2020高考复习物理名师教学课件课后跟踪训练32

课后跟踪训练(三十二)
[基础巩固]
1.(2018·山东潍坊模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是()
A．a、b两处的磁感应强度大小B a<B b
B．a、b两处的磁感应强度大小B a>B b
C．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有F a<F b
D．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有F a>F b
[解析]磁场中磁感线的疏密表示磁场的强弱，由题图可知，B a<B b，故A正确，B错误；一通电直导线分别放在a、b两处，但没有说明导线的放置方向与磁场方向之间的关系，所受的安培力的大小关系不确定，故C、D错误．
[答案] A
2.(2018·安徽模拟)如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁的N极正对．在两磁铁竖
直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通以垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，则()
A．导线受到的安培力竖直向上，木板受到地面的摩擦力水平向右
B．导线受到的安培力竖直向下，木板受到地面的摩擦力水平向左
C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右
D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力为零[解析]
作出两磁铁的磁场经过C点的磁感线，并标出两磁场在C点的磁场方向，由矢量合成可知，合磁场的方向竖直向上，根据左手定则可知，导线受到的安培力水平向右，A、B错误；根据牛顿第三定律可知，木板和磁铁组成的整体受到通电导线对它们水平向左的作用
力，因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右，C正确，D错误．[答案] C
3.(2018·湖北武汉模拟)如图所示，“⊗”表示电流方向垂直纸面向里，“⊙”表示电流方向垂直纸面向外．两根通电长直导线a、b 平行且水平放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的安培力大小为F.当在a、b的上方再放置一根与a、b平行的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小仍为F，图中a、b、c三者间距相等，此时b受到的安培力大小为()
A．F B.3F C．23F D.7F
[解析]由右手定则可知，b在a处产生的磁场方向竖直向下，设为B1，由左手定则可知，a受到的安培力F1(F1＝F)的方向为水平向左，如图所示，由牛顿第三定律可知，b受到的安培力大小也为F1，方向水平向右．放入c后，c在a处产生磁场的磁感应强度B2方向垂直于a、c的连线斜向上，对a的安培力F2方向指向c，因为a受到的合安培力大小为F，且F1与F2的夹角为120°，所以F1＝F2＝F.c在a和b处产生磁场的磁感应强度大小相等，因此b受到的安
培力为2F，方向由c指向b；b受到的两个安培力之间的夹角为60°，由余弦定理得b受到的合安培力大小为F b＝
F2＋(2F)2－2×F×2F×cos120°＝7F，D正确．
[答案] D
4.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，棒中通以由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()
A．棒中的电流变大，θ角变大
B．两悬线等长变短，θ角变小
C．金属棒质量变大，θ角变大
D．磁感应强度变大，θ角变小
[解析]选金属棒MN为研究对象，其受力情况如图所示．根据
，所以当棒中的电流I、磁感应平衡条件及三角形知识可得tanθ＝BIl
mg
强度B变大时，θ角变大，A正确，D错误；当金属棒质量m变大时，θ角变小，C错误；θ角的大小与悬线的长短无关，B错误．[答案] A
5.(多选)(2018·江西六校联考)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是()
[解析]由左手定则可知方框内装置产生的磁场在通电导线处的方向应向外，根据安培定则可知，选项C、D满足要求．[答案]CD
6.(多选)(2018·广州三模)如图所示，质量为m、长度为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.磁感应强度方向和大小可能为()
A．z正向，mg
IL tanθB．y正向，
mg
IL
C．z负向，mg
IL tanθD．沿悬线向上，
mg
IL sinθ
[解析]本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B的方向和大小．若B沿z正向，则从O向O′看，导线受到的安培力F＝ILB，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A错误．
若B 沿y 正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示．当
F T ＝0，且满足ILB ＝mg ，即B ＝mg IL 时，导线可以平衡．B 正确．若
B 沿z 负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示．若满足F T sin θ
＝ILB ，F T cos θ＝mg ，即B ＝mg tan θIL ，导线可以平衡，C 正确．若B
沿悬线向上．导线受到的安培力垂直于导线指向左下方．如图丁所示，导线无法平衡，D 错误．
[答案] BC
7．如图所示，通电长直导线PQ 与通电导线环a 放置在同一个平面内，通有如图所示的电流时，通电直导线PQ 受到安培力F 1的作用．当直导线和导线环中的电流大小保持不变、但同时改变方向时，直导线PQ 受到安培力F 2的作用，则下列说法正确的是( )
A．F1和F2均水平向左
B．F1水平向右、F2水平向左
C．F1和F2均水平向右
D．F1水平向左、F2水平向右
[解析]由导线环的磁场特点知，长直导线处的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可得，长直导线受力方向向右．同理可知，导线环和长直导线内电流方向同时改变时，长直导线所受安培力方向依然向右，故选项C正确．
[答案] C
8. (2018·山西四模)如图所示，质量为60 g的铜棒长为a＝20 cm，棒两端与长为l＝30cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B＝0.5 T、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，最大摆角θ＝60°，g取10 m/s2，求：
(1)铜棒中电流I的大小及方向；
(2)铜棒在摆动过程中的最大速度的大小(结果保留一位有效数字)．
[解析](1)因铜棒的最大摆角为θ＝60°，由运动对称性可知，铜棒上摆
30°时速度最大，此处铜棒所受的合力为零．
对铜棒受力分析如图所示，由左手定则可知，电流的方向向右．由平衡条件有BIa＝mg tan30°，代入数据得I＝2 3 A.
