高考物理一轮复习：安培力
试卷更新日期：2024-09-13 类型：一轮复习
一、选择题
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1. 固定半圆形光滑凹槽ABC 的直径AC水平，O 为圆心，B 为最低点，通电直导体棒a静置于B点，电流方向垂直于纸面向里，截面图如图所示。现在纸面内施加与OB方向平行的匀强磁场，并缓慢改变导体棒a中电流的大小，使导体棒a沿凹槽ABC内壁向A点缓慢移动，在移动过程中导体棒a始终与纸面垂直。下列说法正确的是（ ）
A、磁场方向平行于OB 向上 B、导体棒a能缓慢上移到A点并保持静止 C、在导体棒a缓慢上移过程中，导体棒a中电流逐渐增大 D、在导体棒a缓慢上移过程中，导体棒a 对凹槽ABC的压力逐渐变小2. 如图所示，左有两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通。现用外力使棒向右快速摆动，则下列说法正确的是（ ）
A、棒受到的安培力向左，左侧装置的工作原理相当于电动机 B、棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机 C、棒受到的安培力向右，左侧装置的工作原理相当于发电机 D、棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机3. 如图所示，边长为1m、电阻为 0.04Ω的刚性正方形线框abcd放在与强磁场中，线框平面与磁场B垂直。若线框固定不动，磁感应强度以=0.1T/s均匀增大时，线框的发热功率为P；若磁感应强度恒为0.2T，线框以某一角速度绕其中心轴00'匀速转动时，线框的发热功率为2P，则 ab 边所受最大的安培力为（ ）
A、 N B、 C、1N D、4. 如图所示，由同种材料、粗细均匀的电阻丝绕制成的矩形导体框abcd的ab边长为 ， bc边长为 ， 在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场。第一次ad边与磁场边界平行、第二次ab边与磁场边界平行。不计空气阻力，则先后两次进入过程（ ）
A、通过导体棒截面的电量之比为1：2 B、刚进入磁场时，a、b两点间的电势差之比为5：2 C、外力做功的大小之比为1：1 D、外力做功的功率之比为1：25. 如图所示，afde为一边长为2L的正方形金属线框，b、c分别为af、fd的中点，从这两点剪断后，用bc直导线连接形成了五边形线框abcde、左侧有一方向与线框平面垂直、宽度为2L的匀强磁场区域，现让线框保持ae、cd边与磁场边界平行，向左匀速通过磁场区域，以ae边刚进入磁场时为计时零点。则线框中感应电流随时间变化的图线可能正确的是（规定感应电流的方向逆时针为正）（ ）
A、
B、
C、
D、
6. 图甲是同种规格的电阻丝制成的闭合线圈，其中有垂直于线圈平面的匀强磁场，图乙为线圈中的磁感应强度B（取垂直线圈平面向内为正方向）随时间t变化的关系图像。则下列关于线圈中的感应电动势E、感应电流i、磁通量及线圈bc边所受的安培力F随时间变化的关系图像中正确的是（取顺时针方向为感应电流与感应电动势的正方向，水平向左为安培力的正方向）（ ）
A、
B、
C、
D、
7. 如图所示，两根通电导线、沿垂直纸面的方向放置，导线、中通有电流、 ， 电流的方向图中未画出，点为两导线垂直纸面连线的中点，、两点关于点对称，、两点关于点对称，将一段通有垂直纸面向外的电流的直导线放在点时所受的磁场力为零，放在点时所受的磁场力水平向右，则下列说法正确的是( )
A、中的电流方向向外、中的电流方向向里
B、
C、通电直导线垂直纸面放在点时所受的磁场力为零
D、通电直导线垂直纸面放在、两点时所受的磁场力相同8. 如图，三个相同金属圆环a、b、c紧套在绝缘圆柱体上，圆环中通有相同大小的电流，其中a、b电流方向相反，a、c电流方向相同。已知环a对环c的安培力大小为F1 ， 环b对环c的安培力大小为F2 ， 则环c受到安培力的合力（ ）
A、大小为|F1+F2|，方向向左 B、大小为|F1+F2|，方向向右 C、大小为|F1-F2|，方向向左 D、大小为|F1-F2|，方向向右9. 如图所示，质量为M的半圆柱体放置于水平地面上，O为半圆柱体截面所在面的圆心。空间中存在以O为圆心，沿半径方向往里辐射的磁场，圆弧表面处磁感应强度大小恒为B，质量为m的通电导线静置于半圆柱体上。通电导线与半圆柱体的接触面光滑，初始时通电导线和圆心的连线与水平面的夹角为 ， 半圆柱体始终保持静止，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A、通电导线受到的安培力大小为 B、地面受到的摩擦力方向向左 C、缓慢减小通电导线中的电流，通电导线受到的支持力减小 D、缓慢减小通电导线中的电流，地面受到的摩擦力一定减小10. 如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ斜向上，金属杆ab始终静止于水平导轨上，则以下正确的是（ ）
