2021届高三物理一轮复习电磁学磁场安培力安培力的大小专题练习

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2021届高三物理一轮复习同步练习卷：磁场及其描述安培力

磁场及其描述安培力一、选择题1.中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家(术士)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也”。

进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布如图所示,结合上述材料,下列说法正确的是()A.在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极,指北的磁极叫南极B.对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子,在南、北极所受阻挡作用最弱,赤道附近最强C.形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转引起的D.由于地磁场的影响,在奥斯特发现电流磁效应的实验中,通电导线应相对水平地面竖直放置2.(2019·浙江1月学考)如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”实验的部分装置,导体棒处于磁场中,设三块磁铁可视为相同,忽略导体棒的电阻,下列操作能使导体棒通电瞬间所受安培力变为原来二分之一的是()A.仅移去一块蹄形磁铁B.仅使棒中的电流减小为原来的二分之一C.仅使导体棒接入端由②、③改为①、④D.仅使导体棒接入端由①、④改为②、③3.(2018·浙江4月选考)处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO′转动,当线框中通以电流I时,如图所示,此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是()4.在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,如图所示,向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内,向内的磁场分布在除圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为b(b>a)的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。

从某时刻起磁感应强度开始减小到,则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为()A.πB(b2-a2)B.πB(b2-2a2)C.πB(b2-a2)D.πB(b2-2a2)5.如图所示为两根互相平行的通电直导线a,b的横截面图,a,b中的电流方向在图中标出,那么导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向应分别是()A.磁感线顺时针方向,磁场力向右B.磁感线顺时针方向,磁场力向左C.磁感线逆时针方向,磁场力向右D.磁感线逆时针方向,磁场力向左6.老师在课堂上做了一个演示实验:装置如图所示,在容器的中心放一个圆柱形电极B,沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A,把A和B分别与电源的两极相连,然后在容器内放入液体,将该容器放在磁场中,液体就会旋转起来。

2021届高三物理一轮复习题型分类练习卷：磁场及其描述安培力

磁场及其描述安培力题型一磁现象和磁场几种常见的磁场[典例1] 在重复奥斯特的电流磁效应的实验时,为使实验方便且效果明显,通电直导线应()A.平行于南北方向,位于小磁针上方B.平行于东西方向,位于小磁针上方C.平行于东南方向,位于小磁针下方D.平行于西南方向,位于小磁针下方变式1:关于地磁场,下列说法正确的是()A.指南针总是指向南北,是因为受到了地磁场的作用B.地磁两极与地理两极完全重合C.地球周围的地磁场的磁感线是从地磁南极出发到地磁北极D.我国宋代学者沈括正确找到了地磁场产生的原因题型二磁感应强度、磁感线[典例2] 欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比。

当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,则当他发现小磁针偏转了60°时,通过该直导线的电流为I的(不考虑地球的地理两极与地磁两极的偏差)()A.3倍变式2:关于磁感线与电场线的描述,正确的是()A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.静电场的电场线一定不闭合,磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在题型三安培定则,磁场的叠加[典例3] 如图所示,两根平行长直导线相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定电流;a,b,c是导l,l和3l。

关于这三点处的磁感应强度,下线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为2列判断正确的是()A.a点的磁感应强度大小比c点的小B.b,c两点的磁感应强度大小相等C.a,c两点的磁感应强度方向相同D.b点的磁感应强度为零变式3:有两根长直导线a,b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图。

备战2021年高考物理-一轮复习训练习题-磁场(含答案)

备战2021年高考物理-一轮复习训练习题-磁场一、单选题1.如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。

abcd是位于纸面内、金属硬导线形成的单匝梯形闭合线圈，ad与bc间的距离也为l。

t = 0时刻，bc边与磁场区域边界重合。

线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，规定a→b→c→d→a的感应电流方向为正，bc边所受安培力F安水平向右为正方向。

则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电动势e、感应电流i、bc两点间的电势差U bc、bc边所受的安培力F安随时间t变化的图线可能正确的是（）A. B. C. D.2.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，指向左边D.与ab边垂直，指向右边3.关于洛伦兹力和安培力，下列说法正确的是（）A.洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B.洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对运动电荷的作用C.洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对电流的作用D.安培力就是洛伦兹力，两者是等价的4.如图，通电直导线a与圆形金属环b位于同一竖直平面内，相互绝缘。

