創(chuàng)新演練大沖關(guān)(時間45分鐘，滿分100分)一、選擇題(本題包括9小題，每小題6分，共54分．每小題只有一個選項正確)1．下列說法中正確的是()A．電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度不一定為零B．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強度一定為零C．表征電場中某點電場的強弱，是把一個檢驗電荷放在該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值D．表征磁場中某點磁場的強弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值解析：電場和磁場有一個明顯的區(qū)別是：電場對放入其中的電荷有力的作用，磁場對通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此A、B錯．同理根據(jù)電場強度的定義式E＝F/q可知C答案正確．而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強度則應(yīng)有明確的說明，即B＝eq\f(F,IL)中I和B的方向必須垂直，故D錯．答案：C2．(·上海高考)如圖1所示，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，當在該導(dǎo)線中通以電流強度為I的電流時，V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl解析：V形導(dǎo)線通入電流I時每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力F＝BIl，答案為C.解答本題也可用等效長度法，V形導(dǎo)線的有效長度為l，所受安培力為BIl，C正確．答案：C3．磁場中某區(qū)域的磁感線，如圖2所示，則()A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba>BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba<BbC．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大圖2D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小解析：磁感線的疏密反映了磁感應(yīng)強度的大小，故B對A錯．通電導(dǎo)線在磁場中的受力不僅和磁場強弱、電流大小、導(dǎo)線長度有關(guān)，還和放置在磁場中的方式有關(guān)，當磁場和電流垂直時，最大，故C、D錯．答案：B4．(·巢湖模擬)如圖3所示，在豎直向上的勻強磁場中，水平放置著一根長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中()A．a(chǎn)、b兩點磁感應(yīng)強度相同B．c、d兩點磁感應(yīng)強度相同圖3C．a(chǎn)點磁感應(yīng)強度最大D．b點磁感應(yīng)強度最大解析：磁感應(yīng)強度是矢量，根據(jù)安培定則可確定直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在a、b、c、d四點磁感應(yīng)強度的方向．根據(jù)矢量合成法則，可得A、B、C錯誤，D正確．答案：D5．如圖4所示，一弓形線圈通以逆時針電流，在其圓弧的圓心處，垂直于紙面放一直導(dǎo)線，當直導(dǎo)線通有指向紙內(nèi)的電流時，線圈將()A．a(chǎn)端向紙內(nèi)、b端向紙外轉(zhuǎn)動，且靠近導(dǎo)線B．a(chǎn)端向紙內(nèi)、b端向紙外轉(zhuǎn)動，且遠離導(dǎo)線圖4C．b端向紙內(nèi)、a端向紙外轉(zhuǎn)動，且靠近導(dǎo)線D．b端向紙內(nèi)、a端向紙外轉(zhuǎn)動，且遠離導(dǎo)線解析：弓形通電線圈圓弧部分不受磁場力，直線部分上半部受磁場力指向紙內(nèi)，下半部分受磁場力指向紙外，導(dǎo)致線圈轉(zhuǎn)動．當轉(zhuǎn)到弓形線圈平面與直導(dǎo)線趨于平行時，由于直線電流的磁場隨著離開導(dǎo)線距離的增加而減弱，線圈直線部分所受安培力大于圓弧部分，因此線圈受直導(dǎo)線的吸引而靠近導(dǎo)線．故A項正確．答案：A6．如圖5甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩導(dǎo)軌間存在著豎直磁場，取垂直于紙面向里的方向為磁感應(yīng)強度的正方向，當t＝0時導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是()圖5①在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上做往復(fù)運動②在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運動③在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減?、茉谧畛醯陌雮€周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：由安培力的表達式F＝BIL結(jié)合圖乙可知，安培力F在一個周期內(nèi)隨磁感應(yīng)強度B的變化而變化，在前eq\f(1,4)周期內(nèi)，安培力F方向不變，大小變小，加速度方向不變，大小變小，由于初速度為零，所以在水平方向上做變加速直線運動；在eq\f(1,4)周期到eq\f(1,2)周期內(nèi)，磁場方向改變，安培力方向改變，由小變大，加速度方向改變，由小變大，速度減小，至eq\f(1,2)周期時速度減小到零，所以④正確，③錯；而后在eq\f(1,2)周期到eq\f(3,4)周期內(nèi)，MN反向加速，在一個周期結(jié)束時又回到原來的位置，所以①正確，②錯．答案：B7．如圖6所示，質(zhì)量為m的回形針系在細線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時細線與豎直方向的夾角為θ，則下列說法中正確的是()A．回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小為mgtanθB．回形針靜止時受到的細線的拉力大小為eq\f(mg,cosθ)圖6C．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了．原因是回形針加熱后，分子電流取向變得無序了D．