2020高考物理單元卷 磁場的描述磁場對電流的作用

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1、第三模塊 第8章 第1單元 一、選擇題 1．一段直導(dǎo)線L＝1 m，其中通有I＝1 A的電流，受到垂直于紙面向外的大小為F＝1 N的磁場力作用，據(jù)此 (　　) A．既可以確定這個磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，又可以確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 B．僅能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，不能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 C．僅能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，不能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均無法確定 解析：考慮到I與B的方向不明確，無法用B＝確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；僅知道F的方向，無法用左手定則判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．故選D. 答案：D 2．將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來，在其附近放一塊

2、條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖23所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看 (　　) A．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵 B．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)離磁鐵 C．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵 D．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)離磁鐵 解析：該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個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． 答案：C 3．如圖24所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻截流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F.為使F＝0，可能達(dá)到要求的方法是 (　　) A．加水平向右的磁場 B．加水平向左的磁場 C．加

3、垂直于紙面向里的磁場 D．加垂直于紙面向外的磁場 解析：根據(jù)題意可知，欲使F＝0，則需使磁場力豎直向上，大小等于導(dǎo)線重力，由左手定則可知，磁場方向需垂直于紙面向里，故選C. 答案：C 4．(2020年重慶卷)在圖25所示電路中，電池均相同，當(dāng)開關(guān)S分別置于a、b兩處時，導(dǎo)線MM′與NN′之間的安培力的大小分別為fa、fb，可判斷這兩段導(dǎo)線 (　　) 圖25 A．相互吸引，fa>fb B．相互排斥，fa>fb C．相互吸引，fa

4、于位置b時電路中電流較大，導(dǎo)線間相互作用力也較大，故D正確． 答案：D 5．(2020年鄭州質(zhì)檢)在地磁場作用下處于靜止的小磁針上方，平行于小磁針?biāo)椒胖靡恢睂?dǎo)線，當(dāng)該導(dǎo)線中通有電流時，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通過該導(dǎo)線電流為I時，小磁針左偏30°(如圖26所示)，則當(dāng)小磁針左偏60°時，通過導(dǎo)線的電流為(已知直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比) (　　) A．2I B．3I C.I D．無法確定 解析：小磁針的指向?yàn)榇颂幋艌龅姆较?，由題意知，導(dǎo)線中電流的磁場與地磁場方向垂直，小磁針指向?yàn)楹洗艌龇较?，磁場合成情況如右圖27所示，易知tanθ＝

5、BI/B地．則左偏60°時對應(yīng)的電流可求．結(jié)果為B. 答案：B 6．如圖28所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一根長通電直導(dǎo)線，電流的方向垂直紙面向外，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中 (　　) A．b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．a(chǎn)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小 D．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 解析：由安培定則可判斷通電導(dǎo)線周圍的磁感線方向?yàn)槟鏁r針方向，根據(jù)矢量合成的平行四邊形定則可得a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，c點(diǎn)最大；b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，故A、C、D正確． 答案：ACD 7．如圖29所示，在傾角為α

6、的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是 (　　) A．B＝mg，方向垂直斜面向上 B．B＝mg，方向垂直斜面向下 C．B＝mg，方向垂直斜面向下 D．B＝mg，方向垂直斜面向上 解析：若磁場方向垂直斜面向上，由左手定則可判定，安培力方向沿斜面向上，則棒受豎直向下的重力mg，斜面對棒的支持力FN和沿斜面向上的安培力F，如右圖30所示，則sinα＝，而F＝BIL，所以B＝mg，故A對D錯；若磁場方向垂直斜面向下，由左手定則可判定，安培力方向沿斜面向下，因斜

7、面光滑，棒不可能靜止在斜面上，故B、C錯． 答案：A 8．在雷雨天氣時，空中有許多陰雨云都帶有大量電荷，在一樓頂有一避雷針，其周圍擺放一圈小磁針，當(dāng)避雷針正上方的一塊陰雨云對避雷針放電時，發(fā)現(xiàn)避雷針周圍的小磁針的某一磁極呈順時針排列(俯視)，則該塊陰雨云可能帶 (　　) A．正電荷 B．負(fù)電荷 C．正負(fù)電荷共存 D．無法判斷 解析：如果是小磁針的N極順時針排列，說明磁場方向?yàn)轫槙r針，由安培定則可知，電流應(yīng)是豎直向下，即該陰雨云帶正電荷；如果是小磁針的S極順時針排列，說明磁場方向?yàn)槟鏁r針，由安培定則可知，電流方向?yàn)樨Q直向上，即該陰雨云帶負(fù)電荷，故選項(xiàng)A、B正確