若b中产生顺时针方向的感应电流，且b受到的安培力合力竖直向下，则可推知直导线a中电流的方向和大小变化情况分别为（）A.向右，减小B.向右，增大C.向左，减小D.向左，增大5.关于通电导线所受安培力F的方向，在图所示的各图中正确的是（）A. B. C. D.6.如图所示，一束电子沿着水平方向向左平行地飞过磁针上方时，小磁针的北极将如何转动（）A.向上转动B.向下转动C.垂直纸面向里转动D.垂直纸面向外转动7.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。

如图是霍尔元件是工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是（）A.电势差仅与材料有关B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差＜0C.仅增大磁感应强度时，电势差变小D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平8.图甲为水平放置的两根平行光滑导轨，处在垂直轨道平面向里的匀强磁场中。

2021届高三物理一轮复习电磁学磁场安培力专题练习

2021届高三物理一轮复习电磁学磁场安培力专题练习一、填空题1．课堂上，小王老师做了如图所示的实验，给直导线（铝棒）通电，观察到直导线运动起来。

这个实验现象说明_________（选填“磁场可以产生电流”“电路产生磁场”或“磁场对电流有力的作用”），利用这种现象制成的是_________（选填“电动机”或“发电机”）。

2．如图所示，在匀强磁场中，有一段通电直导线垂直磁场方向放置．当导线中通以水平向右的电流时，它受到的安培力方向为垂直导线________（填“向上”或“向下”）．如果磁感应强度增大到原来的3倍，其它条件保持不变，则导线受到的安培力大小为原来的___ 倍．3．磁场对通电导线的作用力叫________，磁场对运动电荷的作用力叫_________。

安培力是洛伦兹力的__________，判断安培力和洛伦兹力的方向都要用定则。

4．如图所示，质量为m、边长为L的正方形线圈ABCD由n匝导线绕成，导线中通有顺时针方向大小为I 的电流，在AB边的中点用细线竖直悬挂于轻杆右端，轻杆左端通过竖直的弹簧与地面相连，轻杆可绕杆中央的固定转轴O在竖直平面内转动．在图中虚线的下方，有与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感强度为B，平衡时，CD边水平且线圈有一半面积在磁场中，忽略电流I产生的磁场，穿过线圈的磁通量为______；弹簧受到的拉力为_______．5．如图所示，水平放置的均匀导体棒长为20cm，将它置于竖直向的匀强磁场中，磁场的磁感强度B=0.05T，棒中通有电流I=2A，则导体棒所受的安培力的大小为N，方向．6．如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒．ab 和cd用导线连成一个闭合回路．当ab棒向左运动时，cd导线受到向下的磁场力．由此可知Ⅰ是_____________极，a点电势____________________（填“高于”或“低于”）b点电势．7．简单的直流电动机有定子和_________子两部分组威，其中一个是永久磁铁，那么另一个就是________。

考点45 磁场性质和安培力——2021年高考物理专题复习附真题及解析

考点45 磁场性质与安培力考情分析内容要求要点解读磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ新课标卷高考近几年未直接考查，而是结合安培力、洛伦兹力、电磁感应等内容间接考查。

高考要求知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ常考点，多以选择题考查安培定则的应用，要求考生会分项多条通电导线周围磁场的叠加。

安培力、安培力的方向Ⅰ常考点，往往结合平衡条件、牛顿运动定律和电磁感应问题综合考查。

匀强磁场中的安培力Ⅱ常考点，选择题或计算题均有可能，特别是安培力作用下的平衡或运动问题，并且常结合电磁感应问题综合考查。

考点解读一、磁场1．力的角度——磁感应强度：把一段检验电流放在磁场中时，用它受到的最大安培力与其电流强度和长度的乘积之比来描述该点的磁感应强度大小，即FBIL 。

2．“形”的角度——磁感线：磁感线的疏密反映磁场的强弱（磁感应强度的大小），切线方向是磁场方向。

3．磁场的叠加：由于磁感应强度是矢量，故磁场叠加时合磁场的磁感应强度可以由平行四边形定则计算。

二、安培定则和左手定则使用手使用范围安培定则右手环形电流→磁场、直线电流→环形磁场左手定则左手电（流）+磁→（安培）力判断通电导线在磁场中的运动方向：1．把弯曲导线分成很多直线电流元，先用左手定则判断各电流元受力方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线的运动方向。