A、金属杆受到的安培力的大小为 B、金属杆所受摩擦力大小为 C、金属杆对导轨压力可以为0 D、仅使磁感应强度B反向，其它条件不变，摩擦力大小不变11. 如图甲是磁电式表头的结构示意图，其中线圈是绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架（图中未指出）上，关于图示软铁、螺旋弹簧、铝框和通电效果，下列表述中正确的是（ ）
A、线圈带动指针转动时，通电电流越大，安培力越大，螺旋弹簧形变也越大 B、与蹄形磁铁相连的软铁叫做极靴，其作用是使得磁极之间产生稳定的匀强磁场 C、铝框的作用是为了利用涡流，起电磁驱动作用，让指针快速指向稳定的平衡位置 D、乙图中电流方向a垂直纸面向外，b垂直纸面向内，线框将逆时针转动。12. 如图甲所示为磁电式电流表的结构图，图乙为内部结构示意图，在极靴和铁质圆柱间存在磁场，电流通过电表接线柱流入线圈，在安培力作用下发生偏转，与螺旋弹簧的反向作用平衡后，指针指示电流大小。下列说法正确的是（ ）
A、铁质圆柱将磁场屏蔽，内部没有磁场 B、线圈所处位置是匀强磁场 C、若更换更强的磁场，将增大电流表的量程 D、运输过程中把电表正负接线柱用导线相连可减缓表针摆动幅度二、多项选择题
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13. 关于教材中的插图，下列说法正确的是（ ）
A、甲图中撑杆运动员受到杆的弹力是由于运动员的形变引起的 B、乙图中线圈a、b所在之处的磁感应强度的大小相等 C、丙图中竖直放置的铁环上绕有对称的绝缘通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心O点的磁感应强度方向竖直向下 D、丁图中将薄膜外的金属环沿环所在平面旋转90°，则薄膜中条纹也将旋转90°14. 如图所示的四幅图中，导体棒的长度均为L，磁场的磁感应强度大小均为B，在各导体棒中通有相同的电流I。则下列选项正确的是（ ）
A、图甲中导体棒所受的安培力大小为0 B、图乙中导体棒所受的安培力大小为 C、图丙中导体棒所受的安培力大小为 D、图丁中导体棒所受的安培力大小为15. 科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的磁单极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如右图所示。当质量为m、半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H ， 且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为 ， 其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是（ ）
A、圆环静止时磁场对环的安培力使其有沿半径方向收缩的趋势 B、圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小 C、若将圆环竖直向上平移一小段距离由静止释放，圆环可能做匀变速直线运动 D、若将圆环竖直向上平移一小段距离由静止释放，下落过程中环的加速度先减小后增大16.如图所示，两金属导轨倾斜放置，匀强磁场垂直导轨平面向上，导轨左端连接电源、滑动变阻器，在导轨上垂直导轨放置一金属棒，开关闭合后金属棒静止，当滑动变阻器的滑片P由左端向右端滑动时，金属棒仍保持静止，在此过程中金属棒所受摩擦力（ ）
A、一定减小 B、可能一直增大 C、可能先减小后增大 D、可能先增大后减小17. 矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示（规定磁感应强度的方向垂直导线框平面向里为正方向），在0~4s时间内，流过导线框的电流（规定顺时针方向为正方向）与导线框ad边所受安培力随时间变化的图像（规定以向左为安培力正方向）可能是图中的（ ）
A、
B、
C、
D、
18. 如图所示，x轴上有两根垂直x轴放置的平行长直导线a、b ， 两导线中通有方向相同且大小分别为、的电流，两导线相距L。已知通电长直导线在其周围某点产生的磁感应强度的大小与导线中的电流成正比，与该点到导线的距离成反比，即（为常量）。导线横截面积大小忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A、导线a、b相互排斥 B、导线a、b相互吸引 C、轴上有2个点的磁感应强度为零 D、导线a、b之间磁感应强度为零的点到a的距离为三、非选择题
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19. 某同学利用台秤（非磁性材料，与磁铁间没有磁力作用）来测量蹄形磁铁磁极之间磁场的磁感应强度，实验装置如图所示。该同学把台秤放在水平桌面上，再把磁铁、铁架台放在台秤上，在铁架台横梁上系两条绝缘细绳，把一根铜条吊在磁极之间，并让铜条与磁感线垂直。已知蓄电池的电动势为E，蓄电池内电阻为r，铜条的电阻为R，铜条在磁场中的长度为L。