8、． 答案：AB 9．取兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖31甲所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖31乙所示的螺線管，并通以電流也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 (　　) A．0 B．0.5B C．B D．2B 解析：圖乙中螺線管上的長導(dǎo)線可等效為兩個通過等大反向電流的通電螺線管，兩螺線管電流方向相反，由安培定則可知產(chǎn)生的磁場方向也是大小相等方向相反的，所以螺線管中部磁感應(yīng)強(qiáng)度為零． 答案：A 10．如圖32所示，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體

9、棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法錯誤的是 (　　) A．方向向上 B．大小為 C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使b上移 D．若使b下移，a將不能保持靜止 解析：由安培定則可知b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上，A正確．a(chǎn)的受力如圖33甲所示． 圖33 tan45°＝＝，∴B＝，B錯．b無論上移還是下移，b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均減小，若上

10、移，a的受力如圖33乙所示． 上移過程中FN逐漸減小，F(xiàn)安先減小后增大，故C正確．若使b下移，同理可分析a將不能保持靜止，D正確．只有B錯誤． 答案：B 二、計(jì)算題 11．電磁炮是利用磁場對電流的作用力，把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使炮彈發(fā)射出去的．如圖34所示，把兩根長為s，互相平行的銅制軌道放在磁場中，軌道之間放有質(zhì)量為m的炮彈，炮彈架在長為l，質(zhì)量為M的金屬桿上，當(dāng)有大的電流I1通過軌道和炮彈時，炮彈與金屬架在磁場力的作用下，獲得速度v1時刻的加速度為a.當(dāng)有大的電流I2通過軌道和炮彈時，炮彈最終以最大速度v2脫離金屬架并離開軌道．設(shè)炮彈運(yùn)動過程中受到的阻力與速度的平方成正比，求垂直于軌

11、道平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？ 解析：設(shè)運(yùn)動中受總阻力Ff＝kv2，炮彈與金屬架在安培力和阻力合力作用下加速，根據(jù)牛頓第二定律，獲得v1速度時，BI1l－kv＝(M＋m)a① 當(dāng)炮彈速度最大時，有BI2l＝kv② 解①②得垂直軌道的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝. 答案： 12．如圖35所示，質(zhì)量為0.05 kg，長l＝0.1 m的銅棒，用長度也為l的兩根輕軟導(dǎo)線水平懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5 T．不通電時，輕線在豎直方向，通入恒定電流后，棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度θ＝37°，求此棒中恒定電流多大？(不考慮棒擺動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，g取10 N/kg) 同學(xué)甲的解法如下：對

12、銅棒受力分析如圖36所示： 當(dāng)最大偏轉(zhuǎn)角θ＝37°時，棒受力平衡，有： FTcosθ＝mg，F(xiàn)Tsinθ＝F安＝BIl 得I＝＝ A＝7.5 A 同學(xué)乙的解法如下： F安做功：WF＝Fx1＝BIlsin37°×lsin37°＝BI(lsin37°)2 重力做功：WG＝－mgx2 ＝－mgl(1－cos37°) 由動能定理得：WF＋WG＝0 代入數(shù)據(jù)解得：I＝ A≈5.56 A 請你對甲、乙兩同學(xué)的解法作出評價(jià)；若你對兩者都不支持，則給出你認(rèn)為正確的解答． 解析：甲同學(xué)的錯誤原因：認(rèn)為物體速度為零時，一定處于平衡位置，或者認(rèn)為偏角最大時為平衡位置． 乙同學(xué)的錯誤原因：將安培力表達(dá)式誤寫為F安＝BIlsin37°，應(yīng)為：F安＝BIl. 正確的解法如下：銅棒向外偏轉(zhuǎn)過程中 F安做功：WF＝Fx1＝BIl×lsin37° 重力做功：WG＝－mgx2＝－mgl(1－cos37°) 由動能定理得：WF＋WG＝0 代入數(shù)據(jù)解得：I＝ A≈3.33 A. 答案：評價(jià)見解析　3.33 A