2．环形通电导线等效为小磁针，根据小磁针受到的磁力方向判断导线的受力和运动方向。

3．两平行直线电流间，同向电流互相吸引，反向电流相互排斥。

三、安培力1．公式：F A=BIL sin θ，安培力的大小取决于磁感应强度B、电流强度I、导体长度L及直导体与磁场方向间的夹角θ，该公式一般只适用于匀强电场。

2．涉及安培力的力学综合问题，一般采取以下步骤解题：（1）选择适当的视角，将电流方向或磁场方向用“●”或“×”表示，使立体图转化为平面图；（2）进行受力分析，特别要根据磁场特定分析好安培力；（3）根据平衡条件、牛顿第二定律或功能关系列方程解答。

2021高中物理人教版一轮复习训练：16磁场安培力

受到的安培力 F＝BIl，则 ML 和 LN 受到的安培力的合力 F1＝ BIl，MN 受到的安培力与 ML 2
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＝F＋F1＝1.5F，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
A．矩形线圈中电流的方向为逆时针方向
I－
，结合题图乙可知，当 a1＝3
M＋m M＋m
BI0L
m·s－2，I1＝4 A，I0＝1 A 时，a＝0，则有 BI0L－Mg＝0，得 M＝
＝0.1 kg，m＝0.9 kg， g
选项 A 正确。
8．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨 CD、EF，导轨上
放一金属棒 MN。现从 t＝0 时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，
3
2
12
12
C 正确。
【答案】AC
提分训练
1．如图所示，在直角三角形 acd 中，∠a＝60°，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 kI
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 r
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。

2021届高三物理一轮复习同步练习卷：磁场及其描述安培力

物理高考大一轮复习第9章磁场第25讲磁场安培力练习(含解析)