(2)当铜棒上摆30°时速度最大，设最大速度为v，由动能定理可得
BIa×l
2
－mgl(1－cos30°)＝1
2m v
2
而BIa＝mg tan30°
综合以上两式得
v2＝gl tan30°－2gl(1－cos30°)
代入数据得：v＝1 m/s
[答案](1)2 3 A方向向右(2)1 m/s
[能力提升]
9．(多选)(2018·上海模拟)实验室经常使用的电流表是磁电式仪表，这种电流表的构造如图甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，当线圈通以如图乙所示的电流时，下列说法正确的是()
A．无论线圈转到什么角度，它的平面始终和磁感线平行
B．线圈转动时，螺旋形弹簧被扭动，阻碍线圈转动
C．当线圈转到图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D．当线圈转到图乙所示的位置时，安培力使线圈沿顺时针方向转动
[解析]因为磁场是均匀辐向分布，所以磁感线始终与线圈平面平行，故A正确；当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋形弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，故B正确；由左手定则可判定，当线圈转到题图乙所示的位置时，线圈b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，因此安培力使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确．[答案]ABD
10.(2018·安徽合肥模拟)如图所示，质量m＝0.5 kg、长L＝1 m 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架向下(磁场范围足够大)，右侧回路电源电动势E ＝8 V，内阻r＝1 Ω，额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机正常工作，(g取10 m/s2)则()
A．回路总电流为2 A
B．电动机的额定电流为4 A
C．流经导体棒的电流为4 A
D．磁感应强度的大小为1.5 T
[解析] 电动机正常工作时，有P M ＝UI M ，代入数据解得I M ＝2
A ，通过电源的电流I 总＝E －U r ＝4 A ，流过导体棒的电流I ＝I 总－I M
＝2 A ，A 、B 、C 错误．导体棒静止在倾斜绝缘框架上，对导体棒受力分析有F ＝BIL ＝mg sin θ，解得B ＝1.5 T ，D 正确．
[答案] D
11．(2018·山东泰安一模)如图所示，两根光滑直金属导轨MN 、PQ 平行倾斜放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ＝37°，两轨道之间的距离L ＝0.5 m ．一根质量m ＝0.2 kg 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直且接触良好，整套装置处于与ab 杆垂直的匀强磁场中．在导轨的上端接有电动势E ＝36 V 、内阻r ＝1.6 Ω的直流电源和电阻箱R .已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g 取10 m/s 2，金属杆ab 始终静止在导轨上．
(1)如果磁场方向竖直向下，磁感应强度B ＝0.3 T ，求电阻箱接入电路中的电阻R ；
(2)如果保持(1)中电阻箱接入电路中的电阻R 不变，磁场的方向
可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向．[解析](1)金属杆ab静止，受力分析如图甲所示，则有
金属杆所受安培力F＝BIL
沿斜面方向：mg sinθ－F cosθ＝0
由闭合电路的欧姆定律可知I＝E
R＋r
联立解得R＝2 Ω
(2)如图乙所示，要使导体棒ab静止，只有安培力F的方向沿斜面向上时，安培力最小，在电流一定的情况下，对应的磁感应强度最小，有B′IL＝mg sin37°
I＝E
R＋r
解得B′＝0.24 T
根据左手定则可知，此时的磁场方向应垂直于轨道平面向下[答案](1)2 Ω(2)0.24 T方向垂直于轨道平面向下。