【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)29 磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

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1、 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十九)　磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 高考常考題型：選擇題＋計(jì)算題 1. (2013·寶雞模擬)19世紀(jì)法國(guó)學(xué)者安培提出了著名的分子電流假說(shuō)。他認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實(shí)際上是由原子內(nèi)部電子的繞核運(yùn)動(dòng)形成的)，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。圖2中將分子電流(圖1中箭頭表示電 圖1 子運(yùn)動(dòng)方向)等效為小磁體的圖示中正確的是(　　) 圖2 2.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等的恒定電流，方向如圖3所示。過(guò)c點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)所受安培力

2、的方向(　　) A．與ab邊平行，豎直向上 B．與ab邊平行，豎直向下 圖3 C．與ab邊垂直，指向左邊 D．與ab邊垂直，指向右邊 3.將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線(xiàn)吊起來(lái)，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線(xiàn)與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過(guò)圓環(huán)中心，如圖4所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，從上往下看(　　) A．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 B．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵 圖4 C．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 D．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵

3、 4. (2012·江西省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖5所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ(chēng)的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線(xiàn)方向成θ角(環(huán)面軸線(xiàn)為豎直方向)。若導(dǎo)線(xiàn)環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì) 圖5 B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上 C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ 5．(2012·晉江聯(lián)考)如圖6所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為

4、k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點(diǎn)，且與棒垂直，整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，彈簧伸長(zhǎng)x，棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。則(　　) 圖6 A．導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向a B．導(dǎo)體棒中的電流大小為 C．若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大 D．若只將磁場(chǎng)方向緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大 6. (2012·天津高考)如圖7所示，金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線(xiàn)與豎直方向夾角均為θ，如果僅改變下列某一個(gè)條件，θ角的相應(yīng)變化情況是(　　) A．棒中的電流變大，θ角變大

5、 圖7 B．兩懸線(xiàn)等長(zhǎng)變短，θ角變小 C．金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ角變小 7．(2012·紹興期末)如圖8所示，豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌EF和GH兩部分導(dǎo)軌間距為2L，IJ和MN兩部分導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)。整個(gè)裝置處在水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿ab和cd的質(zhì)量均為m，可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng)，且與導(dǎo)軌接觸良好?，F(xiàn)對(duì)金屬桿ab施加一個(gè)豎直向上的作用力F，使其勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)cd處于靜止?fàn)顟B(tài)，則力F的大小為(　　) 圖8 A．mg　　　　　　　　 B．2mg C．3mg D．4mg 8.

6、(2011·新課標(biāo)全國(guó)高考)電磁軌道炮工作原理如圖9所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入，通過(guò)導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出。現(xiàn)欲使 圖9 彈體的出射速度增加至原來(lái)的2倍，理論上可采用的辦法是(　　) A．只將軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 B．只將電流I增加至原來(lái)的2倍 C．只將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半 D．將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半，軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其他量不變 9.如圖10所示，在

7、傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，下列 圖10 說(shuō)法中正確的是(　　) A．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大 B．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大 C．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為 D．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為 10．(2012·海南高考)圖11中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線(xiàn)圈兩

8、端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖11 A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng) B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng) C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng) D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng) 11.如圖12所示，MN是一根長(zhǎng)為l＝10 cm，質(zhì)量m＝50 g的金屬棒，用兩根長(zhǎng)度也為l的細(xì)軟導(dǎo)線(xiàn)將導(dǎo)體棒MN水平吊起，使導(dǎo)體棒處在B＝ T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，未通電流時(shí)，細(xì)導(dǎo)線(xiàn)在豎直方向，通入恒定電流后，金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的最大

9、偏角θ＝37°， 圖12 求金屬棒中恒定電流的大小。 12.水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L＝0.2 m，接有電源電動(dòng)勢(shì)E＝3 V，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T。導(dǎo)體棒ab的電阻R＝6 Ω，質(zhì)量m 圖13 ＝10 g，垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好，求合上開(kāi)關(guān)的瞬間。 (1)金屬棒受到安培力的大小和方向； (2)金屬棒的加速度。 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十九) 磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 1．選B　由安培定則可判斷出分子電流等效為小磁體的圖示中正確的是B。 2．選C　a處導(dǎo)線(xiàn)在c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1的

10、方向垂直于ac連線(xiàn)向左下方，b處導(dǎo)線(xiàn)在c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2的方向垂直于bc連線(xiàn)向右下方。B1和B2的合磁場(chǎng)B的方向豎直向下。由左手定則可判斷出過(guò)c點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向與ab邊垂直，指向左邊。C正確。 3．選C　該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項(xiàng)正確。 4．選ABD　若導(dǎo)線(xiàn)環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)線(xiàn)環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ，選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 5．選B　由左手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向從

11、a流向b，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由BIL＝kx可得導(dǎo)體棒中的電流大小為I＝kx/BL，選項(xiàng)B正確；若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，或逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x都變小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 6．選A　分析MN受力如圖所示，由平衡條件可得：tan θ＝，由此式可知，棒中電流變大，金屬棒所受安培力變大，θ角變大，選項(xiàng)A正確；兩懸線(xiàn)等長(zhǎng)變短，θ角不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬棒質(zhì)量變大，θ角變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，金屬棒所受安培力變大，θ角變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7．選C　由cd處于靜止?fàn)顟B(tài)可知cd所受向上的安培力等于mg，ab所受向下安培力等于2mg。由平衡條件可知，力F的大小為3mg，選項(xiàng)C正確。 8．選

12、BD　由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝kI，安培力F＝BId＝kI2d，由動(dòng)能定理可得：FL＝，解得v＝I ，由此式可判斷B、D選項(xiàng)正確。 9．選AC　導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動(dòng)態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，A對(duì)、B錯(cuò)；剛開(kāi)始安培力F最小，有sin α＝，所以此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為，C對(duì)；最后安培力最大，有F＝mg，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為，D錯(cuò)。 10．選BD　若a接正極，b接負(fù)極，根據(jù)安培

13、定則，電磁鐵產(chǎn)生豎直向上的磁場(chǎng)。e接負(fù)極，f接正極，由左手定則可判斷出L所受安培力向右，則L向右滑動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；若a接負(fù)極，b接正極，根據(jù)安培定則，電磁鐵產(chǎn)生豎直向下的磁場(chǎng)。e接負(fù)極，f接正極，由左手定則可判斷出L所受安培力向左，則L向左滑動(dòng)，選項(xiàng)D正確C錯(cuò)誤。 11．解析：金屬棒向外偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中，受重力mg、導(dǎo)線(xiàn)拉力FT、安培力F共三個(gè)力的作用，其中導(dǎo)線(xiàn)的拉力不做功，由動(dòng)能定理得：WF＋WG＝0 其中WF＝Flsin θ＝BIl2sin θ， WG＝－mgl(1－cos θ) 金屬棒中的電流為I＝ 解得：I＝5 A 答案：5 A 12．解析：(1)閉合電鍵的瞬間，回路中的電流 I＝＝ A＝0.5 A ab棒所受安培力 F安＝BIL＝0.1 N 由左手定則知方向水平向右 (2)由牛頓第二定律知 a＝＝10 m/s2 方向水平向右 答案：(1)0.1 N　水平向右　(2)10 m/s2，方向水平向右 5