第25讲磁场安培力[解密考纲]主要考查对磁场的理解、磁场的叠加、安培力的方向和决定安培力大小的因素．1．如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2.且I1>I2，与两根导线垂直的同一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两根导线的水平连线上且间距相等，b是两根导线连线的中点，b、d连线与两根导线连线垂直．则( )A．I2受到的安培力水平向左B．b点磁感应强度为零C．d点磁感应强度的方向必定竖直向下D．a点和c点的磁感应强度不可能都为零D解析电流I1在I2处的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，I2受到的安培力的方向水平向右，故选项A错误；电流I1与I2在b处产生的磁场方向相同，合磁场方向向下，所以磁感应强度不等于零，故选项B错误；两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反，大小相等的电流I1与I2时，d点的磁感应强度的方向是竖直向下，当两个电流的大小不相等时，d点的合磁场方向不是竖直向下，故选项C错误；电流I1的大小比电流I2大，则c点的磁感应强度可能等于零，a点的磁感应强度不可能等于零，故选项D正确．2．(2019·长春外国语学校高三期中)如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的左端上方固定一根与条形磁铁垂直的长直导线，导线中通以如图所示方向的电流时，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力F N和摩擦力F f( )A．F N减小F f向左B．F N减小F f向右C．F N增大F f向左D．F N增大F f向右C解析以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向左上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向右下方，磁铁有向右运动的趋势，受到地面向左的摩擦力；同时磁铁对地的压力增大，地面对磁铁的支持力也将增大，故选项A、B、D错误，C正确．3．(2019·温州九校高三联考)如图所示，是研究安培力的演示仪，把正方形导线框挂在弹簧秤的下面，导线框平面与纸面垂直．当闭合开关时，导线框外侧边的电流向上(如图所示)，则下列说法正确的是( )A．闭合开关时，弹簧秤的示数变小B．闭合开关后，当滑动变阻器向右滑动时，弹簧秤的示数变大C．若仅变换电源的正、负极后，闭合开关，弹簧秤的示数变小D．若仅把马蹄形磁铁重新放置，使开口向右，N极在上S极在下，线框将受到向左的安培力C解析由图可知，磁场方向向左，线框下边中的电流方向向外，由左手定则可知，下边受到的安培力方向向下，弹簧秤示数增大，选项A错误；闭合开关后，当滑动变阻器向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，通过线框的电流减小，线框下边受到的安培力减小，弹簧秤示数减小，选项B错误；若仅变换电源的正、负极后，线框下边中的电流方向向里，由左手定则可知，下边受到的安培力方向向上，弹簧秤示数变小，选项C正确；若仅把马蹄形磁铁重新放置，使开口向右，N极在上S极在下，由左手定则可知，下边受到的安培力方向向右，选项D错误．4．(2019·四川遂宁高三诊断)如图所示，绝缘水平桌面上放置一长直导线a，导线a 的正上方某处放置另一长直导线b，两导线中均通以垂直纸面向里的恒定电流．现将导线b 向右平移一小段距离，若导线a始终保持静止，则( )A．导线b受到的安培力方向始终竖直向下B．导线a对桌面的压力减小C．导线b受到的安培力减小D．导线a受到桌面水平向右的摩擦力C解析a与b的电流的方向相反，根据电流与电流之间的相互作用力的特点可知，a 与b之间的力为吸引力，当b水平向右平移时，导线a产生的磁场方向在b点为向右下方，根据左手定则可知，导线b受到的安培力方向不在竖直方向上，故选项A错误；当b水平向右平移时，a、b间的距离增大，b在a处产生的磁场强度大小减小，a受到的安培力减小且方向发生变化，根据力的合成可知，导线对桌面的压力增大，所以a受到的摩擦力向左，故导线a对桌面的摩擦力向右，故选项B、D错误；由于a、b间的距离增大，故a在b处产生的磁场强度大小减小，根据安培力F＝BIL可知，受到的安培力减小，故选项C正确．5．(2019·绵阳高三诊断)(多选)如图所示，空间中有斜向右下方与水平方向成θ角的匀强磁场，一绝缘竖直挡板MN垂直于纸面所在的竖直平面，一根通有垂直纸面向外的电流的水平金属杆，紧贴挡板上的O点处于静止状态．下列说法正确的是( )A．若挡板MN表面光滑，略减小金属杆中电流，金属杆可能仍然静止于O点B．若挡板MN表面光滑，略增大金属杆中电流，要保持金属杆仍然静止，可将挡板绕过O点垂直纸面的轴逆时针转动一定角度C．若挡板MN表面粗糙，略增大金属杆中电流，金属杆可能仍然静止，且金属杆所受的静摩擦力一定增大D．若挡板MN表面粗糙，略减小金属杆中电流，金属杆可能仍然静止，且金属杆所受的静摩擦力方向可能竖直向上BD解析若挡板MN表面光滑，对金属杆受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示．根据平衡条件，有F N＝mg tan θ，如果略减小金属杆中电流，则F略减小，而方向不变，支持力方向也不变，根据平衡条件，支持力和安培力大小应该不变，显然矛盾，故选项A 错误；三力平衡时，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示，略增大金属杆中电流，则安培力略增大，要重新平衡，可以将挡板绕过O点垂直纸面的轴逆时针转动一定角度，即支持力逆时针转动一定角度，如图所示，故选项B正确；挡板MN表面粗糙，受重力、支持力、静摩擦力和安培力，其中静摩擦力可能向上、向下或者为零，略增大金属杆中电流，安培力增大，金属杆可能仍然静止，如果原静摩擦力向上，则F cos θ＋f＝mg，静摩擦力可能是减小的，故选项C错误；挡板MN表面粗糙，略减小金属杆中电流，安培力减小，金属杆可能仍然静止，如果静摩擦力向上，则静摩擦力是增加的，故选项D正确．6．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )A ．棒中的电流变大，θ角变大B ．两悬线等长变短，θ角变小C ．金属棒质量变大，θ角变大D ．磁感应强度变大，θ角变小A 解析金属棒受到水平的安培力而使悬线偏转，悬线与竖直方向形成夹角，受力分析如图所示，根据平衡条件有tan θ＝F 安mg ＝BIL mg，由该式知，金属棒中的电流变大，θ角变大，选项A 正确；两悬线变短，不影响平衡状态，θ 角不变，选项B 错误；金属棒质量变大，θ 角变小，选项C 错误；磁感应强度变大，θ 角变大，选项D 错误．7．如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B ，导轨宽度为L ，一端与电源连接．一质量为m 的金属棒ab 垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝33，在安培力的作用下，金属棒以v 0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为( )A ．37°B ．30°C ．45°D ．60°B 解析由题意对棒受力分析如图所示，设磁感应强度的方向与竖直方向成θ 角，则有BIL cos θ＝μ(mg －BIL sin θ)，整理得BIL ＝μmg cos θ＋μsin θ，电流有最小值，就相当于安培力有最小值，代入数据解得θ＝30°，则选项A 、C 、D 错误，B 正确．8．(2019·山东沂水一中高三模拟)如图所示，边长为l ，质量为m 的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab 边中点和ac 边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B ，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F 1；保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为F 2.