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2019-2020年高中物理 磁場對電流的作用同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3 1．均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置于磁感強度為B的水平勻強磁場上方h處。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時，有（ ） A.感應(yīng)電流的方向為a→b→c→d→a B.cd兩點間的電勢差大小為 C.ab邊消耗的電功率為 D.若此時線框加速度恰好為零，線框下落的高度應(yīng)為 2．如圖所示，abcd是由粗細(xì)均勻的電阻絲制成的長方形線框，導(dǎo)體棒MN有電阻，可在ad邊與bf邊上無摩擦滑動，且接觸良好，線框處于垂直紙面向里的勻強磁場中．當(dāng)MN棒由靠ab邊處向cd邊勻速移動的過程中，下列說法中正確的是 （ ） A．MN棒中電流先減小后增大 B．MN棒兩端電壓先增大后減小 C．MN棒上拉力的功率先增大后減小 D．矩形線框中消耗的電功率先減小后增大 3．在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖。過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向 （ ） A.與ab邊平行，豎直向上 B.與ab邊平行，豎直向下 C.與ab邊垂直，指向左邊 D.與ab邊垂直，指向右邊 4．如圖，兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)體棒AB、CD與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，CD固定，AB可以自由滑動。通有恒定電流I的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠導(dǎo)軌固定。當(dāng)AB在平行于導(dǎo)軌的外力F作用下向右勻速運動時，下列說法中正確的是 A．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是D→C B．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→D C．電流I對導(dǎo)體棒CD的安培力向左 D．外力F須逐漸減小 5．如圖所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上的磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中．一質(zhì)量為m（質(zhì)量分布均勻）的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ。當(dāng)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運動距離l時，速度恰好達(dá)到最大（運動過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直）．設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度大小為g。則此過程 A．桿的速度最大值為 B．流過電阻R的電荷量為 C．恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量 D．恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量 6．將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合電路，并固定在水平面（紙面）內(nèi)，回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場Ⅰ中。回路的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是（ ） 7．如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為，質(zhì)量為的直導(dǎo)體棒．在導(dǎo)體棒中的電流垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小和方向正確的是 A.，方向垂直斜面向上 B. ，方向豎直向上 C. ，方向垂直斜面向下 D.，方向豎直向下 8．如圖，導(dǎo)線ab、cd跨接在電阻不計，足夠長光滑的導(dǎo)軌上，ab的電阻為2R，cd電阻為R，整個裝置放置于勻強磁場中。當(dāng)cd在外力F1作用下，勻速向右運動時，ab在外力F2的作用下保持靜止。則F1、F2及兩導(dǎo)線的端電壓Uab、Ucd的關(guān)系為 a b c d F1 F2 × × × × × × × × A．