2019-2020学年高二上学期期末复习物理专题强化训练专题（6）磁场及其对电流的作用

2019-2020学年高二上学期期末复习物理专题强化训练
-----专题（6）磁场及其对电流的作用
1、单项选择（共6题，30分）
1、磁铁的磁性变弱，需要充磁。充磁的方式有两种，图甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是(充磁时应使外加磁场与磁铁的磁场方向相同) (　　)

A.a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极
B.a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极
C.a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极
D.a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极
【答案】B
2、如图所示，一通电金属环固定在绝缘的水平面上，在其左端放置一可绕中点O自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒，中点O与金属环在同一水平面内，当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时，则 (　　)

A.金属棒始终静止不动
B.金属棒的上半部分向纸面外转，下半部分向纸面里转，同时靠近金属环
C.金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时靠近金属环
D.金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时远离金属环
【答案】B
3、如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，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，天平又重新平衡。由此可知 (　　)

A.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为 B.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为
C.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为 D.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
【答案】B
4、如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方向所夹的锐角为45°。将一个金属圆环ab置于磁场中，圆环的圆心为点O，半径为r，两条半径Oa和Ob相互垂直，且Oa沿水平方向。当圆环中通以电流I时，圆环受到的安培力大小为 (　　)

A.BIr　　　　　 B.πBIr C.BIr D.2BIr
【答案】A
5、如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P。当P中通以方向垂直纸面向外的电流时 (　　)

A.导线框将向左摆动 B.导线框将向右摆动
C.从上往下看，导线框将顺时针转动 D.从上往下看，导线框将逆时针转动
【答案】D
6、如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为 (　　)

A.0.1 A　　　 B.0.2 A C.0.05 A D.0.01 A
【答案】A
2、不定项选择（共8题，48分）
7、三根在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法中正确的是 (　　)

A.B1=B2C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里
D.a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里
【答案】AC
8、如图所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、l和3l。关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是(　　)

A.a处的磁感应强度大小比c处的大 B.b、c两处的磁感应强度大小相等
C.a、c两处的磁感应强度方向相同 D.b处的磁感应强度为零
【答案】AD
9、如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙
中 (　　)

A.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
B.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
C.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
D.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
【答案】BC
10、美国研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以5倍音速射向200千米外目标，射程为海军常规武器的10倍，且破坏力惊人。电磁炮原理如图所示，若炮弹质量为m，水平轨道长L，宽为d，轨道摩擦不计，炮弹在轨道上做匀加速运动，要使炮弹达到5倍音速(设音速为v)，则 (　　)

A.炮弹在轨道上的加速度为 B.磁场力做的功为mv2
C.磁场力做功的最大功率为 D.磁场力的大小为
【答案】AC
11、如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极P，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极Q，并把它们与电源的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体。现在把玻璃皿放在图示磁场中，下列判断正确的是(　　)

A.若P接电源的正极，Q接电池的负极，俯视时液体逆时针转动
B.若P接电源的正极，Q接电池的负极，俯视时液体顺时针转动
C.若两电极之间接50 Hz正弦交流电，液体不转动
D.若两电极之间接50 Hz正弦交流电，液体不断往返转动
【答案】BC
12、教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫作“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫作“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是 (　　)

A.图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向可能不变
B.图甲中，如果仅改变电源的正负极，液体的旋转方向一定改变
　C.图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动
D.图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动
【答案】ABC
13、如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正下方固定一正方形线框。线框中通有顺时针方向的恒定电流I，线框边长为L，线框上边与直导线平行，且到直导线的距离也为L，已知在长直导线的磁场中距离长直导线r处的磁感应强度大小为B=，线框质量为m，则释放线框的一瞬间，线框的加速度可能为 (　　)

A.0　 B.-g C.-g D.g-
【答案】AC
3、计算题（共2题，22分）
14、如图所示，质量为60 g的铜棒长为a=20 cm，棒的两端与长为L=30 cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中。当棒中通过恒定电流I后，铜棒向上摆动，最大偏角θ=60°，g取10 m/s2，求：

(1)铜棒中电流I的大小。
(2)铜棒在摆动过程中的最大速率。
答案：(1)2 A　(2)0.96 m/s
【解析】(1)铜棒上摆的过程，根据动能定理得：
FBLsin 60°-mgL(1-cos 60°)=0，
又因为安培力为FB=BIa
代入解得：I=2 A。
(2)由题意，铜棒向上摆动的最大偏角θ=60°，根据对称性可知，偏角是30°时是其平衡位置，则有：mg=FBcot 30°=FB，当铜棒偏角是30°时，速度最大，动能最大，由动能定理可得：m=FBLsin 30°-mgL(1-cos 30°)
代入解得最大速度为vm=0.96 m/s。
15、“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L=0.2 m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1×102 T。“电磁炮”弹体总质量m=0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R=0.4 Ω。可控电源的内阻r=0.6 Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I=4×103 A，不计空气阻力。求：

(1)弹体所受安培力大小。
(2)弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长？
(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量。
答案：(1)8×104 N　(2)20 m (3)1.76×106 J
【解析】(1)在导轨通有电流I时，弹体作为导体受到磁场施加的安培力为
F=BIL=100×4 000×0.2 N=8×104 N。
(2)由动能定理Fx=mv2
弹体从静止加速到4 000 m/s，
轨道至少要
x== m=20 m。
(3)由F=ma
得a== m/s2=400 000 m/s2，
由v=at得t== s=0.01 s，
发射过程产生的热量
Q=I2(R+r)t=4 0002×(0.4+0.6)×0.01 J=1.6×105 J，
弹体的动能
Ek=mv2=×0.2×4 0002 J=1.6×106 J，
系统消耗的总能量为E=Ek+Q=1.76×106 J。