导线框中的电流大小为( )A ．F 2－F 1Bl B ．F 2－F 12BlC ．F 2－F 1BlD ．F 2－F 13BlA 解析当在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F 1，结合矢量的合成法则及三角知识，则线框受到安培力的合力，方向竖直向上，大小为F 安＝BIl －BI l 2，根据平衡条件，则有F 1＋F 安＝mg ；现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为F 2，则两边受到的安培力大小相等，安培力夹角均为120°，因此安培力合力F ′安＝BI l 2，方向向下，则有F 2＝mg ＋F ′安；联立得F 2＝F 1＋BIl ，即I ＝F 2－F 1Bl，选项A 正确．9．(2019·上海宝山区高三二模)如图所示，置于倾角为θ的导轨上的通电导体棒ab ，恰好保持静止，在下列四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，侧视图中棒ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )A 解析 A 图中棒ab 受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力，故选项A 正确；B 图中棒ab 受重力、垂直斜面向下的安培力和斜面的支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，故选项B 错误；C 图中棒ab 受重力、竖直向下的安培力和斜面的支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，故选项C 错误；D 图中棒ab 受重力、水平向左的安培力和斜面的支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，故选项D 错误．10．(2019·衡阳高三月考)(多选)如图所示，质量是M ，长为L 的直导线通有垂直纸面向外的电流I ，被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为θ的光滑斜面上，则磁感应强度B 的大小和方向可能是( )A ．大小为Mg tan θIL ，方向垂直斜面向上 B ．大小为Mg sin θIL，方向垂直纸面向里 C ．大小为Mg IL，方向水平向右 D ．大小为Mg IL ，方向沿斜面向下BC 解析安培力沿斜面向上大小为Mg tan θ，而重力和支持力的合力等于Mg sin θ小于安培力，所以导线有沿斜面往上的运动趋势，选项A 错误；B 中直导线安培力为零，而绳的拉力、重力和支持力可以满足平衡条件，选项B 正确；安培力竖直向上，重力和安培力平衡，没有支持力和拉力，选项C 正确；安培力垂直斜面向上大小为Mg ，沿斜面方向分解重力，因为Mg >Mg cos θ，所以导线有离开斜面的运动趋势，选项D 错误．11．(2019·宜昌高三元月调研)(多选)如图所示，圆圈中的“×”表示电流方向垂直纸面向里，圆圈中的“•”表示电流方向垂直纸面向外．两根通电长直导线a 、b 平行水平放置，a 、b 中的电流强度均为I ，此时a 受到的磁场力大小为F .当在a 、b 的上方再放置一根与a 、b 平行的通电长直导线c 后，a 受到的磁场力大小仍为F ，图中abc 正好构成一个等边三角形，则此时( )A ．b 受到的磁场力大小为FB ．b 受到的磁场力大小为3FC ．c 受到的磁场力大小为FD ．c 受到的磁场力大小为3FBC 解析加上导线c 后，a 受到的磁场力如图甲所示，a 受到的合磁场力仍为F ，则受到c 给的磁场力大小也为F ，与b 给的磁场力夹角为120°，故合力为F a ＝F ，因为abc 正好构成一个等边三角形，所以c 给b 的磁场力大小为F ，b 受到的磁场力如图乙所示，根据平行四边形定则可得b受到的磁场力F b＝2F cos 30°＝3F，根据牛顿第三定律可得，c受到的a、b给的磁场力如图丙所示，根据平行四边形定则可得F c＝F，选项B、C正确．12．(2019·长沙长郡中学高三月考)(多选)如图所示，两平行金属导轨间的距离为L，金属导轨所在的平面与水平面夹角为θ，垂直于导轨所在平面的匀强磁场的磁感应强度为B，金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源．现把一个质量为m的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒静止且有沿导轨向上运动的趋势．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻为R0，金属导轨电阻不计．现让磁场从图示方向顺时针缓慢转为竖直向上的方向，该过程中金属棒始终保持静止，则金属棒受的( )A．合力增大B．安培力大小不变C．弹力增大D．摩擦力增大BC解析由于金属棒始终保持静止，合力始终为零，保持不变，选项A错误；由公式F安＝BIL可知，由于磁场大小不变，所以安培力大小不变，选项B正确；磁场垂直斜面时，由平衡条件可得，弹力F N1＝mg cos θ，磁场为竖直向上时，由平衡条件可得，弹力F N2＝mg cos θ＋F安sin θ，所以弹力变大，选项C正确；磁场垂直斜面时，由平衡条件可得，摩擦力F f1＝F安－mg sin θ，当磁场从图示方向顺时针缓慢转为竖直向上的方向时，安培力大小不变，安培力沿斜面方向的分力减小，当减小到与重力沿斜面向下的分力相等时，摩擦力变为零，当安培力沿斜面方向的分力减小到小于重力沿斜面向下的分力时，摩擦力增大，所以摩擦力先减小后增大，选项D错误．13．如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为 2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．解析依题意，开关闭合后，电流方向从b 到a ，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl 1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2k Δl 1＝mg ，①式中，m 为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g 是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F ＝BIL ，②式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl 2＝0.3 cm ，由胡克定律和力的平衡条件得2k (Δl 1＋Δl 2)＝mg ＋F ，③由欧姆定律有E ＝IR ，④式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻．联立①②③④式，并代入题给数据得m ＝0.01 kg.答案安培力的方向竖直向下金属棒的质量为0.01 kg14．(2019·晋中摸底)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，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n ，线圈的水平边长为L ，处于匀强磁场内，匀强磁场的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流I 时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，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．(1)若线圈串联一个电阻R 连接到电压为U 的稳定电源上，已知线圈电阻为r ，当线圈中通过电流I 时，请用题给的物理量符号表示出电阻R 的大小；(2)请用重力加速度g 和n 、m 、L 、I 导出B 的表达式．解析 (1)根据闭合电路欧姆定律可得I ＝E R ＋r ，解得R ＝U I －r . (2)根据平衡条件有mg ＝2nBIL ，得B ＝mg 2nIL . 答案 (1)U I －r (2)B ＝mg 2nIL。

