湖北黄冈中学物理第十三章 电磁感应与电磁波精选测试卷专题练习

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故B错误;
CD.导线b撤去后,导线a、e间的磁场力与c、e间的磁场力大小相等,方向相反,合力为0,导线d、e为同方向电流相互吸引,即导体棒e所受安培力方向为沿y轴负方向,大小为
故C正确,D错误。
故选C。
10.已知长直导线中电流I产生磁场的磁感应强度分布规律是B= (k为常数,r为某点到直导线的距离)。如图所示,在同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙,两导线通有大小分别为2I和I且方向相反的电流,O点到两导线的距离相等。现测得O点的磁感应强度的大小为 。则甲导线单位长度受到的安培力大小为( )
A.方向垂直纸面向里,大小为
B.方向垂直纸面向外,大小为
C.方向垂直纸面向里,大小为
D.方向垂直纸面向外,大小为
【答案】B
【解析】
【详解】
根据安培定则,作出三根导线分别在O点的磁场方向,如图:
由题意知,L1在O点产生的磁感应强度大小为B1= ,L2在O点产生的磁感应强度大小为B2= ,L3在O点产生的磁感应强度大小为B3= ,先将B2正交分解,则沿x轴负方向的分量为B2x= sin45°= ,同理沿y轴负方向的分量为B2y= sin45°= ,故x轴方向的合磁感应强度为Bx=B1+B2x= ,y轴方向的合磁感应强度Hale Waihona Puke BaiduBy=B3−B2y= ,故最终的合磁感应强度的大小为 ,方向为tanα= =1,则α=45°,如图:
A.大小仍为B,方向垂直于AC向上
B.大小为 B,方向垂直于AC向下
C.大小为 B,方向垂直于AC向上
D.大小为 B,方向垂直于AC向下
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
根据对称性C、D两点分别固定着两根垂直纸面的长直导线在E点产生的磁感应强度
由几何关系可知
AE=CE=DE
所以若仅将D处的导线平移至A处在E处产生的磁感应强度仍为B0,如图所示
BC.由平行四边形定则知匀强磁场的磁感应强度方向应由P点指向Q点,且大小为 ,才能使P点处的合磁感应强度恰为零,B、C项错误;
A.同理可知Q点处的磁感应强度也为零,A项错误;
D.由于两导线连线中点到两导线的距离均为 ,两导线在该处产生的磁感应强度加倍,大小均为 ,合磁感应强度的大小为 ,D项正确。
故选D。
选项D错误。
故选A。
5.正三角形ABC在纸面内,在顶点B、C处分别有垂直纸面的长直导线,通有方向如图所示、大小相等的电流,正方形abcd也在纸面内,A点为正方形对角线的交点,ac连线与BC平行,要使A点处的磁感应强度为零,可行的措施是
A.在a点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向外
B.在b点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向里
C.在c点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向外
D.在d点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向里
【答案】A
【解析】
【详解】
由图可知,B导线中方向向里,C导线中方向向外,根据安培定则知两导线在a点处的磁感应强度方向夹角为120°,合磁感应强度 .如图所示:
要使A点处的磁感应强度为零,则:
A.线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动
B.线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动
C.线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转
D.线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故A错误.
B.线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故B错误.
