高三物理一轮复习练习 选修3181.docx
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高三物理一轮复习练习选修3181
1.关于磁感应强度B,下列说法中正确的是( )
A.根据磁感应强度B=F/(IL),磁场中某点的磁感应强度B与F成正比,与I成反比
B.磁感应强度B是标量,没有方向
C.磁感应强度B是矢量,方向与F的方向相反
D.在确定的磁场中,同一点的磁感应强度B是确定的,不同点的磁感应强度B可能不同,磁感线密集的地方磁感应强度B大些,磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些
解析:
磁感应强度是磁场本身的性质,与放入磁场中的电流,或受力大小F无关,A错误;磁感应强度B是矢量,其方向与F总是垂直的,电流方向与F也总是垂直的,B、C错误;在确定的磁场中,同一点的磁感应强度B是确定的,由磁场本身决定,与其他外来的一切因素无关,用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,D正确.
答案:
D
2.(2012年高考海南卷)图中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端a、b,导轨两端e、f,分别接到两个不同的直流电源上时,L便在导轨上滑动.下列说法正确的是( )
A.若a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,则L向右滑动
B.若a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,则L向右滑动
C.若a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,则L向左滑动
D.若a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,则L向左滑动
解析:
若a接正极,b接负极,电磁铁磁极间磁场方向向上,e接正极,f接负极,由左手定则判定金属杆受安培力向左,则L向左滑动,A项错误;同理判定B、D选项正确,C项错误.
答案:
BD
3.(2013年南京质检)如图所示,两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、圆面相互垂直放置,通电电流相同,电流方向如图所示,设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度大小为B0,则O处的磁感应强度大小为( )
A.0 B.2B0
C.
B0D.无法确定
解析:
据安培定则可知,图中A环在圆心O处产生的磁感应强度的方向垂直于纸面向里,B环在圆心O处产生的磁感应强度的方向竖直向下.据平行四边形定则可知,圆心O处磁感应强度大小为
B0.
答案:
C
4.(2011年高考上海卷)如图,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于匀强磁场中,当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为( )
A.z正向,
tanθB.y正向,
C.z负向,
tanθD.沿悬线向上,
sinθ
解析:
若B沿z轴正方向,导线无法平衡,A错误;若B沿y轴正方向,由左手定则,受力如图①,mg=BIL,所以B正确;若B沿z轴负方向,受力如图②,FTsinθ=BIL;FTcosθ=mg,所以B=
tanθ,C正确;若B沿悬线向上,受力如图③,导线无法平衡,D错误.
答案:
BC
[命题报告·教师用书独具]
知识点
题号
磁感线 磁感应强度
1
电流磁场的判断
2、4
磁感应强度的叠加
3、7
磁场对电流的作用
5、6、10
磁场中的力学平衡问题
8、9、12
磁场中的加速问题
11
一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分,每小题至少有一个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)
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,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:
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Bb>Ba,所以B正确.
答案:
B
2.(2011年高考新课标全国卷)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:
B
3.(2013年石家庄一模)在实验精度要求不高的情况下,可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度,具体做法是:
在一根南北方向放置的直导线的正下方10cm处放一个罗盘.导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方;当给导线通入电流时,发现罗盘的指针偏转一定角度,根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度.现已测出此地的地磁场水平分量B=5.0×10-5T,通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置,如图所示.由此测出该通电直导线在其正下方10cm处产生磁场的磁感应强度大小为( )
A.5.0×10-5TB.1.0×10-4T
C.8.66×10-5TD.7.07×10-5T
解析:
由题意作图可得tan60°=
,解得B1≈8.66×10-5T.选项C正确.
答案:
C
4.彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面,下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是( )
解析:
由安培定则可以判断,A中I1在线圈位置产生的磁场方向垂直纸面向里,I2在线圈位置产生的磁场方向垂直纸面向外,穿过线圈的磁通量可能为零,同理可以判断B中,I1在线圈位置产生的磁场方向垂直纸面向外,I2在线圈位置产生的磁场方向垂直纸面向里,穿过线圈的磁通量可能为零,A、B正确;C中I1、I2在线圈位置产生的磁场方向都垂直纸面向里;D中I1,I2在线圈位置产生的磁场方向都垂直纸面向外,C、D中穿过线圈的磁通量不可能为零.