2021届高考物理一轮复习考点强化：安培力的大小和方向课件

20194月浙江选考5在磁场中的同一位置放置一条直导线导线的方向与磁场方向垂直则下列描述导线受到的安培力f的大小与通过导线的电流i的关系图象正确的是解析根据题意导线方向与磁场方向垂直则导线受到的安培力大小与通过导线的电流大小之间的关系满足filb故a正确
考点2 安培力的大小和方向
01
课堂互动
02
多维训练
转到解析
备选训练
1．(2017·上海单科，11)如图，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。电键闭合后导体棒受到的安培力方向( )
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
转到解析
备选训练
2．如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡， A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法正确的是( )
等效于？
解析设每根导体棒的电阻为 R，长度为 L，则外电路中，上、下电路电阻之比为 R1∶ R2＝2R∶R＝2∶1，上、下电路电流之比 I1∶I2＝1∶2。如图所示，由于上面电路 LMN 通电的导体棒受到的安培力的有效长度也为 L，根据安培力计算公式 F＝ILB，可知 F′∶F＝I1∶ I2＝1∶2，得 F′＝12F，根据左手定则可知，两力方
A．FN1<FN2，弹簧的伸长量减小 B．FN1＝FN2，弹簧的伸长量减小 C．FN1>FN2，弹簧的伸长量增大 D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小
转到解析
向相同，故线框 LMN 所受到的安培力大小为 F＋F′
＝1.5F，选项 B 正确。答案 B
多维训练
1．教学中常用如图甲所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。现将图中的蹄形磁铁改用图乙所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是( )

(浙江)2021届高考物理：电磁感应(一轮)练习及答案

（浙江）2021届高考物理：电磁感应（一轮）练习及答案专题（一轮）：电磁感应一、选择题1、(多选)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点左右摆动。

金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。

则下列说法中正确的是()A．线框中感应电流的方向先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aB．线框中感应电流的方向是d→c→b→a→dC．穿过线框中的磁通量先变大后变小D．穿过线框中的磁通量先变小后变大2、两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向左3、(多选)如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环。

当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是()A．A中产生逆时针方向的感应电流B．A中产生顺时针方向的感应电流C．A具有收缩的趋势D．A具有扩展的趋势4、如图甲所示，静止在水平面上的等边三角形金属线框，匝数n＝20，总电阻R＝2．5 Ω，边长L＝0．3 m，处在两个半径均为r＝0．1 m的圆形匀强磁场中．线框顶点与右侧圆心重合，线框底边与左侧圆直径重合．磁感应强度B1垂直水平面向外，B2垂直水平面向里；B1、B2随时间t的变化图线如图乙所示．线框一直处于静止状态．计算过程中取π＝3，下列说法中正确的是()A．线框具有向左运动的趋势B．t＝0时刻穿过线框的磁通量为0．5 WbC．t＝0．4 s时刻线框中感应电动势为1．5 VD．0～0．6 s内通过线框截面电荷量为0．36 C5、如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈的面积S＝200 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是()A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B．电阻R两端的电压随时间均匀增大C．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4 WD．前4 s内通过R的电荷量为4×10－4 C6、(2019·全国卷Ⅱ)(多选)如图所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。