A.A方向B.E方向C.C方向D.D方向
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
ABCD.由安培定则判断通电直导线产生的磁场方向,可知M、P在O点产生的磁场方向都过O点且垂直于MP向下;N在O点产生的磁场方向过O点垂直于NO向上。再把它们矢量求和,方向沿OC方向,ABD错误,C正确。
湖北黄冈中学物理第十三章 电磁感应与电磁波精选测试卷专题练习
一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优(难)
1.如图所示,三根相互平行的固定长直导线 、 和 垂直纸面如图放置,与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个点上, 与 中的电流均为I,方向均垂直于纸面向外, 中的电流为2I,方向垂直纸面向里(已知电流为I的长直导线产生的磁场中,距导线r处的磁感应强度 (其中k为常数).某时刻有一质子(电量为e)正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O,速度大小为v,则质子此时所受磁场力为( )
C.若O点的磁感应强度垂直ac边,则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在平行于ac方向的合磁场为零,即
表达式无解,则O点的磁感应强度的方向不可能垂直ac边,选项C错误;
D.若O点的磁感应强度垂直ab边,则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在平行于ab方向的合磁场为零,即
其中Bc=B=kI,解得
Ia=( +1)I
7.通电直导线在其周围形成的磁场中某一点的磁感应强度大小与电流的大小成正比,与该点到导线的垂直距离成反比.如图所示,菱形ABCD在水平面内,O点为菱形的中心,∠DAB=60°,在A、B、C三点垂直于水平面放置三根平行直导线,导线中电流的大小和方向均相同,则O点和D点处的磁感应强度方向的关系以及大小之比为( )
A.相反,1∶2B.相同,1∶1
C.垂直,2∶1D.垂直,1∶2
【答案】B
【解析】
【详解】
如图甲所示,A、C处导线在O点处产生的磁场的磁感应强度等大反向,矢量和为零,B处导线在O点处产生的磁场的磁感应强度沿OC方向,设菱形的边长为a,导线中的电流大小为I,则O点处的磁感应强度大小为 .如图乙所示,A、C处导线在D点处产生的磁场的磁感应强度的矢量和为 ,方向垂直BD向右,B处导线在D点处产生的磁场的磁感应强度方向垂直BD向右,大小为 ,因此D点处的磁感应强度方向垂直BD向右,大小为 ,则O、D两点处的磁感应强度方向相同,大小之比为1∶1,B正确.
故某时刻有一质子(电量为e)正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O,由左手定则可知,洛伦兹力的方向为垂直纸面向外,大小为f=eBv= ,故B正确;故选B.
【点睛】
磁感应强度为矢量,合成时要用平行四边形定则,因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.
2.如图所示,匀强磁场中有一圆形闭合线圈,线圈平面与磁感线平行,能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种( )
A.若O点的磁感应强度平行ac边,则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在垂直于ac方向的合磁场为零,即
其中Bc=B=kI,解得
Ia=(1+ )I
选项A正确;
B.若O点的磁感应强度平行ab边,则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在垂直于ab方向的合磁场为零,即
其中Bb=B=kI,解得
Ia=( -1)I
选项B错误;
A.b导线撤去前,电流的大小关系为I2= I1
B.b导线撤去前,四根导线所受的安培力均为零
C.b导线撤去后,导体棒e所受安培力方向为沿y轴负方向
D.b导线撤去后,导体棒e所受安培力大小为2 kII2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
b导线撤去前,各导线受力如图所示
A.由题意可知


故A错误;
B.导线a所受的合力为
A.若O点的磁感应强度平行ac边,则Ia=(1+ )I
B.若O点的磁感应强度平行ab边,则Ia=(1+ )I
C.若O点的磁感应强度垂直ac边,则Ia=( -1)I
D.若O点的磁感应强度垂直ab边,则Ia=( -1)I
【答案】A
【解析】
【详解】
三条直导线在O点的磁场方向如图;其中Bc和Bb的合场强水平向右大小为Bbc=B;方向水平向右。
故选B。
4.如图所示,三根完全相同的通电直导线a、b、c平行固定,三根导线截面的连线构成一等边三角形,O点为三角形的中心,整个空间有磁感应强度大小为B、方向平行于等边三角形所在平面且垂直bc边指向a的匀强磁场。现在三根导线中通以方向均向里的电流,其中Ib=Ic=I。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度的大小跟电流成正比,导线b在O点产生的磁感应强度大小为B。则下列说法正确的是( )
A.Q点处的磁感应强度大小为 B.匀强磁场的方向从P点指向Q点,大小为
C.匀强磁场的方向从Q点指向P点,大小为 D.两导线连线中点处的磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意知每股电流在P点处产生的磁场的磁感应强度大小为

由安培定则知导线a和b中的电流在P点处产生的磁场的磁感应强度方向分别垂直Pa和Pb。
D.在d点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向里,根据安培定则可知b在A点产生的磁场方向向右,A点处的磁感应强度不可能为零,故D错误。
6.已知通电长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度大小B0与通电导线中的电流强度I成正比,与该点到通电导线的距离r成反比,即 ,式中k为比例系数。现有两条相距为L的通电长直导线a和b平行放置,空间中存在平行于图示的菱形PbQa的匀强磁场(图中未画出)。已知菱形PbQa的边长也为L,当导线a和b中通以大小相等、方向如图所示的电流I时,P点处的磁感应强度恰好为零。则下列说法正确的是( )
C.线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故C错误.
