金版学案届高考物理一轮习题第九章磁场第1课磁场及磁场对电流的作用.docx
- 文档编号:24391775
- 上传时间:2023-05-26
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:454.15KB
金版学案届高考物理一轮习题第九章磁场第1课磁场及磁场对电流的作用.docx
《金版学案届高考物理一轮习题第九章磁场第1课磁场及磁场对电流的作用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金版学案届高考物理一轮习题第九章磁场第1课磁场及磁场对电流的作用.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
金版学案届高考物理一轮习题第九章磁场第1课磁场及磁场对电流的作用
第九章 磁 场
考试大纲
新课程标准
1.磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ
2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ
3.安培力、安培力的方向Ⅰ
4.匀强磁场中的安培力Ⅱ
5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ
6.洛伦兹力的公式Ⅱ
7.带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ
8.质谱仪和回旋加速器Ⅰ
(1)列举磁现象在生活、生产中的应用.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响,关注与磁相关的现代技术发展.
(2)了解磁场,知道磁感应强度和磁通量,会用磁感线描述磁场.
(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向.
(4)通过实验,认识安培力.会判断安培力的方向,会计算匀强磁场中安培力的大小.
(5)通过实验,认识洛伦兹力.会判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用.
(6)认识电磁现象的研究在社会发展中的作用.
复习策略:
1.在弄清楚左、右手定则的内容及洛伦兹力、安培力的大小和方向的前提下,侧重带电粒子在电磁场中运动的实例,如质谱仪、回旋加速器、速度选择器、流量计等,以达到理论联系实际的目的.
2.要善于运用类比和比较的方法.如磁感线与电场线、磁感应强度与电场强度、安培力与电场力、洛伦兹力与库仑力的类比和比较,不但有利于知识的理解和掌握,而且有利于发展思维能力和创新精神.
3.注重过程和方法.特别在研究带电粒子在磁场中的圆周运动问题时,着重把握“一找圆心,二找半径,三找周期或时间”的规律.
记忆秘诀:
右手指弯如螺线,安培定则判磁(电流磁场的方)向:
“力”最后一笔向左(撇),左手定则判(磁场)力(方)向;“电”最后一笔向右(钩),右手定则判(感应电)流(方)向.
第一单元 磁场 安培力
第1课 磁场及磁场对电流的作用
1.磁场.
(1)基本性质:
磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.
(2)方向:
小磁针N极所受磁场力的方向.
2.磁感应强度.
(1)磁感应强度是反映磁场性质的物理量,是用比值法定义的.
(2)匀强磁场:
磁感应强度处处相同,磁感线是一组平行且等间距的直线.
(3)磁感应强度B与电场强度E的比较:
磁感应强度B
电场强度E
物理意义
描述磁场的强弱
描述电场的强弱
定义式
B=
,通电导线与B垂直
E=
大小决定
由磁场决定,与检验电流无关
由电场决定,与检验电荷无关
方向
矢量
磁感线切线方向,小磁针N极受力方向
矢量
电场线切线方向,放入该点的正电荷受力方向
场的叠加
合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和
合场强等于各个电场的场强的矢量和
单位
1T=1N/(A·m)
1V/m=1N/C
3.磁感线.
(1)磁感线.
①磁感线:
在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致.
②条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布,如图所示.
(2)地磁场.
①地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近,磁感线分布如图所示.
②地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极,而竖直分量(By),在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.赤道处的地磁场沿水平方向,指向北.
电流的磁场.
直线电流的磁场
通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
特
点
无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱
与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场
环形电流的两侧相当于N极和S极且离圆环中心越远,磁场越弱
安
培
定
则
立
体
图
横
截
面
图
1.安培力:
通电导线在磁场中受到的力.
2.左手定则:
伸开左手,让拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线垂直掌心进入,并使四指指向电流方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
3.两平行的通电直导线间的安培力:
同向电流互相吸引,反向电流互相排斥.
1.几种情况:
垂直于匀强磁场放置的通电导线所受的安培力为F=BIL;平行于磁场放置的通电导线所受的安培力为0;当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,安培力为F=BILsin_θ.
2.方向:
由左手定则确定.,
1.如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是(C)
A.a点B.b点C.c点D.d点
解析:
根据安培定则可知I1和I2电流分别在a处产生的磁场方向为垂直ac连线向上和向下,由于I1>I2,且I1电流与a点的距离比I2电流与a点距离要小,故B1a>B2a,则a处磁感应强度不可能为零,A错;两电流在b处产生的磁场方向均垂直ac连线向下,故B错;I1和I2电流分别在c处产生的磁场方向为垂直ac连线向下和向上,且I1电流与c点的距离比I2电流与c点距离要大,故B1c与B2c有可能等大反向,C对;两电流在d处产生的磁场方向一定成某一夹角,且夹角一定不为180°,D错.
