2019-2020年高中物理 磁场对电流的作用同步练习（含解析）新人教版选修3.doc

2019-2020年高中物理 磁场对电流的作用同步练习（含解析）新人教版选修31均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，有（ ）A.感应电流的方向为abcdaB.cd两点间的电势差大小为C.ab边消耗的电功率为D.若此时线框加速度恰好为零，线框下落的高度应为2如图所示，abcd是由粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框，导体棒MN有电阻，可在ad边与bf边上无摩擦滑动，且接触良好，线框处于垂直纸面向里的匀强磁场中当MN棒由靠ab边处向cd边匀速移动的过程中，下列说法中正确的是 （ ）AMN棒中电流先减小后增大BMN棒两端电压先增大后减小CMN棒上拉力的功率先增大后减小D矩形线框中消耗的电功率先减小后增大3在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安培力的方向 （ ）A.与ab边平行，竖直向上B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边D.与ab边垂直，指向右边4如图，两根相互平行的金属导轨水平放置，导体棒AB、CD与导轨垂直且接触良好，CD固定，AB可以自由滑动。通有恒定电流I的长直绝缘导线垂直并紧靠导轨固定。当AB在平行于导轨的外力F作用下向右匀速运动时，下列说法中正确的是A导体棒CD内有电流通过，方向是DCB导体棒CD内有电流通过，方向是CDC电流I对导体棒CD的安培力向左D外力F须逐渐减小5如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为。当杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程A杆的速度最大值为B流过电阻R的电荷量为C恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量6将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（ ）7如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为，质量为的直导体棒在导体棒中的电流垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是A.，方向垂直斜面向上B. ，方向竖直向上C. ，方向垂直斜面向下D.，方向竖直向下8如图，导线ab、cd跨接在电阻不计，足够长光滑的导轨上，ab的电阻为2R，cd电阻为R，整个装置放置于匀强磁场中。当cd在外力F1作用下，匀速向右运动时，ab在外力F2的作用下保持静止。则F1、F2及两导线的端电压Uab、Ucd的关系为abcdF1F2××××××××AF1>F2 BF1=F2 CUab>Ucd DUab=Ucd9两根相互靠近的长直导线1、2中通有相同的电流，相互作用力为F若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线2所受安培力的合力恰好为零则所加磁场的方向是（ ）A.垂直纸面向里 B.垂直纸面向外C.垂直导线向右 D.垂直导线向左10如图所示，“U”形金属框架固定在水平面上，处于竖直向下的匀强磁场中。ab棒以水平初速度v0向右运动，下列说法正确的是v0Aab棒做匀减速运动B回路中电流均匀减小Ca点电势比b点电势低Dab棒受到水平向左的安培力11如图所示，一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流，静止放在导轨上，垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向与竖直方向成角。下列说法中正确的是A导体棒受到磁场力大小为BLIsin B导体棒对轨道压力大小为C导体棒受到导轨摩擦力为D导体棒受到导轨摩擦力为BLIcos12矩形导线框abcd放在分布均匀的磁场中，磁场区域足够大，磁感线方向与导线框所在平面垂直，如图（甲）所示。在外力控制下线框处于静止状态。磁感应强度B随时间变化的图象如图（乙）所示，t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里。