2021届高三物理一轮复习磁场2：安培力

2021届高三物理一轮复习磁场2：安培力班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________1． (粤教版选修3－1· P 84·T 1)把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是（）A ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C ．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D ．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直2．（2020海南）如图，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向里的电流I 时，导线所受安培力的方向为（）A. 向上B. 向下C. 向左D. 向右 3．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。

如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看（）A ．液体将顺时针旋转 C ．若仅调换N 、S 极位置，液体旋转方向不变B ．液体将逆时针旋转 D ．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变4． (2017·沙坪坝区校级模拟)均匀带正电的薄圆盘的右侧，用绝缘细线A 、B 悬挂一根水平通电直导线ab ，电流方向由a 到b ，导线平行于圆盘平面．现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，细线仍然竖直，与圆盘静止时相比，下列说法正确的是（）A ．细线上的张力变大B ．细线上的张力变小C ．细线上的张力不变D ．若改变圆盘转动方向，细线上的张力变大5．如图所示，由均匀电阻丝组成的正六边形导体框垂直磁场放置，将a 、b 两点接入电源两端，若通电时ab 段电阻丝受到的安培力大小为F ，则此时导体框受到的安培力的合力大小为（）A ．0.5FB.F C ．1.2FD.3F 6． (2019·上海等级考)如图，在薄金属圆筒表面上通以与其轴线平行、分布均匀的恒定电流时，该圆筒的形变趋势为（）A. 沿轴线上下压缩B. 沿轴线上下拉伸C. 沿半径向内收缩D. 沿半径向外膨胀7．（2019·陕西省汉中中学高三）如图所示，三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3两两等距，通过L 1、L 2、L 3中的电流大小相等，L 1、L 2中的电流方向垂直纸面向里，L 3中的电流方向垂直纸面向外，在三根导线与纸面的交点所构成的等边三角形的中心上放有一电流方向垂直纸面向外的通电长直导线则该导线受到的安培力的方向为（）A ．指向L 1B ．指向L 2C ．背离L 3D ．指向L 38． (2016·湖南师大附中月考)如图所示，两根平行放置、长度均为L 的直导线a 和b ，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当a 导线通有电流强度为I 、b 导线通有电流强度为2I ，且电流方向相反时，a 导线受到的磁场力大小为F 1，b 导线受到的磁场力大小为F 2，则a 通电导线的电流在b 导线处产生的磁感应强度大小为( )A.F 22ILB.F 1ILC.2F 1－F 22ILD.2F 1－F 2IL左右上下I9．如图所示，一劲度系数为k 的轻质弹簧，下面挂有匝数为n 的矩形线框abcd ，bc 边长为l ，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中通以电流I ，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B ，线框达到新的平衡，则在此过程中线框位移的大小Δx 及方向是（）A ．Δx ＝2nBIl k ，方向向上B ．Δx ＝2nBIl k，方向向下 C ．Δx ＝nBIl k ，方向向上 D ．Δx ＝nBIl k，方向向下 10．(多选)(2014·名校质检)如图所示，一质量为m 的导体棒MN 两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L ，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，当导体棒中通一自左向右的电流I 时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则（）A.磁场的磁感应强度B=3mg 4IL； B.磁场的磁感应强度B=ILmg 45 C.每个圆导轨对导体棒的支持力大小F N =58mg D.每个圆导轨对导体棒的支持力大小F N =45mg 11．(2017·河北唐山调研)如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B ，导轨宽度为L ，一端与电源连接．一质量为m 的金属棒ab 垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝33，在安培力的作用下，金属棒以速度v 0向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为（）A ．37°B ．30°C ．45°D ．60°12．(2016·汕头模拟)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射分布，线圈中a 、b 两条导线长均为l ，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 ．a 、b 导线受到的安培力大小总为BIl13．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m ＝2.0 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽d ＝2 m 、长L ＝100 m 、电流I ＝10 A 、轨道摩擦不计且金属杆EF 与轨道始终垂直并接触良好，则所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率是（）A ．B ＝18 T ，P m ＝1.08×108 W B ．B ＝0.6 T ，P m ＝7.2×104 WC ．B ＝0.6 T ，P m ＝3.6×106 WD ．B ＝18 T ，P m ＝2.16×106 W14．物理课上老师用一节7号干电磁电池、一块圆柱形强磁铁和若干铜导线做出了如图所示的“简易电动机”。

2021届高三物理一轮复习磁场2：安培力(答案)

