互抵消，所以O处的磁感应强度即为导线C在O点所产生的磁感应强度，即大小为2B，由安培定则可判定其方向沿OA方向，A、B、C错，D对.‎ ‎5.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图5所示.当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，则线圈L1将(　　)‎ 图5‎ A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.在纸面内平动 答案　B 解析　方法一(电流元分析法)：把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动.‎ 方法二(等效分析法)：把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动.‎ 方法三(利用结论法)：环形电流I1、I2之间不平行，由于两不平行的电流的相互作用，则两环必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动.‎ ‎6.(多选)(2017·全国卷Ⅱ·21)某同学自制的简易电动机示意图如图6所示.矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴.将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方.为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将(　　)‎ 图6‎ A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 答案　AD 解析　装置平面示意图如图所示.如图所示的状态，磁感线方向向上，若形成通路，线圈下边导线中电流方向向左，受垂直纸面向里的安培力，同理，上边导线中电流受安培力垂直纸面向外，使线圈转动.当线圈上边导线转到下边时，若仍通路，线圈上、下边中电流方向与图示 方向相比均反向，受安培力反向，阻碍线圈转动.若要线圈连续转动，则要求左、右转轴只能上一侧或下一侧形成通路，另一侧断路.故选A、D. ‎ ‎7.如图7所示，将一个半径为R的金属圆环串联接入电路中，电路中的电流为I，接入点a、b是圆环直径上的两个端点，流过圆弧acb和adb的电流相等.金属圆环处在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，磁场方向与圆环所在的平面垂直，则金属圆环受到的安培力为(　　)‎ 图7‎ A.0 B.πBIR C.2BIR D.4BIR 答案　C 解析　隔离分析金属圆环的上半部分，其中的电流为，所受安培力为B··2R＝BIR；同理，金属圆环的下半部分所受的安培力也为BIR，两部分所受的安培力方向相同，所以金属圆环受到的安培力为2BIR，C项正确.‎ ‎8.如图8所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2， 那么B2与B1之比为(　　)‎ 图8‎ A.∶1 B.∶2‎ C.1∶1 D.1∶2‎ 答案　B 解析　如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则可知，二者在圆心O处产生的磁感应强度的大小都为；当将M处长直导线移到P处时，两直导线在圆心O 处产生的磁感应强度的大小也为.作平行四边形，由图中的几何关系可得cos 30°＝＝＝，故选项B正确，选项A、C、D错误.‎ ‎9.(多选)如图9所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流的方向垂直纸面向里，以直导线为中心的同一圆周上有a、b、c、d四个点，连线ac和bd是相互垂直的两条直径，且b、d在同一竖直线上，则(　　)‎ 图9‎ A.c点的磁感应强度的值最小 B.b点的磁感应强度的值最大 C.b、d两点的磁感应强度不同 D.a、b两点的磁感应强度相同 答案　AC ‎10.如图10所示，长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，弹簧伸长x，棒处于静止状态.则(　　)‎ 图10‎ A.导体棒中的电流方向从b流向a B.导体棒中的电流大小为 C.若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变大 D.若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大 答案　B 解析　由受力平衡可知安培力方向水平向右，由左手定则可知，导体棒中的电流方向从a流向b，故A错误；由于弹簧伸长为x，根据胡克定律有kx＝BIL，可得I＝，故B正确；若只将磁场方向缓慢顺时针或逆时针转过一小角度，则安培力在水平方向上的分力减小，根据力的平衡可得，弹簧弹力变小，导致x变小，故C、D错误.‎ ‎11.图11中a、b、c为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，bc沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示.O点为三角形的中心(O到三个顶点的距离相等)，则(　　)‎ 图11‎ A.O点的磁感应强度为零 B.O点的磁场方向垂直Oc向下 C.导线a受到的安培力方向竖直向上 D.导线b受到的安培力方向沿bc连线方向指向c 答案　B 解析　根据右手螺旋定则，通电导线a在O点产生的磁场平行于bc向左，通电导线b在O点产生的磁场平行ac指向右下方，通电导线c在O点产生的磁场平行ab指向左下方；由于三导线电流大小相等，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，O点合场强的方向垂直Oc向下，故A错误，B正确；根据左手定则，结合矢量合成法则，导线a受到的安培力方向水平向左，导线b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方，故C、D错误.‎ ‎12.(2018·内蒙古通辽调研)如图12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＝，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，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(　　)‎ 图12‎ A.37° B.30° C.45° D.60°‎ 答案　B 解析　由题意对棒受力分析如图所示，‎ 设磁感应强度的方向与竖直方向成θ角，则有BILcos θ＝μ(mg－BILsin θ)，整理得BIL＝‎ .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A、C、D错，B对.‎ ‎13.(2015·新课标全国Ⅰ·24)如图13，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量.‎ 图13‎ 答案　方向竖直向下　0.01 kg 解析　金属棒通电后，闭合回路电流I＝＝＝6 A 导体棒受到的安培力大小为F＝BIL＝0.06 N 由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向下 由平衡条件知：开关闭合前：2kx＝mg 开关闭合后：2k(x＋Δx)＝mg＋F 代入数值解得m＝0.01 kg.‎