在04s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象（规定向左为安培力正方向）应该是下图中的（ ）13如图甲所示，导线MN和矩形线圈abcd共面且均固定。在MN中通以图乙所示的电流（电流正方向为M指向N），则在0T时间内A线圈感应电流方向始终为abcdaB. 线圈感应电流方向始先abcda后adcbaCab边始终不受安培力作用Dbc边受安培力方向先右后左14如图所示，把长为0.4m的导体棒置于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为0.5T，导体棒与磁场方向垂直，棒中通有电流0.8A，则导体棒所受安培力的大小和方向分别为A0.16N，竖直向下 B0.16N，垂直纸面水平向里C0.25N，竖直向下 B0.25N，垂直纸面水平向外15如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成=30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，下列四种方法，可行的是A增大电流IB增加直导线的截面积C使导线在纸面内顺时针转30°D使导线在纸面内逆时针转60°16下列说法中正确的是（ ）A.由B=F/IL可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力成正比B.一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向C.一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零D.磁感应强度为零的地方，一小段通电导线在该处不受磁场力17如图所示，在匀强磁场区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为L、质量为m的导线，当通以如图方向的电流后，导线恰好能保持静止，则磁感应强度B满足（ ）A. ，方向水平向左 B. ，方向垂直纸面向外C. ，方向沿斜面向上 D. ，方向竖直向下18如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是A B C D19如图所示，左端接有阻值为R的电阻。一质量m，长度L的金属棒MN放置在导轨上，棒的电阻为r，整个装置置于竖直向上的如图所示，一对光滑的平行金属导轨（电阻不计）固定在同一水平面内，导轨足够长且间距为L匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始做加速运动。若保持外力的功率P不变，经过时间t导体棒最终做匀速运动。求：（1）导体棒匀速运动时的速度；（2）t时间内回路中产生的焦耳热。20（19分）如图所示，两根平行金属导轨与水平面间的夹角=30°，导轨间距为l = 050m，金属杆ab、cd的质量均为m=10kg，电阻均为r = 010，垂直于导轨水平放置整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B = 20T用平行于导轨方向的拉力拉着ab杆沿轨道以某一速度匀速上升时，cd杆保持静止不计导轨的电阻，导轨和杆ab、cd之间是光滑的，重力加速度g =10m/s2求：（1）回路中感应电流I的大小（2）拉力做功的功率（3）若某时刻将cd杆固定，同时将ab杆上拉力F增大至原来的2倍，求当ab杆速度v1=2m/s时杆的加速度和回路电功率P1参考答案1BCD【解析】试题分析:当cd边刚进去磁场时应切割磁感线，则必将产生感应电动势，由于线圈闭合，故一定会产生感应电流，根据安培力做负功的原则，则安培力必定竖直向上，根据左手定则可知电流必定沿着逆时针方向。也可这样判断，当cd进入磁场的时候穿过线圈的磁通量增大，故感应磁场必定为出来的，根据右手螺旋定则可知电流方向为逆时针。故A错误。当cd边刚好进入磁场的时候，整个线框下降了h的高度，由动能定律可知：，故cd边刚刚进入时产生的感应电动势为，而cd两端的电势差就相当于外电压，而金属框的电阻为R则可认为外电阻为R,故外电压U=E=，故B正确。消耗功率可用,故C正确。线框加速度刚好为0时有,D正确。