F1>F2 B．F1=F2 C．Uab>Ucd D．Uab=Ucd 9．兩根相互靠近的長直導(dǎo)線1、2中通有相同的電流，相互作用力為F．若在兩根導(dǎo)線所在空間內(nèi)加一勻強磁場后，導(dǎo)線2所受安培力的合力恰好為零．則所加磁場的方向是（ ） A.垂直紙面向里 B.垂直紙面向外 C.垂直導(dǎo)線向右 D.垂直導(dǎo)線向左 10．如圖所示，“U”形金屬框架固定在水平面上，處于豎直向下的勻強磁場中。ab棒以水平初速度v0向右運動，下列說法正確的是 v0 A．a(chǎn)b棒做勻減速運動 B．回路中電流均勻減小 C．a(chǎn)點電勢比b點電勢低 D．a(chǎn)b棒受到水平向左的安培力 11．如圖所示，一根長度L的直導(dǎo)體棒中通以大小為I的電流，靜止放在導(dǎo)軌上，垂直于導(dǎo)體棒的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，B的方向與豎直方向成θ角。下列說法中正確的是 A．導(dǎo)體棒受到磁場力大小為BLIsinθ B．導(dǎo)體棒對軌道壓力大小為 C．導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌摩擦力為 D．導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌摩擦力為BLIcosθ 12．矩形導(dǎo)線框abcd放在分布均勻的磁場中，磁場區(qū)域足夠大，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，如圖（甲）所示。在外力控制下線框處于靜止?fàn)顟B(tài)。磁感應(yīng)強度B隨時間變化的圖象如圖（乙）所示，t=0時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里。在0~4s時間內(nèi)，導(dǎo)線框ad邊所受安培力隨時間變化的圖象（規(guī)定向左為安培力正方向）應(yīng)該是下圖中的（ ） 13．如圖甲所示，導(dǎo)線MN和矩形線圈abcd共面且均固定。在MN中通以圖乙所示的電流（電流正方向為M指向N），則在0——T時間內(nèi) A．線圈感應(yīng)電流方向始終為abcda B. 線圈感應(yīng)電流方向始先abcda后adcba C．a(chǎn)b邊始終不受安培力作用 D．bc邊受安培力方向先右后左 14．如圖所示，把長為0.4m的導(dǎo)體棒置于豎直向下的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T，導(dǎo)體棒與磁場方向垂直，棒中通有電流0.8A，則導(dǎo)體棒所受安培力的大小和方向分別為 A．0.16N，豎直向下 B．0.16N，垂直紙面水平向里 C．0.25N，豎直向下 B．0.25N，垂直紙面水平向外 15．如圖所示，直導(dǎo)線處于足夠大的勻強磁場中，與磁感線成θ=30°角，導(dǎo)線中通過的電流為I，為了增大導(dǎo)線所受的安培力，下列四種方法，可行的是 A．增大電流I B．增加直導(dǎo)線的截面積 C．使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)30° D．使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)60° 16．下列說法中正確的是（ ） A.由B=F/IL可知，磁感應(yīng)強度B與一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場力成正比 B.一小段通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場方向 C.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力，該處磁感應(yīng)強度一定為零 D.磁感應(yīng)強度為零的地方，一小段通電導(dǎo)線在該處不受磁場力 17．如圖所示，在勻強磁場區(qū)域中有一光滑斜面體，在斜面體上放了一根長為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)線，當(dāng)通以如圖方向的電流后，導(dǎo)線恰好能保持靜止，則磁感應(yīng)強度B滿足（ ） A. ，方向水平向左 B. ，方向垂直紙面向外 C. ，方向沿斜面向上 D. ，方向豎直向下 18．如圖所示，一個邊長為2L的等腰直角三角形ABC區(qū)域內(nèi)，有垂直紙面向里的勻強磁場，其左側(cè)有一個用金屬絲制成的邊長為L的正方形線框abcd，線框以水平速度v勻速通過整個勻強磁場區(qū)域，設(shè)電流逆時針方向為正．則在線框通過磁場的過程中，線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的規(guī)律正確的是 A B C D 19．如圖所示，左端接有阻值為R的電阻。