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高考物理专题十九磁场安培力精准培优专练-2019word版可打印

——教学资料参考参考范本——
高考物理专题十九磁场安培力精准培优专练2019word版可打印
______年______月______日 ____________________部门
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1. 本知识点每年必考,近几年的考查重点,主要是在选择题中考 查磁场及磁感应强度、安培力的方向和大小的确、安培力的综合。 2. 注意要点:分析安培力时,要注意将立体图转化为平面图。

典例 1. (20xx?全国 II 卷?20)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘

导线 L1、L2,L1 中的电流方向向左,L2 中的电流方向向上;L1 的正

上方有 a、b 两点,它们相对于 L2 对称。整个系统处于匀强外磁场中,

外磁场的磁感应强度大小为 B0,方向垂直于纸面向外。已知 a、b 两点

的磁感应强度大小分别为和,方向也垂直于纸面向外。则(

)

1 3

B0

A. 流经 L1 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为

B. 流经 L1 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为

C. 流经 L2 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为

D. 流经 L2 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为

【解析】L1 在 a、b 两点产生的磁场强度大小相等设为 B1,方向都垂 直于纸面向里,而 L2 在 a 点产生的磁场强度设为 B2,方向向里,在 b 点产生的磁场强度也为 B2,方向向外,规定向外为正,根据矢量叠加

原理可知,,可解得:,,故 A、C 正确。

【答案】AC

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典例 2. (20xx·全国Ⅲ卷·18)如图,在磁感应强度大小为 B0 的匀强 磁场中,两长直导线 P 和 Q 垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为 l。 在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I 时,纸面内与两导线 距离均为 l 的 a 点处的磁感应强度为零,如果让 P 中的电流反向、其 他条件不变,则 a 点处磁感应强度的大小为( )

A. 0

B. B0

C. B0

D. 2B0

【解析】如图甲所示, P、Q 中的电流在 a 点产生的磁感应

强度大小相等,设为 B1,由几何关系可知,B1=B0。如果让 P 中的电

流反向、其他条件不变时,如图乙所示,由几何关系可知,a 点处磁感

应强度的大小 B==B0 ,故选项 C 正确,A、B、D 错误。

【答案】C

1. 如图所示,a、b、c、d 为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位

于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示。

一带正电的粒子从正方形中心 O 点沿垂直于纸面的方向向外运

动,它所受洛伦兹力的方向是( )

A.向上

B.向下

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C.向左

D.向右

【答案】B

2. 如图,两根互相平行的长直导线过纸面上的 M、N 两点,且与纸面

垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b 在 M、N 的连

线上,o 为 MN 的中点,c、d 位于 MN 的中垂线上,且 a、b、c、d 到 o

点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是 ( )

A.o 点处的磁感应强度为零

B.a、b 两点处的磁感应强度大小相等,方向相反

C.c、d 两点处的磁感应强度大小相等,方向相同

D.a、c 两点处磁感应强度的方向不同

【答案】C

3. (多选)如图所示,同一平面内有两根平行的无限长直导线 1 和 2, 通有大小相等、方向相反的电流,a、b 两点与两导线共面,a 点在两 导线的中间且与两导线的距离均为 r,b 点在导线 2 右侧,与导线 2 的 距离也为 r。现测得 a 点的磁感应强度大小为 B0,已知距一无限长 直导线 d 处的磁感应强度大小 B=,其中 k 为常量,I 为无限长直导 线的电流大小,下列说法正确的是( ) A.b 点的磁感应强度大小为B40 B.若去掉导线 2,b 点的磁感应强度大小为B60 C.若将导线 1 中电流大小变为原来的 2 倍,b 点的磁感应强度为 0

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D.若去掉导线 2,再将导线 1 中电流大小变为原来的 2 倍,a 点的磁 感应强度大小仍为 B0 【答案】BD 4. 磁电式电流表的构造如图所示,在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕 轴转动的线圈,转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁 场均匀辐向分布,如图所示。当电流通过线圈时,线圈在安培力的作 用下转动,螺旋弹簧被扭动,线圈停止转动时 满足 NBIS=kθ ,式中 N 为线圈的匝数,S 为线 圈的面积,I 为通过线圈的电流,B 为磁感应强 度,θ 为线圈(指针)偏角,k 是与螺旋弹簧有 关的常量。不考虑电磁感应现象,由题中的信 息可知( ) A. 该电流表的刻度是均匀的 B. 线圈转动过程中受到的安培力的大小不变 C. 若线圈中通以如图所示的电流时,线圈将沿逆时针方向转动 D. 更换 k 值更大的螺旋弹簧,可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即)
【答案】AB 【解析】磁场是均匀地辐向分布,线圈转动过程中各个位置的磁感应 强度的大小不变,螺旋弹簧的弹力与转动角度成正比,故该电流表的 刻度是均匀的,故 A 正确;磁场是均匀地辐向分布,线圈转动过程中 各个位置的磁感应强度的大小不变,线圈转动过程中各个位置的磁场 的磁感应强度大小不变,故受到的安培力的大小不变,故 B 正确;若
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线圈中通以如图所示的电流时,根据左手定则,左侧受安培力向上, 右侧受安培力向下,故时顺时针转动,故 C 错误;更换 k 值更大的螺 旋弹簧,同样的电流变化导致同样的安培力变大,但转动角度变化减 小了,故灵敏度减小了,故 D 错误。

5. 利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度 B 的大小。用绝缘轻 质丝线把底部长为 L、电阻为 R、质量为 m 的“U”形线框固定在力敏 传感器的挂钩上,并用轻质导线连接线框与电源,导线的电阻忽略不 计。当有拉力 F 作用于力敏传感器的挂钩上时,拉力 显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力。当线框 接入恒定电压为 E1 时,拉力显示器的示数为 F1;接 入恒定电压为 E2 时(电流方向与电压为 E1 时相反), 拉力显示器的示数为 F2。已知 F1>F2,则磁感应强度 B 的大小为( )