考点：受力分析 动生电动势的计算2AB【解析】试题分析：当导体棒向右运动过程中，abNM的电阻先小于cdMN的电阻，到中间位置等于cdMN的电阻，然后小于cdMN的电阻，所以路端总电阻先增大后减小，在中间位置时电阻最大，根据公式可得导体棒产生的电动势恒定不变，根据闭合回路欧姆定律可得，电路中总电阻先增大后减小，故电流先减小后增大，根据闭合回路欧姆定律可得路端电压和外电路电阻成正比，故路端电压即导体棒两端的电压先增大后减小，故AB正确；因为导体棒做匀速运动，所以拉力的功率等于电路电功率，即根据公式可得拉力的功率先减小后增大，C错误；当电路中外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，故有消耗的电功率先增大后减小，故D错误。考点：考查了导体切割磁感线运动3C【解析】试题分析：根据安培定则可得a导线在c处产生的磁场方向垂直ac指向左下，导线b在c处产生的磁场方向垂直bc指向右下，合磁场方向竖直向下，根据左手定则导线c受到的安培力方向与ab边垂直，指向左边，故C正确考点：考查了安培定则，安培力4BCD【解析】根据右手定则判断可知，AB切割磁感线产生感应电流的方向为BA，AB与CD组成闭合回路，导体棒CD内有电流通过，方向是CD，选项A错误， B正确；由左手定则判断可知，CD棒受到安培力作用的方向向左，选项C正确；由及知，当B逐渐变小时F亦逐渐变小，选项D正确。考点：本题旨在考查法拉第电磁感应定律。5BD【解析】试题分析：导体棒为研究对象，导体棒受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、水平向左的恒力、水平向右的摩擦力和安培力，速度恰好达到最大时，向左恒力与向右摩擦力和安培力的合力平衡，可以列出平衡方程：可以得出，所以A项错误；根据公式，流过电阻R的电荷量为，所以B项正确；根据对杆的运动过程应用动能定理：，因为安培力做负功，恒力F做的功与摩擦力做的功之和大于杆动能的变化量，所以C项错误；摩擦力也是在做负功，恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量，所以D项正确。考点：本题考查了电磁感应电路问题和功能关系6B【解析】试题分析：在0到T/4时间内，磁感应强度均匀减小，回路中产生的感应电流恒定，由楞次定律可判断出为顺时针方向。由左手定则可判断出ab边受到的安培力方向为水平向左。同理可判断出其它时间段的安培力方向，能正确反映F随时间t变化的图像是B。考点：法拉第电磁感应定律、楞次定律、左手定则.7AB【解析】试题分析：若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力处于平衡状态，则大小BIL=mgsin，解得；故A正确；若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上，则水平向右的安培力、支持力与重力处于平衡状态，则BIL=mgtan，解得；故B正确；若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下，则安培力沿斜面向下，导体棒不能平衡，选项C错误；若外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，则安培力水平向左，导体棒不能平衡，选项D错误；故选AB.考点：安培力、左手定则、物体的平衡.8BD【解析】试题分析：因cd匀速运动，故F1=F安，而ab静止，则F2=F安，所以F1=F2，选项A错误，B正确；由于导轨无电阻，故ac两点电势相等，bd两点电势相等，所以Uab=Ucd，故选项C错误，D正确；故选BD.考点：物体的平衡、安培力、电势差.9B【解析】试题分析：根据右手定则可判断导线1在导线2处产生的磁场方向垂直纸面向里，所以若使导线2所受安培力的合力恰好为零，即导线2处磁感应强度为零，需加垂直纸面向外的磁场，故A.C、D错误；B正确。考点：本题考查安培定则10D【解析】试题分析：当棒向右运动时，切割磁感线，回路中产生感应电流，电流通过棒时又会受到安培力的作用，使得棒做减速运动，因为棒受到的安培力大小为F=，故安培力的大小与速度有关，速度减小时，安培力也减小，故棒的加速也会减小，所以棒做变减速运动，选项A错误；由于回路中的电流与速度的大小有关，速度的减小不是均匀的，故回路中电流的减小也不是均匀的，选项B错误；由右手定则可知，棒中电流的方向由b到a，故a点电势比b点电势高，选项C错误；再由左手定则可知ab棒受到水平向左的安培力，故选项D正确。考点：感应电动势，安培力，牛顿第二定律。11BD【解析】试题分析：导体棒受到磁场力大小为BLI，选项A错误；因为安培力的方向垂直B以及I的方向斜向右上方，故导体棒对轨道压力大小为，选项B正确；因为导体静止，处于平衡状态，故所受的摩擦力等于安培力的水平分量，即导体棒受到导轨摩擦力为BLIcos，选项D正确；故选BD.