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了．原因是回形針加熱后，分子電流消失了解析：對回形針進行受力分析可知回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小和方向都不確定，細線拉力大小也不能確定，A、B錯誤；對回形針加熱，回形針不被吸引是因為分子電流取向變得無序了，所以C項正確，D錯誤．答案：C8．磁鐵放久了，其磁性將變?nèi)?，為了保持其磁性，我們需要給磁鐵充磁，充磁的方式有兩種．圖7甲是將條形磁鐵穿在通電螺線管中，圖乙是將條形磁鐵夾在電磁鐵之間，a、b和c、d接直流電源，下列接線正確的是()圖7A．a(chǎn)接電源正極，b接電源負極，c接電源正極，d接電源負極B．a(chǎn)接電源正極，b接電源負極，c接電源負極，d接電源正極C．a(chǎn)接電源負極，b接電源正極，c接電源正極，d接電源負極D．a(chǎn)接電源負極，b接電源正極，c接電源負極，d接電源正極解析：充磁時，應(yīng)使外加磁場方向與磁鐵的磁場方向相同，甲圖中，因磁鐵在螺線管內(nèi)部，應(yīng)使螺線管內(nèi)部磁感線方向從右向左，由安培定則可判定，a接電源正極，b接電源負極；乙圖中，同理可知，右端為螺線管N極，左端為S極，由安培定則可判定c接電源負極，d接電源正極，故B對．答案：B9．在北京地區(qū)進行如下實驗：一個可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的小磁針，在地磁場作用下保持靜止，一根直導(dǎo)線位于小磁針的北方，豎直放置，且通有豎直向上的電流，已知地磁場的水平分量為B1，長直導(dǎo)線的電流形成的磁場在小磁針處的磁感應(yīng)強度為B0，則小磁針的N極將()A．向西偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B1,B0)B．向西偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B0,B1)C．向東偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B1,B0)D．向東偏轉(zhuǎn)角度θ＝arctaneq\f(B0,B1)解析：地磁場是從地磁北極到地磁南極，北京在北半球，B1為地磁場水平分量指向地理北極，通電導(dǎo)線在小磁針處的磁場方向指向正東方向，未放入通電長直導(dǎo)線時小磁針N極指向正北，放入通電長直導(dǎo)線后小磁針N極的指向向東偏轉(zhuǎn)角度為θ，且tanθ＝B0/B1.故D對．答案：D二、非選擇題(本題包括3小題，共46分)10．(15分)如圖8所示，矩形線圈面積為S，放在勻強磁場中，開始處于水平位置a，磁場與線圈平面夾角為θ，在線圈繞其一邊順時針轉(zhuǎn)過90°到達豎直位置b的過程中，線圈中的磁通量改變了多少？解析：在a位置時，Φ1＝BSsinθ在b位置時Φ2＝－BScosθ圖8所以ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(cosθ＋sinθ)．答案：BS(cosθ＋sinθ)11．(15分)半徑為r、電流為I1的通電圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強度為B，在圓環(huán)下方距圓心a為L的地方水平放置一根電流為圖9I2的無限長直導(dǎo)線MN時，圓環(huán)圓心a處的磁感應(yīng)強度變?yōu)榱?，設(shè)圓環(huán)平面與長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，如圖9所示，求：(1)根據(jù)對稱性，長直導(dǎo)線電流I2在導(dǎo)線正下方L處的b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小是多少？方向如何？(2)如果把圓環(huán)平移到b點，使圓環(huán)的圓心與b點重合，則圓環(huán)電流I1與直線電流I2在b點產(chǎn)生的合磁場的磁感應(yīng)強度大小是多少？方向如何？解析：(1)圓環(huán)電流在圓心a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向外，加上直導(dǎo)線后，a處的磁感應(yīng)強度為零，說明，直線電流I2在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向里．又因為a、b兩點到直導(dǎo)線的距離相等，因此，直線電流I2在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向外．(2)當把圓環(huán)平移到b點后，圓環(huán)電流I1在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于紙面向外；和直導(dǎo)線電流I2在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度合成后，可得：b點的磁感應(yīng)強度大小為2B，方向垂直于紙面向外．答案：(1)B垂直于紙面向外(2)2B垂直于紙面向外12．(16分)(·漳州模擬)粗細均勻的直導(dǎo)線ab的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊，ab恰好處在水平位置(如圖10所示)．已知ab的質(zhì)量為m＝10g，長度L＝60cm，沿水平方向與ab垂直的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.4T.圖10(1)要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài)，既不被拉長，也不被壓縮，ab中應(yīng)沿什么方向、通過多大的電流？(2)當導(dǎo)線中有方向從a到b、大小為0.2A的電流通過時，兩根彈簧均被拉長了Δx＝1mm，求該彈簧的勁度系數(shù)．(3)當導(dǎo)線中由b到a方向通過0.2A的電流時兩根彈簧被拉長多少？(取g＝9.6m/s2＝9.6N/kg)解析：(1)只有當ab受到的磁場力方向豎直向上且大小等于ab的重力時，兩根彈簧才能處于自然狀態(tài)，根據(jù)左手定則，ab中的電流應(yīng)由a到b，電流的大小由mg＝BIL求得I＝eq\f(mg,BL)＝eq\f(0.01×9.6,0.4×0.6)A＝0.4A.(2)當導(dǎo)線中通過由a到b的電流時，受到豎直向上的磁場力作用，被拉長的兩根彈簧對ab有豎直向上的拉力，同時ab受豎直向下的重力，平衡時平衡方程為BIL＋2kΔx＝mg可得彈簧的勁度系數(shù)k