A.B=

B.B=

C.B=

D.B=

【答案】B 【解析】当线框接入恒定电压为 E1 时,拉力显示器的示数为 F1,则 F1=mg+BL;接入恒定电压为 E2 时(电流方向与电压为 E1 时相反), 拉力显示器的示数为 F2,则 F2=mg-BL;联立解得 B=,选项 B 正确。 6. (多选)如图甲所示,电流恒定的通电直导线 MN,垂直平放在两条相 互平行的水平光滑长导轨上,电流方向由 M 指向 N,在两轨间存在着竖 直磁场,取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向,当 t=0 时导

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线恰好静止,若 B 按如图乙所示的余弦规律变化,下列说法正确的是 () A.在最初的一个周期内,导线在导轨上往复运动 B.在最初的一个周期内,导线一直向左运动 C.在最初的半个周期内,导线的加速度先增大后减 小 D.在最初的半个周期内,导线的速度先增大后减小 【答案】AD 【解析】当 t=0 时,由左手定则可知,MN 受到向右的作用力,根据 F 安=BLI,由于 B 最大,故此时的安培力最大,则 MN 的加速度最大, 随着时间的延长,磁感应强度 B 减小,故加速度减小,而 MN 的速度在 增大,当 B=0 时,加速度为 0,速度最大,当 B 反向时,安培力也会 反向,则加速度也反向,MN 做减速运动,到半个周期时,MN 减速到 0, 此时的加速度反向最大,然后 MN 再反向运动,到一个周期时 MN 又回 到原出发的位置,故在最初的一个周期内,导线在导轨上往复运动, 选项 A 正确,B 错误;在最初的半个周期内,导线的加速度先减小后增 大,而其速度则是先增大后减小,故选项 C 错误,D 正确。 7. 如图所示,在磁感应强度为 B,范围足够大的水平匀强磁场内,固 定着倾角为 θ 的绝缘斜面,一个质量为 m、电荷量为-q 的带电小物 块以初速度 v0 沿斜面向上运动,小物块与斜面间的动摩擦因数为 μ 。 设滑动
时电荷量不变,在小物块上滑过程中,其加速度大小 a 与时间 t 的关 系图象,可能正确的是( )
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【答案】C 【解析】物体向上运动的过程中合力为,方向沿斜面向下,物体做减 速运动,当速度减小时,合力减小,加速度减小,速度的变化越来越 慢,即合力的变化先快后慢,又因合力大于等于,所以加速度的变化 应为先减小的快后减小的慢,但大于等于某个值,不会逐渐减小到零, 故 C 正确。 8.(多选)在倾角 θ =30°的绝缘斜面上,固定一光滑金属框,宽 l= 0.5 m,接入电动势 E=6 V、内阻 r=0.5 Ω 的电池。垂直框面放置一 根质量 m=0.2 kg 的金属棒 ab,金属棒接入电路的电阻 R0 的阻值为 0.2 Ω ,整个装置放在磁感应强度 B=1.0 T 方向垂直框面向上的匀强 磁场中,调节滑动变阻器 R 的阻值使金属棒静止在框架上如图所示。 (框架的电阻与摩擦不计,框架与金属棒接触良好,g 取 10 m/s2)则下 列说法正确的是( ) A.金属棒受到的安培力的大小为 1 N B.通过金属棒的电流 I 的大小为 2 A C.滑动变阻器 R 接入电路的阻值为 R=3 Ω D.电源的输出功率为 P=10 W 【答案】ABD
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【解析】由左手定则可知安培力方向沿斜面向上,对 ab 棒进行受力分

析,由平衡条件得 F 安=mgsin30°,解得 F 安=1 N,选项 A 正确;

由 F 安=BIl 得,I==2 A,选项 B 正确;由闭合电路的欧姆定律有 I

=,得 R=2.3 Ω ,选项 C 错误;路端电压为 U=E-Ir=5 V,电源的 输出功率为 P=UI=10 W,选项 D 正确。

9.(多选)绝缘光滑斜面与水平面成 α 角,质量为 m、带电荷量为- q(q>0)的小球从斜面上的 h 高度处释放,初速度为 v0(v0>0)、方向与

斜面底边 MN 平行,如图所示,整个装置处在匀强磁场 B 中,磁场方向

平行于斜面向上.如果斜面足够大,且小球能够沿斜面到达底边 MN。

则下列判断正确的是( )

A.小球在斜面做变加速曲线运动

B.小球到达底边 MN 的时间

2h gsin2α

C.匀强磁场磁感应强度的取值范围为 0≤B≤qmvg0

D.匀强磁场磁感应强度的取值范围为 0≤B≤mgcqovs0 θ 【答案】BD 【解析】小球在斜面上运动时,一定受到竖直向下的重力和垂直斜面 向上的洛伦兹力,可能受到垂直斜面向上的弹力;小球能够沿斜面到 达底边 MN,说明垂直斜面方向的合力为 0,洛伦兹力不大于重力垂直 斜面的分力。小球受的合力是重力沿斜面向下的分力,因此小球受的 合力恒定,故小球做匀变速曲线运动,故 A 错误;小球做类平抛运动,
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沿着斜面方向做初速度为零的匀加速直线运动,则小球的加速度 a= gsin α ,再由运动学公式可得=at2,所以小球到达底边 MN 的时间 t =,故 B 正确;小球垂直磁场的方向的速度不变,故洛伦兹力 F=qv0B, 不大于重力垂直于斜面向下的分力 mgcos θ ;也就是 0≤B≤,故 C 错 误,D 正确。
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