答案:
AB
5.(2013年宝鸡检测)如图所示,电磁炮由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成.当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度.下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是( )
解析:
要使电磁炮弹加速,则炮弹应受向右的安培力.由左手定则可知:
磁场方向应为垂直纸面向外.B正确.
答案:
B
6.如图所示,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F表示磁铁对桌面的压力,用Ff表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较( )
A.F减小,Ff=0B.F减小,Ff≠0
C.F增大,Ff=0D.F增大,Ff≠0
解析:
(转换研究对象法)如图所示,画出一条通电电流为I的导线所在处的磁铁的磁感线,电流I处的磁场方向水平向左,由左手定则知,电流I受安培力方向竖直向上.根据牛顿第三定律可知,电流对磁铁的反作用力方向竖直向下,所以磁铁对桌面压力增大,因桌面与磁铁间无相对运动趋势,所以桌面对磁铁无摩擦力作用,故正确选项为C.
答案:
C
7.(2013年杭州月考)在等边三角形的三个顶点a、b、c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.过c点的导线所受安培力的方向( )
A.与ab边平行,竖直向上
B.与ab边平行,竖直向下
C.与ab边垂直,指向左边
D.与ab边垂直,指向右边
解析:
根据安培定则,直线电流a、b在c处所激发的磁场方向分别如图中Ba、Bb所示,应用平行四边形定则可知c导线所在处的合磁场方向如图中B所示.根据左手定则可知安培力F安的方向与a、b连线垂直,指向左边.
答案:
C
8.(2013年昆明一模)如图所示,光滑的平行导轨与电源连接后,与水平方向成θ角倾斜放置,导轨上另放一个质量为m的金属导体棒.当S闭合后,在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场,可以使导体棒静止平衡,图中分别加了不同方向的磁场,其中一定不能平衡的是( )
解析:
四种情况的受力分别如图所示:
A、C都有可能平衡,D中如果重力与安培力刚好大小相等,则导体棒与导轨间没有压力,可以平衡,B合力不可能为零.
答案:
B
9.如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.当导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可加一平行于纸面的匀强磁场,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中,下列关于B的大小变化的说法中,正确的是( )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先减小后增大
D.先增大后减小
解析:
对通电导线受力分析,通电导线受重力、支持力和安培力作用,三力平衡,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中,所受的安培力由沿斜面向上转到竖直向上,作出通电导线受力的动态变化图如图所示,由图可知,安培力逐渐增大,则B逐渐增大,A项正确.
答案:
A
10.(2013年孝感质检)如图所示,MN、PQ为水平放置的平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上,已知导体棒质量m=1kg,长l=2.0m,通过的电流I=5.0A,方向如图所示,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=
.若使导体棒水平向右匀速运动,要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场最小,则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g=10m/s2)( )
A.30° B.45°
C.60°D.90°
解析:
对导体棒进行受力分析,如图所示,导体棒受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、与运动方向相反的摩擦力,故要使导体棒匀速直线运动,则安培力须为动力,则设磁场方向与轨道平面成θ角向左斜向上,由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方,如图所示,则BIlsinθ=μFN,FN+BIlcosθ=mg,联立解得:
B=
·
=
=
,故θ=60°时,磁感应强度最小.
答案:
C
二、非选择题(本题共2小题,共30分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(15分)水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m,接有电源电动势E=3V,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向下穿过导轨,磁感应强度B=1T.导体棒ab的电阻R=6Ω,质量m=10g,垂直放在导轨上并良好接触,求合上开关的瞬间.
(1)金属棒受到安培力的大小和方向;
(2)金属棒的加速度.
解析:
(1)闭合电键的瞬间,回路中的电流I=
=
A=0.5A
ab棒所受安培力F安=BIL=0.1N
由左手定则知方向水平向右.
(2)由牛顿第二定律知a=
=10m/s2
方向水平向右.
答案:
(1)0.1N 水平向右
(2)10m/s2,方向水平向右
12.(15分)(2013年贵阳检测)如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T,方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力.
解析:
(1)根据闭合电路欧姆定律
I=
=1.5A
(2)导体棒受到的安培力
F安=BIL=0.30N
(3)将重力正交分解,设导体棒所受重力沿斜面的分力为F1,则F1=mgsin37°=0.24N,所以F1答案:
(1)1.5A
(2)0.30N (3)0.06N,方向沿斜面向下