高考物理中的最值问题7含答案.docx
- 文档编号:13120852
- 上传时间:2023-06-11
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:328.92KB
高考物理中的最值问题7含答案.docx
《高考物理中的最值问题7含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理中的最值问题7含答案.docx(21页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
高考物理中的最值问题7含答案
高考物理中的磁场、安培力问题
【练习】
1(2017年4月浙江物理选考)如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反大小相等的电流,ab两点位于两导线所在的平面内,则
A.b点的磁感应强度为零
B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
C.cd导线受到的安培力方向向右
D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变
【答案】D
2(多选)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示.a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等.将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,下列说法正确的是()
A.B1=B2<B3
B.B1=B2=B3
C.a、b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b、c处磁场方向垂直于纸面向里
【答案】AC解:
A、B、由题意可知,a点的磁感应强度等于三条通电导线在此处叠加而成,即垂直纸面向外,而b点与a点有相同的情况,有两根相互抵消,则由第三根产生磁场,即为垂直纸面向外,而c点三根导线产生磁场方向相同,所以叠加而成的磁场最强,故A正确,B错误;C、D、由图可知,根据右手螺旋定则可得,a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里,故C正确,B错误.故选:
AC.
3如图,水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环,环面水平,圆环每单位长度的电阻为r,空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下;一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切,切点为棒的中点.棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动,运动过程中棒与圆环接触良好.下列说法正确的是().
A.拉力的大小在运动过程中保持不变
B.棒通过整个圆环所用的时间为
C.棒经过环心时流过棒的电流为
D.棒经过环心时所受安培力的大小为
【答案】D解:
A、棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动,则速度为v=at,因此F=BIL=
,可知在运动过程中棒所受安培力变化,则拉力大小也变化,故A错误;
B、
根据位移公式
,可得时间为
,故B错误;C、当棒运动到环中心时,由于棒将金属细圆环分开的两部分的电阻并联,则电路总电阻为
,速度大小为
,产生感应电动势
,所以产生感应电流大小为
,故C错误;
D、棒经过环心时所受安培力的大小为F=BIL=
,故D正确.故选:
D.
4如图所示条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F表示磁铁对桌面的压力,用f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较( )
AF减小,f=0BF减小,f≠0
CF增大,f=0DF增大,f≠0
【答案】C解:
(1)磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中央上方,所以此处的磁感线是水平的,电流的方向垂直与纸面向里,根据左手定则,导线受磁铁给的“安培力”方向竖直向上,如下图所示:
(2)长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是竖直向下的;
(3)因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力,压力是增大的;因为这两个力的方向都是竖直向下的,所以磁铁不会发生相对运动,也就不会产生摩擦力.
故选:
C.
【同类题】如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在桌正中央偏右的上方固定一根直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流时,则( )
A磁铁对桌面的压力不变
B磁铁对桌面的压力减小
C磁铁相对桌面存在向右的运动趋势
D磁铁相对桌面存在向左的运动趋势
【答案】D解:
以导线为研究对象,由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方,根据牛顿第三定律得知,导线对磁铁的安培力方向斜向左下方,磁铁有向左运动的趋势,受到向右的摩擦力,同时磁铁对地的压力增大.故D正确,ABC错误.
故选:
D.
