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2016年物理题;磁场及其电流相互影响题型

信息类型:高考真题 日期:2016-07-15

  一 、选择题

  1.一段直导线L=1 m,其中通有I=1 A的电流,受到垂直于纸面向外的大小为F=1 N的磁场力作用,据此

  (  )

  A.既可以确定这个磁场的磁感应强度的大小,又可以确定磁感应强度的方向

  B.仅能确定磁感应强度的大小,不能确定磁感应强度的方向

  C.仅能确定磁感应强度的方向,不能确定磁感应强度的大小

  D.磁感应强度的大小和方向均无法确定

  【答案】D

  【详解】考虑到I与B的方向不明确,无法用B=FIL确定磁感应强度的大小;仅知道F的方向,无法用左手定则判断磁感应强度的方向.故选D.

  2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一块条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图23所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看

  (  )

  A.圆环顺时针转动,靠近磁铁

  B.圆环顺时针转动,远离磁铁

  C.圆环逆时针转动,靠近磁铁

  D.圆环逆时针转动,远离磁铁

  【答案】C

  【详解】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针,N极在内,S极在外,根据同极相互排斥,异极相互吸引,可得C项正确.

  3.如图所示,金属细棒质量为m,用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中,弹簧的劲度系数为k,棒ab中通有稳恒电流,棒处于平衡,并且弹簧的弹力恰好为零.若电流大小不变而方向相反,则(  )

  A.每根弹簧弹力的大小为mg

  B.每根弹簧弹力的大小为2mg

  C.弹簧形变量为mg/k

  D.弹簧形变量为2mg/k

  【答案】AC

  【详解】弹簧的弹力恰好为零,说明安培力应向上与重力平衡,即F安=mg,若电流大小不变而方向相反时,则安培力应向下,但大小不变,弹簧弹力与安培力和重力平衡,即2kx=F安+mg=2mg,所以每根弹簧弹力的大小为mg,弹簧形变量为mg/k,选项A、C正确.

  4.如图所示是云层之间闪电的模拟图,图中A、B是位于东、西方向带有电荷的两块阴雨云,在放电的过程中,在两云的尖端之间形成了一个放电通道,发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里,S极转向纸外,则关于A、B带电情况的说法中正确的是(  )

  A.带同种电荷 B.带异种电荷

  C.B带正电 D.A带正电

  【答案】BD

  【详解】云层间闪电必须发生在异种电荷之间,故B正确;在云层间放电时,形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子,并在强电场的作用下做定向移动,形成电流,所以此题是考查通电直导线的右手定则,由题意知,从西向东看,磁场是逆时针的,根据右手定则可以判断电流是从A流向B的,故可知A带正电,B带负电,所以D选项正确.

  5. 有两根长直导线a、b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图.在图中所示的平面内,O点为两根导线连线的中点,M、N为两导线附近的两点,它们在两导线连线的中垂线上,且与O点的距离相等.若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度,下列说法中正确的是(  )

  A.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同

  B.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反

  C.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零

  D.在线段MN上只有一点的磁感应强度为零

  【答案】选BD.

  【详解】根据安培定则和磁场的叠加原理,M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反,选项A错B对;在线段MN上只有在O点处,a、b两电流形成的磁场的磁感应强度等大反向,即只有O点处的磁感应强度为零,选项C错D正确.

  6. 一段长0.2 m,通过2.5 A电流的直导线,关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,正确的是(  )

  A.如果B=2 T,F一定是1 N

  B.如果F=0,B也一定为零

  C.如果B=4 T,F有可能是1 N

  D.如果F有最大值时,通电导线一定与B平行

  【答案】选C.

  【详解】当导线与磁场方向垂直放置时,F=BIL,力最大,当导线与磁场方向平行放置时,F=0,当导线与磁场方向成任意其他角度放置时,0

  7. 如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1 T.位于纸面内的细直导线,长L=1 m,通有I=1 A的恒定电流.当导线与B1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零.则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的大小可能为(  )

  A.12 T         B.32 T

  C.1 T D.3 T

  【答案】选BCD.

  【详解】导线受到的安培力为零,可判断出合磁感应强度为零或沿导线方向,可求出磁感应强度B2的最小值,B2小=B1sin60°=32 T,故B、C、D均正确.

  8 如图所示,质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止,此时细线与竖直方向的夹角为 θ,则下列说法正确的是(  )

  A.回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtanθ

  B.回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcosθ

  C.现用点燃的火柴对回形针加热,过一会发现回形针不被磁铁吸引了,原因是回形针加热后,分子电流排列无序了

  D.现用点燃的火柴对回形针加热,过一会发现回形针不被磁铁吸引了,原因是回形针加热后,分子电流消失了

  【答案】选C.

  【详解】回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定,拉力大小也不能确定,故A、B错误;对回形针加热,回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了,所以选项C正确,D错误.

  9. 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的直导线,当通以电流I时,欲使导线静止在斜面上,外加匀强磁场B的大小和方向可能是(  )

  A.B=mgtanα/(IL),方向垂直斜面向上

  B.B=mgsinα/(IL),方向垂直斜面向下

  C.B=mgtanα/(IL),方向竖直向上

  D.B=mg/(IL),方向水平向右

  【答案】选B.

  【详解】B方向垂直斜面向上,由左手定则可知,安培力方向沿斜面向下,导线不可能静止,A错;同理可知C、D错;B方向垂直斜面向下,安培力沿斜面向上,由平衡条件得:BIL=mgsinα,解得B=mgsinαIL,故B项对.

  10. 如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab、cd边均与ad边成60°角,ab=bc=cd=L,长度为L的电阻丝电阻为r,框架与一电动势为 E,内阻为r的电源相连接,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场,则框架受到的安培力的合力大小为(  )

  A.0 B.5BEL11r

  C.10BEL11r D.BELr

  【答案】选C.

  【详解】总电阻R=3r•2r3r+2r+r=115r,总电流I=ER=5E11r,梯形框架受的安培力可等效为I通过ad边时受到的安培力,F=BIad=BI2L=10BEL11r,所以C选项正确.

  二、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0.4 m,质量为6×10-2 kg的通电直导线,电流强度I=1 A,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0.4 T,方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0,则需要几秒,斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)

  【答案】5 s

  【详解】斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示

  由平衡条件FTcos37°=F

  FTsin37°=mg

  由①②解得:F=mgtan37°

  代入数值得:F=0.8 N

  由F=BIL得B=FIL=0.81×0.4 T=2 T

  B与t的变化关系为B=0.4t

  解得t=5 s

  12.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图所示,问:

  (1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?

  (2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?

  【答案】(1)mg-BLEcos θR BLEsin θR

  (2)Bmin=mgREL 水平向右

  从b向a看侧视图如图所示

  【详解】(1)水平方向:f=F安sin θ①

  竖直方向:N+F安cos θ=mg②

  又F安=BIL=BERL③

  联立①②③得:N=mg-BLEcos θR

  f=BLEsin θR

  (2)使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,则受安培力竖直向上.则有F安=mg,Bmin=mgREL,根据左手定则判定磁场方向水平向右.

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