届人教版磁场及其对电流的作用单元测试.docx
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届人教版磁场及其对电流的作用单元测试
1.关于磁感应强度,下列说法中正确的是( )
A.若长为L、通有电流为I的导体在某处受到的磁场力为F,则该处的磁感应强度必为
B.由B=知,B与F成正比,与IL成反比
C.由B=知,若一小段通电导体在某处不受磁场力,则说明该处一定无磁场
D.磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
答案 D
解析 磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的,与是否放置通电导体无关;定义磁感应强度是对它的一种测量,在测量中要求放置的一小段通电导体有确定的方位,力F应是在放置处受到的最大力,也就是通电导体应垂直于磁场方向放置才行,故A、B、C错误,D正确。
2.如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心,且垂直于线圈平面,当线圈中通入如图方向的电流后,线圈的运动情况是( )
A.线圈向左运动B.线圈向右运动
C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动
答案 A
解析 将通电线圈等效成一条形磁铁,由安培定则可知通电线圈的左端相当于S极,根据异名磁极相互吸引知,线圈将向左运动,A正确;也可将左侧条形磁铁等效成与通电线圈同方向的环形电流,根据结论“同向电流相吸引,反向电流相排斥”,可判断出线圈向左运动。
故A正确。
3.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 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,虽然Ba>Bb,但是导体如何放置不清楚,因此导体所受安培力的大小无法确定,故C、D错误。 4.(2017·安庆模拟)如图所示,厚度均匀的木板放在水平地面上,木板上放置两个相同的条形磁铁,两磁铁的N极正对。 在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线,并通以垂直纸面向里的恒定电流,木板和磁铁始终处于静止状态,则( ) A.导线受到的安培力竖直向上,木板受到地面的摩擦力水平向右 B.导线受到的安培力竖直向下,木板受到地面的摩擦力水平向左 C.导线受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力水平向右 D.导线受到的安培力水平向右,木板受到地面的摩擦力为零 答案 C 解析 做出两磁铁的磁场经过C点的磁感线,并标出两磁场在C点的磁场方向,由矢量合成可知,C点合磁场的方向竖直向上,根据左手定则可知,导线受到的安培力水平向右,A、B错误;根据牛顿第三定律可知,木板和磁铁组成的整体受到通电导线对它们水平向左的作用力,因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右,C正确、D错误。 5.(2017·山东聊城期末)(多选)如图所示,一劲度系数为k的轻弹簧,上端固定,下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd,线框质量为m,线框的下半部分处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直纸面向里,开始时线框处于平衡状态,现对线框通有电流I,线框下移Δx达到新的平衡位置,则( ) A.最初平衡位置时弹簧的伸长量为 B.线圈中电流的方向为顺时针 C.线圈中电流的方向为逆时针 D.若线圈匝数增加一倍,线圈的下半部分仍处在匀强磁场中,对线框通有电流I,线框将下移2Δx重新达到平衡 答案 ABD 解析 最初平衡时重力与弹簧的弹力相互平衡,则有mg=kx,故弹簧的伸长量为x=,所以A正确;因为线圈下移,则说明cd边受安培力向下,则由左手定则可以知道,电流为c→d方向,故为顺时针方向,所以B正确、C错误;当通以电流为I时,根据平衡条件可得: mg+nBIL=k(x+Δx);若匝数增加一倍,则有: mg+2nBIL=k(x+x′);联立两式计算得出: x′=2Δx,所以D正确。 6.(多选)如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,当通以图示方向电流I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方向转至水平向左的过程中,下列说法中正确的是( ) A.此过程中磁感应强度B逐渐增大 B.此过程中磁感应强度B先减小后增大 C.此过程中磁感应强度B的最小值为 D.此过程中磁感应强度B的最大值为 答案 AC 解析 导体棒受重力、支持力和安培力作用而处于平衡状态,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方向转至水平向左的过程中,安培力由沿斜面向上转至竖直向上,可知安培力逐渐增大,即此过程中磁感应强度B逐渐增大,A正确、B错误;分析可得刚开始安培力F最小,有sinα=,所以此过程中磁感应强度B的最小值为,C正确;最后安培力最大,有F=mg,即此过程中磁感应强度B的最大值为,D错误。 7.(多选)质量为m、长为L的导体棒MN电阻为R,起初静止于光滑的水平轨道上,电源电动势为E,内阻不计。 匀强磁场的磁感应强度为B,其方向与轨道平面成θ角斜向上方,电键闭合后导体棒开始运动。 下列说法正确的是( ) A.导体棒向左运动 B.电键闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 C.电键闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 D.电键闭合瞬间导体棒MN的加速度为 答案 BD 解析 由图可知磁场方向虽然与轨道平面成θ角,但和导线是垂直的。 