2.三根平行的长直通电导线,分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直,如图所示.现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B,则下列说法中正确的是(BD)
A.O点处实际磁感应强度的大小为B
B.O点处实际磁感应强度的大小为
B
C.O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°
D.O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan2
解析:
先根据安培定则确定每根通电导线在O点所产生的磁感应强度的方向,再根据矢量合成法则求出结果.根据安培定则,I1与I3在O点处产生的磁感应强度B1、B3方向相同,I2在O点处产生的磁感应强度方向与B1、B3方向垂直,如图所示,故O点处实际磁感应强度大小为B0=
=
B,A错误,B正确;由几何关系可知O点处实际磁感应强度方向与斜边夹角为arctan2,C错误,D正确.
课时作业
一、单项选择题
1.在如图所示的电路中,电池均相同,当电键S分别置于a、b两处时,导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为Fa、Fb,可判断这两段导线(D)
A.相互吸引,Fa>FbB.相互排斥,Fa>Fb
C.相互吸引,Fa<FbD.相互排斥,Fa<Fb
解析:
无论电键置于a还是置于b,两导线中通过的都是反向电流,相互间作用力为斥力,A、C错误.电键置于位置b时电路中电流较大,导线间相互作用力也较大,故C错误,D正确.
2.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图所示的电路图.当开关S接通后,将看到的现象是(C)
A.弹簧向上收缩
B.弹簧被拉长
C.弹簧上下跳动
D.弹簧仍静止不动
解析:
如图所示,通电后,弹簧的每一圈都相当于一个环形电流,且各圈的电流绕向相同.任取其中两圈,其相邻两侧一定形成相异极性,因此互相吸引(或者,也可把任意两圈的相邻各段,看作两个同向电流而相互吸引).弹簧的各圈互相吸引后,弹簧收缩,下端脱离水银面,使电路断开.电路断开后,弹簧中的电流消失,磁场作用失去,弹簧在自身重力及弹力作用下下落.于是,电路又接通,弹簧又收缩……如此周而复始,弹簧上下跳动.C项正确.
3.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,它的正中间的上方固定一根长直导线A,现使导线内通过垂直于纸面向里的恒定电流,则磁铁受到桌面的支持力大小变化情况是(C)
A.不变B.减小
C.增大D.无法判断
解析:
以通电直导线为研究对象,由左手定则判断其受安培力向上,则由牛顿第三定律知磁铁受通电直导线的安培力向下,即对桌面的压力增大,所以磁铁受到桌面的支持力增大.C项正确.
4.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(C)
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:
a处导线在c处产生的磁场B1的方向垂直于ac连线向左下方,b处导线在c处产生的磁场B2的方向垂直于bc连线向右下方,B1和B2的合磁场B的方向竖直向下,由左手定则可判断出过c点的导线所受安培力的方向与ab边垂直,指向左边,C正确.
5.如图所示,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,且电流大小与时间成正比,即I=kt,其中k为正恒量.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(C)
解析:
当Ff=μBIL=μBLkt
6.如图所示的天平可用来测定磁感应强度,天平的右臂下挂有一个矩形线圈,宽为l,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面,当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平的左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡,当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知(B)
A.磁感应强度的方向垂直纸面朝里,大小为
B.磁感应强度的方向垂直纸面朝里,大小为
C.磁感应强度的方向垂直纸面朝外,大小为
D.磁感应强度的方向垂直纸面朝外,大小为
解析:
由于电流反向后需在右边加上砝码才能重新平衡,故知原先安培力向下,由左手定则可判断磁场方向为垂直于纸面向里,又由天平平衡条件可推出mg=2NBIl,故B=
.
二、不定项选择题
7.在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向和磁场的方向垂直.先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样.如图所示表现的是导线所受力F与通过导线的电流I的关系,a、b各代表一组F、I的数据,其中正确的是(BC)
解析:
安培力F=BIL,当B、L确定时,F与I成正比,选项B、C正确.