考点：安培力；物体的平衡.12D【解析】试题分析：设乙图中的图像斜率为k，则线框中产生的感应电动势E=S=kS，感应电流I=，ab边受到安培力FB=BIL=，01s内，B逐渐减小，安培力逐渐减小，选项A、B错误；01s内，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律“增缩减扩”，线框有扩张趋势，即ad边受到安培力水平向左为正方向，大小逐渐减小；1s2s内，穿过线框的磁通量增大，线框有缩小趋势，即ad边受到安培力水平向右为负方向，选项C错误、D正确。考点：楞次定律、安培力13AD【解析】试题分析：时间内，电流方向，根据右手定则，线框所在平面产生垂直平面向里的磁场，随电流逐渐减小，磁场减弱，根据楞次定律增反减同，线框的感应电流产生垂直平面向里的磁场，感应电流方向为顺时针方向即abcda，根据左手定则，ab边受力竖直向上，选项C错。bc边受安培力水平向右。，电流变为负向，即根据右手定则，线框所在平面产生垂直平面向外的磁场，随电流增大，磁场增强，根据楞次定律增反减同，线框的感应电流产生垂直平面向里的磁场，感应电流方向为顺时针方向即abcda，选项A对B错。bc边受安培力水平向左，选项D对。考点：楞次定律14B【解析】试题分析：电流的方向与磁场方向垂直，根据左手定则导体棒所受安培力的方向垂直纸面水平向里，安培力的大小F=BIL，代入数据得：F=0.16N，故选B。考点：安培力15AD【解析】试题分析：安培力的大小F=BILsin，为导线与磁场方向的夹角。由公式F=BILsin30°，当增大电流时，可增大通电导线所受的磁场力，故A正确；由公式F=BILsin30°，当增加直导线的截面积时，不会影响通电导线所受的磁场力，故B错误；当使导线在纸面内顺时针转30°时，虽导线长度没有变化，但导致导线与磁场平行，变为0，则所受磁场力变为0，变小，故C错误；当使导线在纸面内逆时针转60°时，虽导线长度没有变化，由公式F=BILsin30°，则所受磁场力变大，故D正确；故选：AD 考点：安培力16D【解析】试题分析：磁感应强度B只与磁场本身有关，与通电直导线受到的磁场力无关，A错误；通电导线所受磁场力的方向与磁感应强度和电流组成的平面垂直，B错误；如果通电导线与磁感应强度方向垂直，则不受磁场力，但该处磁感应强度不一定为零，C错误；磁感应强度为零的地方，通电导线一定不受磁场力，D正确。故选D。考点：安培力17AD【解析】试题分析：磁场方向水平向左时，安培力竖直向上，与重力平衡，mg=BIL，A正确；方向垂直纸面向外，电流方向与磁场方向平行，不受安培力，导线不可能静止，B错误；磁场方向沿斜面向上时，安培力垂直斜面向上，导线不可能静止，C错误；磁场方向竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有mgtan=BIL，解得，故D正确。故选AD。 考点：安培力，共点力平衡18B【解析】试题分析：线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bd切割磁感线，由知，感应电动势不变，感应电流不变，再由右手定则知，感应电流的方向为逆时针，故可以排除选项A，前进L后，bd边开始出磁场，边ac开始进入磁场，回路中的感应电动势为边ac产生的电动势减去在bd边在磁场中产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负方向；当再前进L时，边bd完全出磁场，ac边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向不变，故B正确，C、D错误。考点：法拉第电磁感应电律 右手定则 19（1） （2）【解析】试题分析：（1）对MN，达到最终状态时: 解得：（2）依题意：解得：考点：力和运动的关系 能量守恒20（1）5A；（2）10W；（3）20W。【解析】试题分析：（1）cd杆保持静止有：mgsin=IlB （2分）得到 （2分） （2）ab杆匀速上升，拉力F=mgsin+IlB=2mgsin=10N （2分）ab杆产生的感应电动势E=Blv=I·2r （2分）得到： v=1m/s （1分）拉力做功的功率P=Fv=10W （2分） （3）当F=20N， ab杆速度v1时，产生的电动势 E=Blv1=2V （1分）=10N （2分）由牛顿第二定律 （2分）得到 a=5m/s2 （1分） 回路电功率P1= （2分）考点：电磁感应，牛顿第二定律，功率。