2010-2012高考物理高频考点精选分类解析28 磁感应强度 磁场力

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2010~2012高考物理高频考点精选分类解析
高频考点28 磁感应强度 磁场力
(2012·天津理综)如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通一由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是
棒中电流变大，θ角变大
两悬线等长变短，θ角变小
金属棒质量变大，θ角变大
磁感应强度变大，θ角变小
1.【答案】A
【解析】棒中电流变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项A正确；两悬线等长变短，θ角不变，选项B错误；金属棒质量变大，θ角变小，选项C错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项D错误。
【考点定位】本题考查安培力及其相关知识，意在考查考生分析动态变化的能力。
2. （2012·全国理综）如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是
A.o点处的磁感应强度为零
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
2.【答案】：CD【解析】：由安培定则和磁场叠加原理可判断出o点处的磁感应强度方向向下，一定不为为零，选项A错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错误；c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向不同，选项D正确。
【考点定位】此题考查安培定则和磁场叠加原理。
3（2011新课标理综第14题）为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的，在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是
3【答案】：B
【解析】：在地理北极附近是地磁场的S极，由安培定则可知正确表示安培假设中环形电流方向的是图B。
【点评】此题考查地磁场和安培定则。环形电流可等效为小磁针，地球的磁场可等效为一条形磁铁。
4：（2011全国理综）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
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
【解析】：两导线在a、c两点产生的磁场方向相反，两导线在b点产生的磁场方向相同，合磁感应强度不可能为零；两导线在b点产生的磁场方向有一定夹角，合磁感应强度不可能为零；两导线在a、c两点产生的磁场方向相反，且I1>I2,所以合磁感应强度可能为零的是c点，选项C正确。
【答案】：C
【知识拓展】无限长通电导线在周围产生的磁场的磁感应强度与导线中的电流大小成正比，与到导线的距离成反比。
5.. （2010上海物理）如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为
A．0 B．0.5BI l C．BI l D．2 BI l
5.【答案】C
【解析】V形通电导线的有效长度为2lsin30°=l，所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl，选项C正确。
【点评】安培力公式中的L为通电导线的有效长度，弯折形通电导线的有效长度等于导线两端点连线的长度。
6(2011上海物理第18题)如图3，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O’，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度的方向和大小可能为
(A) z正向，tanθ
(B) y正向，。
(C) z负向，tanθ。
(D)沿悬线向上，sinθ
6.【答案】BC
【解析】．画出通电导线受力图如图所示，由左手定则可知，当磁感应强度的方向沿y轴正方向时，安培力沿z轴正方向。当BIL=mg时，导线受力平衡，保持静止，即磁感应强度的方向沿y轴正向，大小为，选项B正确。当磁感应强度的方向沿z轴负方向时，安培力沿y轴正方向。当BIL=mgtanθ时，导线受力平衡，保持静止，即磁感应强度的方向沿z轴负向，大小为tanθ，选项C正确。
【点评】与安培力相关的平衡问题可考查受力分析、安培力、平行四边形定则等知识点，难度中等。
7（2011新课标理综）电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到的安培力在作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是
A．只将轨道长度L变为原来的2倍
B．只将电流I增加到原来的2倍
C．只将弹体质量减小到原来的一半
D．将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变，
7【答案】：BD
【解析】：设B=kI，轨道之间距离d，则发射过程中，安培力做功kI2dL，由动能定理kI2dL=mv2，要使弹体的出射速度增加至原来的2倍，可采用的办法是只将电流I增加到原来的2倍；或将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变，选项BD正确。
【点评】磁动力与实际问题相结合的综合应用是历年高考的重点，磁动力的应用涉及安培力、动能定理等重点知识，难度中等。
8．（2010高考浙江理综）.如图7所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜成平面。在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能。光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U，输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）。导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。
（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成( =60°时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。
（2）当变成45°时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒平衡外，还能输出多少额外电功率？
8.【解析】（1）导体棒所受安培力FA= BIL2，导体棒处于受力平衡状态，由静力平衡条件，mgtan(=FA，
解得 I=tan(
所以当( =60°时，I60=tan60°=，
光电池输出功率P60=UI60=U。
（2）当(=45°时，维持静力平衡需要的电流为I45=tan45°=，
根据几何关系可知，==。
可得P45= P60 =U。
而光电池产生的电流I光电= P45/U =，
所以能够提供的额外电流为I额外= I光电- I45=(-1)，
可提供的额外功率为P额外= I额外U=(-1)U。
【点评】此题重点考查安培力、静力平衡与电池功率等知识点。解答此题的易错点主要有：一是分析受力时选错研究对象，导致把导体棒的受力平衡物体误认为是轻质柔软反射膜的力矩平衡问题；二是把光电池板接收到的光能错误认为正比于照射到光电池板上光的面积；三是不能利用几何关系得出(=45°和(=60°时光电池输出功率的关系。