由安培力表达式F=BIL=可知,B正确、C错误;由左手定则可知安培力与磁场方向和导线垂直,方向斜向右下方,向右的分力大小为Fx=·sinθ,由牛顿第二运动定律可得a=,所以A错误、D正确。 8.如图所示,光滑导轨与水平面成θ角,导轨宽度为L,匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上(未画出),金属杆的质量为m,长为L,水平放置在导轨上。 已知电源的电动势为E、内阻为r,调节滑动变阻器使回路的总电流为I1,此时金属杆恰好处于静止状态(重力加速度为g,金属杆与导轨电阻不计)。 求: (1)磁感应强度B的大小; (2)若保持磁感应强度的大小不变,而将磁场方向改为竖直向上,则滑动变阻器接入电路的阻值调到多大才能使金属杆保持静止。 答案 (1) (2)-r 解析 (1)在侧视图中,导体棒受力如图甲所示,由平衡条件得mgsinθ=BI1L,解得B=。 (2)导体棒受力如图乙所示,由平衡条件得 mgsinθ=BI2Lcosθ,I2=,又B= 解得R=-r。 9.如图所示,PQ和EF为水平放置的平行金属导轨,间距为l=1.0m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=20g,棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连,物体c的质量M=30g。 在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场,磁场方向竖直向上,重力加速度g取10m/s2。 若导轨是粗糙的,且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍,若要保持物体c静止不动,应该在棒中通入多大的电流? 电流的方向如何? 答案 1.0A≤I≤2.0A 方向由a到b 解析 因导轨粗糙,设棒和导轨之间的最大静摩擦力为Ff。 因为Ff 若BIl>Mg,则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同,设此时电流为I1,即有: BI1l-Mg≤Ff=0.5mg, 解得I1≤=2.0A; 若BIl Mg-BI2l≤Ff=0.5mg, 解得I2≥=1.0A 即ab棒中的电流为: 1.0A≤I≤2.0A。 根据左手定则判断,棒中的电流方向应该由a到b。 10.(2017·全国卷Ⅲ)如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。 在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。 如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为( ) A.0B.B0 C.B0D.2B0 答案 C 解析 两长直导线P和Q在a点处的磁感应强度的大小相等,设为B,方向如图甲所示,此时a点处的磁感应强度为零,则两磁感应强度的合磁感应强度B合的大小等于B0,方向与B0相反,即B0的方向水平向左,此时B==B0;让P中的电流反向、其他条件不变,两长直导线P和Q在a点处的磁感应强度的大小仍为B,方向如图乙所示,则两磁感应强度的合磁感应强度大小为B,方向竖直向上,B与B0垂直,其合磁感应强度为Ba==B0,C正确。 11.(2017·广东佛山质检)(多选)如图所示长为L、质量为m的导体棒ab,被两轻质细绳水平悬挂,静置于匀强磁场中,当ab中通以如图的恒定电流I时,ab棒摆离原竖直面,在细绳与竖直方向成θ角的位置再次处于静止状态。 已知ab棒始终与磁场方向垂直,则磁感应强度的大小可能是( ) A.B. C.D. 答案 AB 解析 对ab棒进行受力分析,受竖直向下的重力,沿绳方向的拉力和方向未知的安培力,要使棒平衡,安培力的最小值为Fmin=mgsinθ,磁感应强度的最小值为Bmin==,若磁感应强度方向竖直向下时,F安=mgtanθ,所以B=,所以磁感应强度的可能值为、,故A、B正确。 12.(浙江高考)(多选)如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。 垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。 从t=0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图1中I所示方向为电流正方向。 则金属棒( ) A.一直向右移动 B.速度随时间周期性变化 C.受到的安培力随时间周期性变化 D.受到的安培力在一个周期内做正功 答案 ABC 解析 根据题意得出vt图象如图所示,金属棒一直向右运动,A正确;速度随时间做周期性变化,B正确;据F安=BIL及左手定则可判定,F安大小不变,方向做周期性变化,则C正确;F安在前半周期做正功,后半周期做负功,则D错误。 13.(2017·山东日照模拟)如图所示,两根足够长、电阻不计的平行金属导轨ab、cd相距L,导轨平面与水平面的夹角为θ。 在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。 整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。 现将一质量为m、电阻为R的金属棒MN从图示位置由静止开始释放,金属棒下滑过程中始终与导轨垂直且接触良好。 已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,某时刻后两灯泡保持正常发光。 求磁感应强度的大小。 答案 解析 设小灯泡的额定电流为I0,有P=IR。 由题意可知,金属棒沿导轨下滑的某时刻后小灯泡正常发光,则流经金属棒MN的电流I=2I0,分析可得: 此时金属棒MN的重力沿着导轨向下的分力与安培力和摩擦力平衡,速度达到最大,则 mgsinθ=μmgcosθ+BIL 联立以上各式解得B=。
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- 届人教版 磁场 及其 电流 作用 单元测试