【同类题】如图所示,放在台秤上的条形磁铁两极未知,为了探明磁铁的极性,在它中央的正上方固定一导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则()
A.如果台秤的示数增大,说明磁铁左端是北极
B.如果台秤的示数增大,说明磁铁右端是北极
C.无论如何台秤的示数都不可能变化
D.以上说法都不正确
【答案】A
5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,指向右边D.与ab边垂直,指向左边
【答案】D解:
试题分析:
先根据右手定则判断各个导线在c点的磁场方向,然后根据平行四边形定则,判断和磁场方向,最后根据左手定则判断安培力方向导线a在c处的磁场方向垂直ac斜向下,b在c处的磁场方向垂直bc斜向上,两者的和磁场方向为竖直向下,根据左手定则可得c点所受安培力方向为与ab边垂直,指向左边,D正确;
6如图所示,一边长为L、底边BC的电阻RBC是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍(RBC=2RAB=2RAC)的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,若通以图示方向的电流,且已知从B端流入的总电流强度为I,则金属框受到的总磁力大小为( )
A0BBILC
BILD2BIL
【答案】B解:
由题意可知,电阻RAB、RAC之间相串联后与RBC并联,由串并联知识,可知,通过BC与从B经过A到C的电流相等,即为
;根据左手定则可知,各段受到的安培力如图所示,
再对正三角形金属框受力分析,并根据力的平行四边形定则,
7如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒,导体棒中的电流I垂直纸面向里,欲使导体棒静止在斜面上,可施加一个平行于纸面的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度为B。
当匀强磁场的方向由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中,下列关于B的大小变化的说法中,正确的是()
A.逐渐增大B.逐渐减小
C.先减小后增大D.先增大后减小
【答案】C解:
对导体棒受力分析,受重力G、支持力FN和安培力FA,三力平衡,合力为零,将支持力FN和安培力FA合成,合力与重力相平衡,如图。
从图中可以看出,安培力FA先变小后变大,由于FA=BIL,其中电流I和导体棒的长度L均不变,故磁感应强度先变小后变大,故选项C正确。
8如图所示,电源电动势3V,内阻不计,导体棒质量60g,长1m,电阻1.5Ω放在两个固定光滑绝缘环上,若已知绝缘环半径0.5m.空间存在竖直向上匀强磁场,B=0.4T。
当开关闭合后,则(sin37。
=0.6)。
A.棒能在某一位置静止,在此位置上棒对每一只环的压力为1N
B.棒从环的底端静止释放能上滑至最高点的高度差是0.2m
C.棒从环的底端静止释放上滑过程中最大动能是0.2J
D.棒从环的底端静止释放上滑过程中速度最大时对两环的压力为1N
【答案】A解:
金属棒受到的安培力为:
N;对金属棒进行受力分析,金属棒受到重力、安培力和两个环的支持力,如图。
因为金属棒静止,根据平衡条件得每个环对棒的支持力
N,选项A错误;由于:
所以:
θ=53°
所以金属棒上升的高度为:
h=2(r-rcosθ)=0.4m,选项B错误;
由动能定理得:
F•Rsinθ-mgR(1-cosθ)=Ekm=
mvm2
代入数据得:
Ekm=0.2J;
m/s
根据牛顿定律:
解得:
FmN=0.9N,故选项C正确,D错误;故选C.
9如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在磁体的正下方有一水平放置的长直导线,当导线通以由左向右的电流时,蹄形磁体的运动情况将是()
A、静止不动
B、向纸外运动
C、N极向纸外转动,S级向纸内转动
D、N极向纸内转动,S级向纸外转动
【答案】C
10(多选)超导是当今高科技的热点.当一块磁体靠近超导体时,超导体会产生强大的电流,对磁体有排斥作用.这种排斥力可以使磁体悬浮于空中,磁悬浮列车就采用了这种技术.关于磁体悬浮,下列说法中正确的是()
(A)超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反
(B)超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相同
(C)超导体对磁体的力与磁体的重力平衡
(D)超导体使磁体处于失重状态
【答案】AC解:
AB、超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反,产生了排斥力,这种排斥力可以使磁体悬浮于空中,A正确B错误;
CD、排斥力可以使磁体悬浮于空中,所以超导体对磁体的力与磁体的重力平衡,C正确D错误;
故选:
AC.
11(浙江2018年11月选考)电流天平是一种测量磁场力的装量,如图所示。
两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上。
当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。
下列说法正确的是()
A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同
B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同
C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力
【答案】A
12如图所示,绝缘细线下面悬挂一质量为m、长为l的导线,导线置于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,当在导线中通以垂直纸面向里的恒定电流I时,绝缘细线偏离竖直方向θ角而静止.现将磁场方向由图示方向沿逆时针方向缓慢转动,转动时保持磁场的大小不变,则在磁场转过90°的过程中,下列说法正确的是( )
A.导线受到的安培力F安逐渐变大
B.绝缘细线受到的拉力Fr逐渐变大
C.绝缘细线与竖直方向的夹角θ先增大后减小
D.导线受到的安培力F安与绝缘细线受到的拉力Fr的合力大小不变,方向随磁场的方向而改变
【答案】B解:
初始状态时,金属棒受重力、拉力和安培力平衡.当磁场方向缓慢地转过90°变为水平向右,知安培力的大小FA=BIL不变,方向由水平向右里变为竖直向下.
根据共点力平衡知,细线向纸面内偏转.因为金属棒受重力、拉力和安培力平衡,重力和安培力的合力于拉力大小等值方向,重力和安培力的大小不变,之间的夹角由90°变为0°,知两个力的合力一直增大,所以拉力一直增大.故B正确,ACD错误.
故选:
B
13如图所示,在一个方向竖直向下的匀强磁场中,用细线悬挂一条水平导线.若磁感应强度为B,导线质量为m,导线在磁场中的长度为L.当水平导线内通有电流I时,细线的拉力大小为( )
A.mg+BILB.mg-BIL
C.
