高考物理一轮总复习课时规范练40 磁场的描述 磁场对电流的作用.docVIP

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课时规范练40磁场的描述磁场对电流的作用

《课时规范练》P426

一、基础对点练

1.(磁场的叠加)(安徽合肥高三模拟)图甲为交流感应电动机的工作原理示意图。完全相同的线圈A、B、C竖直固定,其平面互成120°,且中心重合于O点(图中未画出)。当线圈连接三相交流电源时,其中心产生旋转磁场,磁场中的导线框也就随着转动。若线圈中通入图乙所示的正弦式交变电流,三个线圈在t=T4的电流方向如图甲所示,此时线圈A中电流在O点产生磁场的磁感应强度大小为B0。已知每个线圈在O点产生磁场的磁感应强度大小与线圈中通入的电流成正比,则此时O点的磁感应强度大小为

甲

乙

A.B02 B.1+

C.3B0

答案:A

解析:由题意可知,T4时刻,线圈B和C的电流为线圈A的12,则线圈B和C在O点产生的磁感应强度大小为

由磁感应强度的叠加可知O点的磁感应强度B=BA-BCcos60°-BBcos60°=B0

2.(安培力的理解)(浙江卷)利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素,导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流I的大小,然后保持电流I不变,改变导线通电部分的长度L,得到导线受到的力F分别与I和L的关系图象,则正确的是()

答案:B

解析:根据F=BIL可知先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流I的大小,则F-I图象是过原点的直线,B正确,A错误;若保持电流I不变,改变导线通电部分的长度L,则F-L图象是过原点的直线,C、D错误。

3.(电流的相互作用)(广东卷)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线,长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1,四根平行直导线均通入电流I2,I1?I2,电流方向如图所示。下列截面图可能正确表示通电后长管发生的形变的是()

答案:C

解析:两根导线的电流方向相同,二者之间是引力,两根导线的电流方向相反,二者之间是斥力,上下两根导线与I1之间是斥力,左右两根导线与I1之间是引力,选项C正确。

4.(安培力作用下导体的平衡)质量为m,长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上,整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,导体棒中通有恒定电流,平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角,重力加速度为g,其截面图如图所示,则下列关于导体棒中的电流分析正确的是()

A.导体棒中电流垂直于纸面向外,大小为3

B.导体棒中电流垂直于纸面向外,大小为3

C.导体棒中电流垂直于纸面向里,大小为3

D.导体棒中电流垂直于纸面向里,大小为3

答案:C

解析:平衡时导体棒受到竖直向下的重力、斜向上的弹力和水平向右的安培力,重力和安培力的合力大小与弹力大小相等,方向相反,由平衡条件得tan60°=BILmg,解得I=3

二、素养综合练

5.如图所示,水平导轨接有电源,导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c,其中b最短,c为直径与b等长的半圆,导体的电阻与其长度成正比,导轨电阻不计。现将装置置于竖直向下的匀强磁场中,接通电源后,三根导体棒中均有电流通过,则它们受到的安培力的大小关系为()

A.FaFb=Fc

B.Fa=FbFc

C.Fa=Fb=Fc

D.FbFaFc

答案:B

解析:设导体棒a、b的长度分别为La和Lb,c的直径为d=Lb,由于导体棒都与匀强磁场垂直,则导体棒a、b所受的安培力大小分别为Fa=BIaLa,Fb=BIbLb,由欧姆定律得Ia=UρLaS=USρLa,则Fa=BIaLa=BUSρLaLa=BUSρ,由欧姆定律得Ib=UρLbS=USρLb,则Fb=BIbLb=BUSρLbLb

6.有一劲度系数为k的轻质绝缘弹簧,将边长为d的正三角形匀质金属线框(线框由电阻为R的金属丝折合而成)如图甲、乙情况放置,静止时弹簧的长度分别为L1和L2。现将该金属线框如图丙所示接入电路,导线的左右接触点分别为线框左右两边的中点,导线电阻不计,磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度大小为B,电源的电动势为E,内阻为r,导线与线框之间作用力可以忽略,则闭合开关S后,弹簧的长度L3为()

A.L1+9BdE

B.L2+9BdE

C.L1-5BdE

D.L2+5BdE

答案:A

解析:对题图甲中的线框受力分析有mg=k(L1-L0),对题图乙中的线框受力分析有mg=k(L0-L2),联立得mg=k(L1-L2)2,L0=L1+L22,对题图丙中的线框受力分析,线框所受安培力F安=9BdE

7.我国在航母上采用了电磁弹射技术。原理如图甲所示,飞机钩在滑杆上,储能装置通过导轨和滑杆放电,产生恒为4000A的强电流,导轨激发的磁场在两导轨间近似为匀强磁场,磁感应强度B=10