8.如图所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线处于同一竖直平面内,为使MN垂直纸面向外运动,可以(AB)
A.将a、c端接电源正极,b、d端接电源负极
B.将b、d端接电源正极,a、c端接电源负极
C.将a、d端接电源正极,b、c端接电源负极
D.将a、d端接交流电源的一端,c、d端接交流电源的另一端
解析:
A选项中,由安培定则知螺线管上端为N极,MN中电流方向向右,由左手定则知MN垂直纸面向外运动,故A正确.B选项中接法使螺线管上端为S极,MN中电流由N到M,由左手定则
可判知B正确.同理可知C错误.同理D错误.
9.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图所示,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(BCD)
A.c、d两点的磁感应强度大小相等
B.d、b两点的磁感应强度大小相等
C.c点的磁感应强度的值最小
D.a点的磁感应强度的值最大
解析:
通电直导线在c点的磁感应强度方向与B0的方向相反,b、d两点的磁感应强度方向与B0垂直,a点的磁感应强度方向与B0同向,由磁场的叠加知c点的合磁感应强度最小,a点的合磁感应强度最大.B、C、D项正确.
10.质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有垂直于纸面向里的电流通过杆,杆恰好静止于导轨上.在如图所示的A、B、C、D四个图中,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是(CD)
解析:
A中通电细杆所受安培力水平向右,B中安培力竖直向上,这两种情况,即使没有摩擦力,通电细杆也可以静止在导轨上;C中安培力竖直向下,D中安培力水平向左,这两种情况,如果没有摩擦力,通电细杆均不能静止,故C、D均对.
三、非选择题
11.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10-2kg的通电直导线,电流大小I=1A、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0.4T、方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0,求需要几秒,斜面对导线的支持力为零?
(g取10m/s2)
解析:
斜面对导线支持力为零时导线受力如图所示.由图知FTcos37°=F,
FTsin37°=mg,
解得:
F=
=0.8N.
由F=BIL得:
B=
=
T=2T,
由B=0.4tT得t=5s.
答案:
5s
12.粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边,ab恰好处在水平位置(如图所示).已知ab的质量为m=10g,长度L=60cm,沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.4T.
(1)要使两根弹簧能处在自然状态,既不被拉长,也不被压缩,ab中应沿什么方向、通过多大的电流?
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2A的电流通过时,两根弹簧均被拉长了Δx=1mm,求该弹簧的劲度系数.
(3)当导线中由b到a方向通过0.2A的电流时两根弹簧被拉长多少?
(取g=9.6m/s2=9.6N/kg)
解析:
(1)只有当ab受到的磁场力方向竖直向上且大小等于ab的重力时,两根弹簧才能处于自然状态,根据左手定则,ab中的电流应由a到b,电流的大小由mg=BIL求得I=
=
A=0.4A.
(2)当导线中通过由a到b的电流时,受到竖直向上的磁场力作用,被拉长的两根弹簧对ab有竖直向上的拉力,同时ab受竖直向下的重力,平衡时平衡方程为:
BIL+2kΔx=mg.
可得弹簧的劲度系数:
k=
=
N/m=24N/m.
(3)当电流方向由b向a时,ab所受磁场力竖直向下,这时的平衡方程为:
2kΔx′=mg+BIL.
由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度为:
Δx′=
=
m=0.003m.
答案:
(1)由a到b 0.4A
(2)24N/m (3)0.003m
13.有两个相同的全长电阻为9Ω的均匀光滑圆环,固定于一个绝缘的水平台面上,两环分别在两个互相平行的、相距为20cm的竖直平面内,两环的连心线恰好与环面垂直,两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B=0.87T的匀强磁场,两环的最高点A和C间接有一内阻为0.5Ω的电源,连接导线的电阻不计.今有一根质量为10g,电阻为1.5Ω的棒置于两环内侧且可顺环滑动,而棒恰好静止于如图所示的水平位置,它与圆弧的两接触点P、Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为θ=60°,取重力加速度g=10m/s2,试求此电源电动势E的大小.
解析:
在图中,从左向右看,棒PQ的受力如右图所示,棒所受的重力和安培力F的合力与环对棒的弹力FN是一对平衡力,且F=mgtanθ=
mg,
而F=BIl,
所以mPg=Eq+F洛I=
=1A.
在如图所示的电路中,两个圆环分别连入电路中的电阻为R,则R=
Ω=2Ω.
由闭合电路欧姆定律得:
E=I(r+2R+R棒)=1×(0.5+2×2+1.5)V=6V.
答案:
6V
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金版学案届 高考 物理 一轮 习题 第九 磁场 电流 作用
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)