一質(zhì)量m，長度L的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，棒的電阻為r，整個裝置置于豎直向上的如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌（電阻不計）固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌足夠長且間距為L勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始做加速運動。若保持外力的功率P不變，經(jīng)過時間t導(dǎo)體棒最終做勻速運動。求： （1）導(dǎo)體棒勻速運動時的速度； （2）t時間內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱。 20．（19分）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的夾角α=30°，導(dǎo)軌間距為l = 0．50m，金屬桿ab、cd的質(zhì)量均為m=1．0kg，電阻均為r = 0．10Ω，垂直于導(dǎo)軌水平放置．整個裝置處于勻強磁場中，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強度B = 2．0T．用平行于導(dǎo)軌方向的拉力拉著ab桿沿軌道以某一速度勻速上升時，cd桿保持靜止．不計導(dǎo)軌的電阻，導(dǎo)軌和桿ab、cd之間是光滑的，重力加速度g =10m/s2．求： （1）回路中感應(yīng)電流I的大小． （2）拉力做功的功率． （3）若某時刻將cd桿固定，同時將ab桿上拉力F增大至原來的2倍，求當(dāng)ab桿速度v1=2m/s時桿的加速度和回路電功率P1 參考答案 1．BCD 【解析】 試題分析:當(dāng)cd邊剛進(jìn)去磁場時應(yīng)切割磁感線，則必將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于線圈閉合，故一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)安培力做負(fù)功的原則，則安培力必定豎直向上，根據(jù)左手定則可知電流必定沿著逆時針方向。也可這樣判斷，當(dāng)cd進(jìn)入磁場的時候穿過線圈的磁通量增大，故感應(yīng)磁場必定為出來的，根據(jù)右手螺旋定則可知電流方向為逆時針。故A錯誤。當(dāng)cd邊剛好進(jìn)入磁場的時候，整個線框下降了h的高度，由動能定律可知：，故cd邊剛剛進(jìn)入時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為，而cd兩端的電勢差就相當(dāng)于外電壓，而金屬框的電阻為R則可認(rèn)為外電阻為R,故外電壓U=E=，故B正確。消耗功率可用,故C正確。線框加速度剛好為0時有,D正確。 考點：受力分析 動生電動勢的計算 2．AB 【解析】 試題分析：當(dāng)導(dǎo)體棒向右運動過程中，abNM的電阻先小于cdMN的電阻，到中間位置等于cdMN的電阻，然后小于cdMN的電阻，所以路端總電阻先增大后減小，在中間位置時電阻最大，根據(jù)公式可得導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢恒定不變，根據(jù)閉合回路歐姆定律可得，電路中總電阻先增大后減小，故電流先減小后增大，根據(jù)閉合回路歐姆定律可得路端電壓和外電路電阻成正比，故路端電壓即導(dǎo)體棒兩端的電壓先增大后減小，故AB正確；因為導(dǎo)體棒做勻速運動，所以拉力的功率等于電路電功率，即根據(jù)公式可得拉力的功率先減小后增大，C錯誤；當(dāng)電路中外電路電阻等于電源內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大，故有消耗的電功率先增大后減小，故D錯誤。 考點：考查了導(dǎo)體切割磁感線運動 3．C 【解析】 試題分析：根據(jù)安培定則可得a導(dǎo)線在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直ac指向左下，導(dǎo)線b在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直bc指向右下，合磁場方向豎直向下，根據(jù)左手定則導(dǎo)線c受到的安培力方向與ab邊垂直，指向左邊，故C正確 考點：考查了安培定則，安培力 4．BCD 【解析】根據(jù)右手定則判斷可知，AB切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為B→A，AB與CD組成閉合回路，導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→D，選項A錯誤， B正確；由左手定則判斷可知，CD棒受到安培力作用的方向向左，選項C正確；由及知，當(dāng)B逐漸變小時F亦逐漸變小，選項D正確。 