D.
【答案】C
14如图所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知( )
A.B方向垂直纸面向里,大小为(m1-m2)g/NIL
B.B的方向垂直纸面向里,大小为mg/2NIL
C.B的方向垂直纸面向外,大小为(m1-m2)g/NIL
D.B的方向垂直纸面向外,大小为mg/2NIL
【答案】B解:
B的方向垂直纸面向里,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.因为线框也是有质量的,设右边的线框质量为m02,根据平衡有:
NBIL=(m1-m02-m2)g,解得
.故A错误.当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向向下,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以右边应加砝码,有mg=2NBIL,所以
.故B正确.当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,需要在左边加砝码.故C、D错误.故选B.
15如图所示的磁场中,有P、Q两点。
下列说法正确的是()
A.P点的磁感应强度小于Q点的磁感应强度
B.P、Q两点的磁感应强度大小与该点是否有通电导线无关
C.同一小段通电直导线在P、Q两点受到的安培力方向相同,都是P→Q
D.同一小段通电直导线在P点受到的安培力一定大于在Q点受到的安培力
【答案】B解:
A、磁感线的疏密表示磁场的强弱,由图象知P点的磁场比Q点的磁场强,A错误;B、磁感应强度是由磁场本身决定的,与该点是否有通电导线无关.故B正确;C、根据左手定则,通电直导线受到的安培力的方向与磁场的方向垂直,所以它们受到的安培力的方向不能是P→Q,故C错误;D、同一小段通电直导线在在都与磁场的方向垂直的条件下,在P点受到的安培力才能大于在Q点受到的安培力,故D错误;故选B.
16安培的分子环流假设,可用来解释( )
A.两通电导体间有相互作用的原因
B.通电线圈产生磁场的原因
C.永久磁铁产生磁场的原因
D.铁质类物体被磁化而具有磁性的原因
【答案】CD
17两条导线互相垂直,但相隔一小段距离,其中AB固定,电流方向由B到A,CD可自由运动,电流方向由C到D。
当通以图所示方向电流后,CD导线将( )
A.顺时针方向转动,同时靠近AB
B.逆时针方向转动,同时离开AB
C.顺时针方向转动,同时离开AB
D.逆时针方向转动,同时靠近AB
【答案】D
18边长为L的正方形线圈A,通有逆时针方向的恒定电流I,用两根轻质绝缘细线静止地悬挂在水平长直导线MN的正下方h处,如图所示.当导线MN中无电流时,两细绳中张力均为T;当通过MN的电流为I1时,两细绳中张力均减为aT(0<a<1);而当通过MN的电流为I2时,细绳中张力恰好为零.已知长直通电导线周围磁场的磁感应强度B与到导线的距离r成反比(即B=k
,k为常数).由此可知,MN中的电流方向和电流大小之比I1:
I2分别为( )
A.向左,1+aB.向右,1+aC.向左,1-aD.向右,1-a
【答案】C
19电磁轨道炮工作原理如图。
待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触。
电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。
轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比。
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。
现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的方法是()
A.只将轨道长度L变为原来的2倍
B.只将电流I增加至原来的2倍
C.只将弹体质量减至原来的一半
D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变
【答案】BD解:
试题分析:
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用,利用动能定理表示出弹体的出射速度.根据速度的表达式进行求解.
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用,利用动能定理有:
,磁感应强度的大小与I成正比,所以有
,解得:
,只将轨道长度L变为原来的2倍,弹体的出射速度增加至原来的
倍,故A错误;只将电流I增加至原来的2倍,弹体的出射速度增加至原来的2倍,故B正确;只将弹体质量减至原来的一半,弹体的出射速度增加至原来的
倍,故C错误;将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变,弹体的出射速度增加至原来的2倍,故D正确.
20如图,两根长为L、质量为m的导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b被水平固定在与a同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为s.当两棒中均通以电流为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则下列说法正确的是( )
Ab的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向水平向右
Bb的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为
C若使b上移少许,a仍可能保持静止
D若使b下移少许,a仍可能保持静止
【答案】C解:
A、通电导体a处于通电导体b的磁场中,由右手螺旋定则可得通电导体a处于竖直向上的磁场中,故A错误.
