物理 第8章—第一节课时·知能·训练

课时·知能·训练(时间：40分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题7分，共56分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)1．(2010·三明二模)关于电场和磁场的概念，以下说法正确的是()A．电荷放入电场中某区域内的任意位置，电荷受到的电场力都相同，则该区域内的电场一定是匀强电场B．放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零，则该位置的电场强度一定不为零C．一小段长为L的通有电流为I的导体，在磁场中受到的安培力为F，则该磁场的磁感应强度B一定为F ILD．一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，则该位置的磁感应强度一定为零2．(2010·广东六校联考)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 NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4 T，F有可能是1 ND．如果F有最大值时，通电导线一定与B平行图8－1－173．(2009·全国Ⅰ)如图8－1－17所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB图8－1－184．(2010·淮安调研)如图8－1－18所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为() A．电流方向C→OB．电流方向O→CC．电流大小为1 AD．电流大小为0.5 A图8－1－195．(2010·南通模拟)如图8－1－19所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN下滑，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I＝kt，其中k1为正恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则如下图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是()图8－1－206．质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上静止．如下图所示的四个图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是()图8－1－217．(2010·安庆模拟)如图8－1－21所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平固定放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()A．a、b两点磁感应强度相同B．c、d两点磁感应强度大小相等C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最大图8－1－228．(2010·黄冈模拟)如图8－1－22所示，两根无限长的平行导线a和b水平放置，两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流，且I a＞I b.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时；导线a恰好不再受安培力的作用．则与加磁场B以前相比较()A．b也恰好不再受安培力的作用B．b受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上C．b受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下D．b受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下二、非选择题(本题共3小题，共44分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)图8－1－239．(12分)如图8－1－23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，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)10.图8－1－24(16分)如图8－1－24所示，边长为100 cm的正方形闭合线圈置于匀强磁场中．线圈ab、cd两边中点连线OO′的左右两侧分别存在方向相同，磁感应强度大小各为B1＝0.6 T，B2＝0.4 T的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过37°时，穿过线圈的磁通量变化了多少？线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量变化了多少？图8－1－2511．(2010·盐城模拟)(16分)粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置(如图8－1－25所示)．已知ab的质量为m＝10 g，长度L＝60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B＝0.4 T.(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx＝1 mm，求该弹簧的劲度系数．(3)当导线中由b到a方向通过0.2 A的电流时两根弹簧被拉长多少？(取g ＝9.6 m/s2＝9.6 N/kg)答案及解析(时间：40分钟满分：100分)1、【解析】由F＝Eq，可知，q在任意位置的F相同，E一定相同，A正确；F不为零时，E一定不为零，B正确；在磁场中，只有通电导体垂直于磁场时，磁感应强度B才等于EIL，C错误；当电流平行于磁场时，安培力也为零，故D错误．【答案】AB2、【解析】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＜F ＜BIL，A、D两项不正确，C项正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F 无关，B不正确．【答案】 C3、【解析】由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上，故知选项C、D错误．再由安培力公式F＝BIL可得合力大小为(2＋1)ILB，选项A正确，B 错误．【答案】 A4、【解析】闸刀开关要自动跳开，OC所受安培力的方向应水平向左，由左手定则可知，电流方向O→C，A错误，B正确；由F＝BIL可得：I＝FBl＝2 A，C、D均错误．【答案】 B5、【解析】当F f＝μBIL＝μBLkt＜mg时，棒沿导轨向下加速；当F f＝μBLkt ＞mg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，棒所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为F f＝μBLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为F f＝mg，故选项C正确．【答案】 C6、【解析】要使静摩擦力为零，如果F N＝0，必有F f＝0.A选项中安培力的方向竖直向上与重力的方向相反可能使F N＝0，A正确；如果F N≠0，则导体除受静摩擦力F f以外的其他力的合力只要为零，那么F f＝0.在B、C选项中，导体所受到的重力G 、支持力F N 及安培力F 安三力合力不可能为零，B 、C 错误．D选项中，从导体所受到的重力G 、支持力F N 及安培力F 安三力的方向分析，合力可能为零，所以导体所受静摩擦力可能为零，D 正确．【答案】 AD7、【解析】 磁感应强度是矢量，根据安培定则可确定直导线产生的磁场在a 、b 、c 、d 四点磁感应强度的方向．根据矢量合成法则，可得A 、C 错误，B 、D 正确．【答案】 BD8、【解析】 当a 不受安培力时，I b 产生的磁场与所加磁场在a 处叠加后的磁感应强度为零，此时判断所加磁场垂直纸面向外，因I a ＞I b ，所以在b 处叠加后的磁场垂直纸面向里，b 受安培力向下，且比原来小．故选项D 正确．【答案】 D9、【解析】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F T cos 37°＝F ①F T sin 37°＝mg ②由①②解得：F ＝mg tan 37°，代入数值得：F ＝0.8 N由F ＝BIL 得：B ＝F IL ＝0.81×0.4T ＝2 T. B 与t 的变化关系为B ＝0.4t .所以t ＝5 s.【答案】 5 s10、【解析】 在原图位置，磁场与线圈平面垂直．Φ1＝B 1×S 2＋B 2×S 2＝(0.6×12＋0.4×12) Wb ＝0.5 Wb线圈绕OO ′轴逆时针转过37°后，Φ2＝B 1×S 2cos 37°＋B 2×S 2cos 37°＝(0.6×12×0.8＋0.4×12×0.8) Wb ＝0.4 WbΔΦ＝Φ2－Φ1＝(0.4－0.5) Wb ＝－0.1 Wb线圈绕OO ′轴逆时针转过180°时，规定穿过原线圈平面的磁通量为正，转过180°后，穿过线圈平面的磁通量为负．Φ3＝－B 1×S 2－B 2×S 2＝－0.5 WbΔΦ′＝Φ3－Φ1＝(－0.5－0.5)Wb ＝－1.0 Wb.【答案】 －0.1 Wb －1.0 Wb11、【解析】 (1)只有当ab 受到的磁场力方向竖直向上且大小等于ab 的重力时，两根弹簧才能处于自然状态，根据左手定则，ab 中的电流应由a 到b ，电流的大小由mg ＝BIL 求得I ＝mg BL ＝0.01×9.60.4×0.6A ＝0.4 A. (2)当导线中通过由a 到b 的电流时，受到竖直向上的磁场力作用，被拉长的两根弹簧对ab 有竖直向上的拉力，同时ab 受竖直向下的重力，稳定后满足BIL ＋2k Δx ＝mg解方程得k ＝mg －BIL 2Δx ＝0.01×9.6－0.4×0.2×0.62×0.001N/m ＝24 N/m.(3)当电流方向由b 向a 时，ab 所受安培力竖直向下，这时2k Δx ′＝mg ＋BIL 由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度为Δx ′＝mg ＋BIL 2k ＝0.01×9.6＋0.4×0.2×0.62×24m ＝0.003 m.【答案】 (1)由a 到b 0.4 A (2)24 N/m (3)0.003 m。