考點：本題旨在考查法拉第電磁感應(yīng)定律。 5．BD 【解析】 試題分析：導(dǎo)體棒為研究對象，導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力、水平向左的恒力、水平向右的摩擦力和安培力，速度恰好達(dá)到最大時，向左恒力與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項錯誤；根據(jù)公式，流過電阻R的電荷量為，所以B項正確；根據(jù)對桿的運動過程應(yīng)用動能定理：，因為安培力做負(fù)功，恒力F做的功與摩擦力做的功之和大于桿動能的變化量，所以C項錯誤；摩擦力也是在做負(fù)功，恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量，所以D項正確。 考點：本題考查了電磁感應(yīng)電路問題和功能關(guān)系 6．B 【解析】 試題分析：在0到T/4時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度均勻減小，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定，由楞次定律可判斷出為順時針方向。由左手定則可判斷出ab邊受到的安培力方向為水平向左。同理可判斷出其它時間段的安培力方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是B。 考點：法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、左手定則. 7．AB 【解析】 試題分析：若外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向垂直斜面向上，則沿斜面向上的安培力、支持力與重力處于平衡狀態(tài)，則大小BIL=mgsin，解得；故A正確；若外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向豎直向上，則水平向右的安培力、支持力與重力處于平衡狀態(tài)，則BIL=mgtan，解得；故B正確；若外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向垂直斜面向下，則安培力沿斜面向下，導(dǎo)體棒不能平衡，選項C錯誤；若外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向豎直向下，則安培力水平向左，導(dǎo)體棒不能平衡，選項D錯誤；故選AB. 考點：安培力、左手定則、物體的平衡. 8．BD 【解析】 試題分析：因cd勻速運動，故F1=F安，而ab靜止，則F2=F安，所以F1=F2，選項A錯誤，B正確；由于導(dǎo)軌無電阻，故ac兩點電勢相等，bd兩點電勢相等，所以Uab=Ucd，故選項C錯誤，D正確；故選BD. 考點：物體的平衡、安培力、電勢差. 9．B 【解析】 試題分析：根據(jù)右手定則可判斷導(dǎo)線1在導(dǎo)線2處產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，所以若使導(dǎo)線2所受安培力的合力恰好為零，即導(dǎo)線2處磁感應(yīng)強度為零，需加垂直紙面向外的磁場，故A.C、D錯誤；B正確。 考點：本題考查安培定則 10．D 【解析】 試題分析：當(dāng)棒向右運動時，切割磁感線，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流通過棒時又會受到安培力的作用，使得棒做減速運動，因為棒受到的安培力大小為F=，故安培力的大小與速度有關(guān)，速度減小時，安培力也減小，故棒的加速也會減小，所以棒做變減速運動，選項A錯誤；由于回路中的電流與速度的大小有關(guān)，速度的減小不是均勻的，故回路中電流的減小也不是均勻的，選項B錯誤；由右手定則可知，棒中電流的方向由b到a，故a點電勢比b點電勢高，選項C錯誤；再由左手定則可知ab棒受到水平向左的安培力，故選項D正確。 考點：感應(yīng)電動勢，安培力，牛頓第二定律。 11．BD 【解析】 試題分析：導(dǎo)體棒受到磁場力大小為BLI，選項A錯誤；因為安培力的方向垂直B以及I的方向斜向右上方，故導(dǎo)體棒對軌道壓力大小為，選項B正確；因為導(dǎo)體靜止，處于平衡狀態(tài)，故所受的摩擦力等于安培力的水平分量，即導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌摩擦力為BLIcosθ，選項D正確；故選BD. 考點：安培力；物體的平衡. 12．D 【解析】 試題分析：設(shè)乙圖中的圖像斜率為k，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=S=kS，，感應(yīng)電流I==，ab邊受到安培力FB=BIL=，0～1s內(nèi)，B逐漸減小，安培力逐漸減小，選項A、B錯誤；0～1s內(nèi)，穿過線框的磁通量減小，根據(jù)楞次定律“增縮減擴”，線框有擴張趨勢，即ad邊受到安培力水平向左為正方向，大小逐漸減?。?s～2s內(nèi)，穿過線框的磁通量增大，線框有縮小趨勢，即ad邊受到安培力水平向右為負(fù)方向，選項C錯誤、D正確。 