D.线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转时,磁通量从无到有发生变化,线圈中有感应电流产生;故D正确.
故选D.
【点睛】
感应电流产生的条件有两个:一是线圈要闭合;二是磁通量发生变化.
3.如图,在直角三角形ACD区域的C、D两点分别固定着两根垂直纸面的长直导线,导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流,∠A= ,∠C= ,E是CD边的中点,此时E点的磁感应强度大小为B,若仅将D处的导线平移至A处,则E点的磁感应强度( )
仅将D处的导线平移至A处,则E点的磁感应强度为
方向垂直于AC向下。
A.大小仍为B,方向垂直于AC向上 与上述结论不相符,故A错误;
B.大小为 B,方向垂直于AC向下 与上述结论相符,故B正确;
C.大小为 B,方向垂直于AC向上与上述结论不相符,故C错误;
D.大小为 B,方向垂直于AC向下 与上述结论不相符,故D错误;
【答案】C
【解析】
【详解】
根据右手螺旋定则画出A、C、D各通电直导线在O处产生的磁感应强度,如图所示。将 分解到水平和竖直两个方向上,并分别在两个方向合成,则水平方向的合矢量
竖直方向的合矢量
所以O点处的磁感应强度大小
故选C。
9.已知在电流为I的长直导线产生的磁场中,距导线r处的磁感应强度大小为B=k ,其中k为常量。现有四根平行的通电长直导线,其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上,电流方向如图。其中a、c导线中的电流大小为I1,b、d导线中的电流大小为I2,已知此时b导线所受的安培力恰好为零。撤去b导线,在O处固定一长度为L、电流为I的通电导体棒e,电流方向垂直纸面向外,则下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】
设两导线间距为d,根据右手螺旋定则知,甲导线和乙导线在O点的磁感应强度方向均为垂直纸面向里,根据矢量叠加有
乙导线在甲导线处产生的磁感应强度大小
则甲导线单位长度受到的安培力大小
C正确,ABD错误。
故选C。
11.已知无限长的直线电流磁场的磁感应强度的大小跟电流强度I成正比,跟离开导线的距离r成反比,即 (k>0)。如图所示,三根无限长的通电直导线M、N、P都垂直纸面放置,构成一个直角三角形,∠N=90°,∠P=30°,O为MP边中点。三根导线中电流大小相同,方向如图。则O点磁场方向应为( )
A.在a点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向外,根据安培定则可知a在A点产生的磁场方向向上,A点处的磁感应强度可能为零,故A正确;
B.在b点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向里,根据安培定则可知b在A点产生的磁场方向向左,A点处的磁感应强度不可能为零,故B错误;
C.在c点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向外,根据安培定则可知c在A点产生的磁场方向向下,A点处的磁感应强度不可能为零,故C错误;
8.如图所示, 是半圆弧, 为圆心, 为半圆弧的最高点, , 、 、 处各有一垂直纸面的通电直导线,电流大小均为 ,长度均为 , 和 处通电直导线的电流方向垂直纸面向外, 处通电直导线的电流方向垂直纸面向里,三根通电直导线在 点处产生的磁感应强度大小均为 ,则 处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.0
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