（1）按图连接好电路，闭合开关之前记录下台秤的示数为 ， 闭合开关后发现台秤的示数没有变化，仍等于 ， 不能测量出磁感应强度，经检查电路完好，请你指出此次实验失败的原因为 ， 保持磁铁不动并提出纠正办法。
（2）找出实验失败的原因并纠正，闭合开关后，台秤示数为 ， 根据图中的电源“+”“-”以及磁铁“N”“S”的标识，判断（填“大于”或“小于”）。
（3）匀强磁场的磁感应强度测量值为。
20. 如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为；在到时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为。求：
(1)、时金属框所受安培力的大小；(2)、在到时间内金属框产生的焦耳热。21.如图所示为一金属筒的横截面，该圆筒的半径为R，内有匀强磁场，方向为垂直纸面向里，磁感强度为B，在相互平行的金属板AA′和CC′之间有匀强电场，一个质量为m（重力不计），带电量为q的电荷，在电场力的作用下，沿图示轨迹从P点无初速运动经电场加速进入圆筒内，在筒中它的速度方向偏转了60°，
求：
(1)、该粒子带何种电荷？(2)、粒子在筒内运动的时间．(3)、两金属板间的加速电压．22. 如图所示，两平行金属导轨弯折成90度角的两部分，导轨接有电动势 ， 内阻的电源，定值电阻 ， 导轨间距 ， 导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒 ， 在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒质量 ， 电阻不计。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度 ， 求：
(1)、要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大：(2)、若将竖直向上的匀强磁场绕垂直于金属棒的方向逆时针转过90°（此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好），要使金属棒最后仍能处于静止状态，则磁感应强度最后为多大。23. 如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着电阻为R的单匝矩形线圈，线圈cd边长度为L1 ， bc边长度为L2 ， 处于方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场内。重力加速度为g。（1）当线圈中的电流为I时，在t时间内产生的焦耳热Q；
（2）当线圈cd边在磁场中且通过逆时针方向电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后调整线圈只将bc边水平置于磁场中且使电流反向、大小不变；这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡。请用m、L1、L2、I计算出磁感应强度B的表达式。
24. 电磁炮是一种理想的兵器，如图所示，利用此装置可将质量m=2kg的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到一个较大速度。若这种装置的轨道间距L=2m，长s=100m，通过金属杆EF的电流恒为I=1000A，轨道间匀强磁场磁感应强度B的大小为20T，轨道摩擦忽略不计，求：（1）弹体能加速到的最大速度；
（2）弹体加速过程安培力的平均功率。
25. 如图所示，光滑的平行导轨与水平面的夹角 ， 两平行导轨间距 ， 整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。导轨中接入电动势、内阻的直流电源，电路中有一阻值的电阻，其余电阻不计。将质量、有效长度也为的导体棒放在平行导轨上恰好处于静止状态，取重力加速度大小。
(1)、求通过导体棒的电流；(2)、求匀强磁场的磁感应强度；(3)、若突然将匀强磁场的方向变为垂直导轨平面向上，求此时导体棒的加速度。26. 某兴趣小组设计了一种火箭电磁发射装置，简化原理如图所示。恒流电源能自动调节其输出电压确保回路电流恒定。弹射装置处在垂直于竖直金属导轨平面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小与回路中电流成正比，比例系数为k（k为常量）。接通电源，火箭和金属杆PQ一起由静止起沿导轨以大小等于g的加速度匀加速上升到导轨顶端，火箭与金属杆分离，完成弹射。已知火箭与金属杆的总质量为M ， 分离时速度为v0 ， 金属杆电阻为R ， 回路电流为I。金属杆与导轨接触良好，不计空气阻力和摩擦，不计导轨电阻和电源的内阻。在火箭弹射过程中，求：
(1)、金属杆PQ的长度L；(2)、金属杆PQ产生的电动势E与运动时间t的关系；(3)、恒流电源的输出电压U与运动时间t的关系；(4)、整个弹射过程电源输出的能量W。