2021届高考物理二轮复习-提升指导与精练16-磁场-安培力.doc
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1、2021届高考物理二轮复习 提升指导与精练16 磁场 安培力2021届高考物理二轮复习 提升指导与精练16 磁场 安培力年级:姓名:- 10 -磁场 安培力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、电流的磁场及安培定则的应用。2注意要点:分析安培力时,要注意将立体图转化为平面图。例1(2019全国I卷17)如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为()A2F B1.5F C0.5F D0【考题解读】本
2、题考查安培力及考生应用数学知识解决物理问题的能力,体现了核心素养中的模型建构要素。【解析】设三根相同的导体棒的电阻均为R,长度均为l,其中ML和LN为串联关系,总电阻为2R。由并联电路特点可知,通过MN的电流为通过ML和LN中的电流的两倍,若MN受到的安培力FBIl,则ML和LN受到的安培力的合力F1BIl,MN受到的安培力与ML和LN受到的安培力的合力的方向相同,故线框受到的安培力为F合FF11.5F,故选B。【答案】B例2(2018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
3、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B0和B0,方向也垂直于纸面向外。则()A流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0B流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0【考题解读】磁场强度是矢量,对于此题来说,a、b两点的磁场强度是由三个磁场的叠加形成,先根据右手定则判断导线在a、b两点产生的磁场方向,再利用矢量叠加来求解即可。【解析】由对称性可知,流经L1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等,设为B1,流经L2的电
4、流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反,设其大小为B2,由磁场叠加原理有B0B1B2B0,B0B1B2B0,联立解得B1B0,B2B0,所以A、C正确。【答案】AC提分训练1如图所示,在直角三角形acd中,a60,三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b、c三点,其中b为ac的中点三根导线中的电流大小分别为I、2I、3I,方向均垂直纸面向里。通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B,其中I表示电流强度,r表示该点到导线的距离,k为常数。已知a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0,则d点的磁感应强度大小为()AB0 B2B0CB0 D4B0【答案】D【解析】设直角三角形的ad
5、边长为r,则ac边长为2r,根据直导线产生的磁感应强度公式可得a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0k,由安培定则知方向水平向左;同理有c点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B1kB0,方向竖直向下;b点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B2k2B0,方向垂直于bd斜向左下方;如图所示,因tan 60,可知B1和B0的合磁感应强度沿B2的方向,故d点的磁感应强度大小为B合B24B0,方向垂直于bd斜向左下方,故选D。2如图,光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒,空间有垂直斜面向上的匀强磁场B,导体棒处于静止状态现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向,为了使导体棒始终保持静止状态,
6、匀强磁场的磁感应强度应同步()A增大 B减小C先增大,后减小 D先减小,后增大【答案】A【解析】对导体棒进行受力分析如图,当磁场方向缓慢旋转到水平方向,安培力方向缓慢从图示位置转到竖直向上,因为初始时刻安培力沿斜面向上,与支持力方向垂直,最小,所以安培力一直变大,而安培力F安BIL,所以磁场一直增大,B、C、D错误,A正确。3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
7、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F1F2,则磁感应强度B的大小为()AB BBCB DB【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F1mgBL;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F2mgBL;联立解得B,选项B正确。4(多选)如图所示,两根通电直导线用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O、O两点,已知OO连线水平,导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为,保持导线中的电流大小和方向不变,在导线所在空间加上匀强磁场后,绝缘细线与竖直方向的
8、夹角均变小,则所加磁场的方向可能沿()Az轴正向 Bz轴负向Cy轴正向 Dy轴负向【答案】AB【解析】由于两条导线相互排斥,电流方向相反。因导线电流方向不确定,若磁场方向沿z轴正向或负向,导线受磁场力沿水平方向,细线与水平方向夹角可能减小,故A、B正确;若磁场方向沿y轴正向或负向,由于两根导线电流异向,安培力一个向上、一个向下,它们的角度一个增大、一个减小,故C、D错误。5如图所示,两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中,O为M、N连线中点,连线上a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围某点产生的磁场的磁感应强度Bk,式中k是常数、I是导线
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