B、当导体a处于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,因夹角为45°,则大小
,故B错误,
C、由题意可知,重力和水平向右的磁场力的合力与支持力平衡,当减小b在a处的磁感应强度,则磁场力减小,要使仍平衡,根据受力平衡条件,则可使b上移,即b对a的磁场力斜向上,故C正确;
D、当b竖直向下移动,导体棒间的安培力减小,根据受力平衡条件,当a受力的安培力方向顺时针转动时,只有大小变大才能保持平衡,而安培力在减小,因此不能保持静止,故D错误;
故选:
C
21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.
C.
D.
【答案】B解:
线框接入恒定电压为E1时,对线框受力分析得出:
;当线框接入恒定电压为E2时,对线框受力分析得出:
,联立整理得:
,故B正确,ACD错误.故选:
B.
22如图是磁电式电流表的结构,蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,线圈中a、b两条导线长均为
,通以图示方向的电流I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为B,则()
A.该磁场是匀强磁场B.线圈平面总与磁场方向垂直
C.线圈将逆时针转动D.线圈将顺时针转动
【答案】D解:
试题分析:
该磁场明显不是匀强磁场,匀强磁场应该是一系列平行的磁感线,方向相同,故A错误;由图可知,线圈平面总与磁场方向平行,故B错误;由左手定则可知,a受到的安培力向上,b受到的安培力向下,故线圈顺时针旋转,故C错误D正确.
23如图所示,两个圆形线圈P和Q,悬挂在光滑绝缘杆上,通以方向相同的电流,若
,P、Q受到安培力大小分别为
,则P和Q()
A.相互吸引,
B.相互排斥,
C.相互排斥,
D.相互吸引,
【答案】D解:
试题分析:
两个圆形线圈,电流同向,根据同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,知两线圈相互吸引.根据牛顿第三定律知,因为线圈P对线圈Q的力和线圈Q对线圈P的力大小相等,方向相反,故D正确,
24如图,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有N匝,线圈由粗细均匀、单位长度质量为2克的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平,在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度B的方向与水平线成60°角,线圈中通过的电流为0.1A,要使三条细线上的张力为零,重力加速度g取10m/s2.则磁感应强度B的大小应为()
A.4TB.
TC.0.4
TD.0.4T
【答案】D解:
试题分析:
设圆环的半径为r,则圆环的质量为:
,磁场的水平分量为
,环受到的安培力为:
,由于环所受向上的安培力等于环的重力,则有:
,解得:
,D正确;
25质量为m的金属细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,细杆与导轨间的动摩擦因数为μ,当有电流通过细杆时,细杆恰好静止于导轨上,导轨与细杆处于与纸面平行的匀强磁场中,在如图所示的A、B、C、D四个选项中,细杆与导轨的摩擦力一定不为零的是
A.
B.
C.
D.
【答案】AC解:
A中通电细杆受竖直向下的重力、水平向左的安培力和垂直于斜面向上的支持力,可知这三个力的合力不可能等于0,通电细杆一定受摩擦力.故A正确.
B中通电细杆受竖直向下的重力、竖直向上的安培力和垂直于斜面向上的支持力,若通电细杆受的重力与所受的竖直向上的安培力相等,通电细杆不受摩擦力.若重力大于安培力,则受重力、支持力,安培力、摩擦力.所以通电细杆可能受摩擦力,可能不受摩擦力.故B错误.C图通电细杆受竖直向下的重力、竖直向下的安培力和垂直于斜面向上的支持力,这三个力的合力不可能等于0,所以通电细杆若要处于平衡,一定受沿斜面向上的摩擦力.故C正确.D图通电细杆受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的支持力,这三个力的合力可能等于0,所以通电细杆若要处于平衡,不一定受沿斜面向上的摩擦力.故D错误.故选:
AC.
26(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示,矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。
将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。
为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将()
A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉
B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉
C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉
【答案】AD解:
若将左、右转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉,线圈的上、下两边受安培力而使线圈转动,在前一周上、下两边所受的安培力均做正功,转过一周后上、下两边受到的安培力开始做负功,使线圈速度减小至零,然后反向转回来,最终摆动,B项错误;若将左转轴上侧的绝缘漆刮掉,且右转轴下侧的绝缘漆刮掉,电路不能接通,C项错误;若将左转轴下侧或上、下两侧的绝缘漆都刮掉,且右转轴下侧的绝缘漆刮掉,线圈的上、下两边受安培力均做正功而使线圈转动,转过一周后电路不能接通,由于惯性,线圈能继续按原方向转动,转过一周后上、下两边受到的安培力再做正功使线圈继续转动,A、D两项正确。
27如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度,下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长NM相等,将它们分别挂在天平的右臂下方,线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态,若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是:
()
【答案】A
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考 物理 中的 问题 答案
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)