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2012高考物理 第8章第2讲 磁场对电流的作用课后限时作业 新人教版磁场对电流的作用课后限时作业(三十四)(时间:30分钟 满分:60分)一、选择题(每小题5分,共25分)1用互相垂直的坐标轴分别表示通电直导线在匀强磁场中受力时,I、B、F三者的方向关系,如图所示,不正确的是 ( )【解析】由左手定则可判定B、C、D均正确,A中F方向应向下.【答案】A2图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里.在开关S接通后,导线D所受磁场力的方向是( )A.向上 B.向下C.向左 D.向右【答案】A3通电导体细棒放在倾斜的金属导轨上,接成如右图所示的闭合电路,细棒恰好在导轨上静止.下图中的四个侧视图中已标出了细棒所处的匀强磁场的方向,其中细棒与导轨之间摩擦力可能为零的图是 ( ) 【解析】如果细棒与导轨间没有摩擦力,则细棒处于平衡状态,对选项中四图进行受力分析.可知,只有C图可能处于平衡状态.【答案】C4一段通电直导线,长度为l,电流为I,放在同一个匀强磁场中,导线和磁场的相对位置如图所示的四种情况,通电导线所受到的安培力的大小情况将是( )A.(c)和(d)的情况下,导线所受到的安培力都大于(a)的情况B.(b)的情况下,导线不受力C.(b)、(c)的情况下,导线都不受力D.(a)、(b)、(d)的情况下,导线所受安培力大小都相等【解析】(b)的情况下,由于I与B同向,通电导线没受到安培力作用.(a)、(c)、(d)三种情况下,F、I与B三者大小不变且方向总是相互垂直的,所以F的大小相同.【答案】B5如图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、磁感应强度B=1 T的匀强磁场中,CO间距为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CO B.电流方向OCC.电流大小为1 A D.电流大小为0.5 A【解析】若闸刀开关能跳开,则必须受到方向向左的安培力的作用,磁场方向垂直纸面向里,则电流方向OC.安培力大小F=BIL=0.2 N,则I= A=2 A,只有B正确.【答案】B二、非选择题(共35分)66分)将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1 T,试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向.【解析】由左手定则和安培力的计算公式得:(1)因导线与磁感线平行,所以安培力为零;(2)由左手定则知:安培力方向垂直导线水平向右,大小F=BIL=10.10.2 N=0.02 N;(3)磁场方向与电流方向仍是垂直的,由左手定则知:安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上,大小F=BIL=0.02 N.【答案】(1)0 (2)0.02 N,方向垂直导线水平向右 (3)0.02 N,方向在纸面内垂直导线斜向上7(14分)如图所示,有一电阻不计,质量为m的金属棒ab可在两条轨道上滑动,轨道宽为L,轨道平面与水平面间夹角为,置于垂直轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.金属棒与轨道间的最大静摩擦力为重力的k倍,回路中电源电动势为E,内阻不计,轨道电阻也不计.问:滑动变阻器调节在什么阻值范围内,金属棒恰能静止在轨道上?【解析】金属棒静止在斜面上,相对运动的趋势不确定,当滑动变阻器的阻值小时,电路中电流大,金属棒有沿斜面向上的运动趋势,反之有向下的运动趋势.假设金属棒刚要向下滑时,静摩擦力达最大值.选金属棒ab为研究对象,进行受力分析,沿轨道方向列平衡方程如下:BI1L=mgsin-kmg,I1=,R1=,若金属棒刚要向上滑时,同理可得:BI2L=mgsin+kmg,I2=,R2=,所以金属棒的电阻应满足:R.【答案】R8(15分)如图所示,电源电动势E=2.4 V,内阻r=0.4 ,电阻R2=0.2 ,CD、EF为竖直平面内的两条平行导轨,处在水平方向的匀强磁场中,其电阻忽略不计.又知ab为金属棒,m=5 g,L=25 cm,电阻R1=0.2 ,且可在光滑轨道上自由滑动,滑动时保持水平,求:(1)S断开、ab保持静止时B的大小.(2)S接通瞬间金属棒的加速度(g取10 m/s2).【解析】S断开时,ab与电源构成闭合回路,由闭合电路的欧姆定律得I= =4 A.ab棒静止,由平衡条件得F安=mg,其中安培力F安=BIL,所以磁感应强度的大小B=mg/IL= T=510-2 T.(2)S接通瞬间,ab棒与R2并联分流,其并联电阻R并= = =0.1 ,故电路中的总电流I总= = A=4.8 A.由R1=R2=0.2 可知,此时流过R1的电流I=I总=4.8 A=2.4 A,所以,此时ab棒所受安培力F安=BIL=510-22.40.25 N=310-2N.由牛顿第二定律得mg-F安=ma,所以,此时加速度a= =m/s2=4 m/s2.【答案】(1)510-2 T (2)4 m/s2- 4 - / 4
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