考點：楞次定律、安培力 13．AD 【解析】 試題分析：時間內(nèi)，電流方向，根據(jù)右手定則，線框所在平面產(chǎn)生垂直平面向里的磁場，隨電流逐漸減小，磁場減弱，根據(jù)楞次定律增反減同，線框的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直平面向里的磁場，感應(yīng)電流方向為順時針方向即abcda，根據(jù)左手定則，ab邊受力豎直向上，選項C錯。bc邊受安培力水平向右。，電流變?yōu)樨?fù)向，即根據(jù)右手定則，線框所在平面產(chǎn)生垂直平面向外的磁場，隨電流增大，磁場增強，根據(jù)楞次定律增反減同，線框的感應(yīng)電流產(chǎn)生垂直平面向里的磁場，感應(yīng)電流方向為順時針方向即abcda，選項A對B錯。bc邊受安培力水平向左，選項D對。 考點：楞次定律 14．B 【解析】 試題分析：電流的方向與磁場方向垂直，根據(jù)左手定則導(dǎo)體棒所受安培力的方向垂直紙面水平向里，安培力的大小F=BIL，代入數(shù)據(jù)得：F=0.16N，故選B。 考點：安培力 15．AD 【解析】 試題分析：安培力的大小F=BILsin，為導(dǎo)線與磁場方向的夾角。由公式F=BILsin30°，當(dāng)增大電流時，可增大通電導(dǎo)線所受的磁場力，故A正確；由公式F=BILsin30°，當(dāng)增加直導(dǎo)線的截面積時，不會影響通電導(dǎo)線所受的磁場力，故B錯誤；當(dāng)使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)30°時，雖導(dǎo)線長度沒有變化，但導(dǎo)致導(dǎo)線與磁場平行，變?yōu)?，則所受磁場力變?yōu)?，變小，故C錯誤；當(dāng)使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)60°時，雖導(dǎo)線長度沒有變化，由公式F=BILsin30°，則所受磁場力變大，故D正確；故選：AD 考點：安培力 16．D 【解析】 試題分析：磁感應(yīng)強度B只與磁場本身有關(guān)，與通電直導(dǎo)線受到的磁場力無關(guān)，A錯誤；通電導(dǎo)線所受磁場力的方向與磁感應(yīng)強度和電流組成的平面垂直，B錯誤；如果通電導(dǎo)線與磁感應(yīng)強度方向垂直，則不受磁場力，但該處磁感應(yīng)強度不一定為零，C錯誤；磁感應(yīng)強度為零的地方，通電導(dǎo)線一定不受磁場力，D正確。故選D。 考點：安培力 17．AD 【解析】 試題分析：磁場方向水平向左時，安培力豎直向上，與重力平衡，mg=BIL，，A正確；方向垂直紙面向外，電流方向與磁場方向平行，不受安培力，導(dǎo)線不可能靜止，B錯誤；磁場方向沿斜面向上時，安培力垂直斜面向上，導(dǎo)線不可能靜止，C錯誤；磁場方向豎直向下時，安培力水平向左，導(dǎo)體棒還受到重力和支持力，根據(jù)平衡條件和安培力公式，有mgtanα=BIL，解得，故D正確。故選AD。 考點：安培力，共點力平衡 18．B 【解析】 試題分析：線框開始進(jìn)入磁場運動L的過程中，只有邊bd切割磁感線，由知，感應(yīng)電動勢不變，感應(yīng)電流不變，再由右手定則知，感應(yīng)電流的方向為逆時針，故可以排除選項A，前進(jìn)L后，bd邊開始出磁場，邊ac開始進(jìn)入磁場，回路中的感應(yīng)電動勢為邊ac產(chǎn)生的電動勢減去在bd邊在磁場中產(chǎn)生的電動勢，隨著線框的運動回路中電動勢逐漸增大，電流逐漸增大，方向為負(fù)方向；當(dāng)再前進(jìn)L時，邊bd完全出磁場，ac邊也開始出磁場，有效切割長度逐漸減小，電流方向不變，故B正確，C、D錯誤。 考點：法拉第電磁感應(yīng)電律 右手定則 19．（1） （2） 【解析】 試題分析：（1）對MN，達(dá)到最終狀態(tài)時: 解得： （2）依題意： 解得： 考點：力和運動的關(guān)系 能量守恒 20．（1）5A；（2）10W；（3）20W。 【解析】 試題分析：（1）cd桿保持靜止有：mgsinα=IlB （2分） 得到 （2分） （2）ab桿勻速上升，拉力F=mgsinα+IlB=2mgsinα=10N （2分） ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢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）當(dāng)F=20N， ab桿速度v1時，產(chǎn)生的電動勢 E=Blv1=2V （1分） =10N （2分） 由牛頓第二定律 （2分） 得到 a=5m/s2 （1分） 回路電功率P1= （2分） 考點：電磁感應(yīng)，牛頓第二定律，功率。