2021届高三物理一轮复习磁场2：安培力班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________一、选择题1． (粤教版选修3－1· P 84·T 1)把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是（）A ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C ．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D ．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直【答案】D ．【解析】根据左手定则可知，安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直，故D 正确． 2．（2020海南）如图，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向里的电流I 时，导线所受安培力的方向为（） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右【答案】B【解析】根据安培定则，可知蹄形电磁铁的磁感应线分布情况，如图示故导线所处位置的磁感应线的切线方向为水平向右，根据左手定则，可以判断导线所受安培力的方向为向下。

故选B 。

3．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。

如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看（） A ．液体将顺时针旋转 B ．液体将逆时针旋转C ．若仅调换N 、S 极位置，液体旋转方向不变D ．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变【答案】B【解析】解：AB 、在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A 错误，B 正确；CD 、仅仅调换N 、S 极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，故CD 错误；4． (2017·沙坪坝区校级模拟)均匀带正电的薄圆盘的右侧，用绝缘细线A 、B 悬挂一根水平通电直导线ab ，电流方向由a 到b ，导线平行于圆盘平面．现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，细线仍然竖直，与圆盘静止时相比，下列说法正确的是（） A ．细线上的张力变大左右上下I 左右上下IB ．细线上的张力变小C ．细线上的张力不变D ．若改变圆盘转动方向，细线上的张力变大【答案】 A【解析】 ABC 项，圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，产生环形电流，在导体棒ab 处会产生磁场，根据右手螺旋定则可知，磁场垂直于ab 向外，根据左手定则可知，受到的安培力竖直向下，根据共点力平衡可知，细线所受到的弹力变大，故A 项正确，B 项错误，C 项错误；D 项，若改变圆盘转动方向，环形电流的方向相反，磁场方向相反，安培力变为向上，故细线上的张力变小，故D 项错误． 5．如图所示，由均匀电阻丝组成的正六边形导体框垂直磁场放置，将a 、b 两点接入电源两端，若通电时ab 段电阻丝受到的安培力大小为F ，则此时导体框受到的安培力的合力大小为（） A ．0.5F B.F C ．1.2F D.3F【答案】C.【解析】设通过ab 段电阻丝的电流为I ，正六边形的边长为L ，磁感应强度大小为B ，ab 段电阻丝所受的安培力F ab ＝BIL ＝F ，通过其他五边中的电流为15I ，由左手定则可知af 、fe 、dc 和cb 这四段所受安培力的矢量和为零，ed 段所受安培力F ed ＝15BIL ＝15F ，ab 段和ed 段所受安培力方向均向上，故该导体框受到的安培力的合力大小为1.2F ，C 正确．6． (2019·上海等级考)如图，在薄金属圆筒表面上通以与其轴线平行、分布均匀的恒定电流时，该圆筒的形变趋势为（）A. 沿轴线上下压缩B. 沿轴线上下拉伸C. 沿半径向内收缩D. 沿半径向外膨胀【答案】C 【解析】【详解】根据电流间的相互作用力关系：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，所以通以同向电流后，电流间相互吸引，所以整个圆筒有沿半径向内收缩的趋势，ABD 错误C 正确7．（2019·陕西省汉中中学高三）如图所示，三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3两两等距，通过L 1、L 2、L 3中的电流大小相等，L 1、L 2中的电流方向垂直纸面向里，L 3中的电流方向垂直纸面向外，在三根导线与纸面的交点所构成的等边三角形的中心上放有一电流方向垂直纸面向外的通电长直导线则该导线受到的安培力的方向为（）A ．指向L 1B ．指向L 2C ．背离L 3D ．指向L 3【答案】D 【解析】【分析】根据同向电流相吸，异向电流相斥的原理，判断三条直导线对中心处的合力方向．【详解】根据同向电流相吸，异向电流相斥的原理可知，L 1和L 2对放在中心处的导线均为斥力，合力的方向指向L 3；L 3对放在中心处的导线为吸引力，方向指向L 3；则三条直导线对放在中心处的导线的作用力的合力方向指向L 3；故选D.8． (2016·湖南师大附中月考)如图所示，两根平行放置、长度均为L 的直导线a 和b ，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当a 导线通有电流强度为I 、b 导线通有电流强度为2I ，且电流方向相反时，a 导线受到的磁场力大小为F 1，b 导线受到的磁场力大小为F 2，则a 通电导线的电流在b 导线处产生的磁感应强度大小为( )A.F 22ILB.F 1ILC.2F 1－F 22ILD.2F 1－F 2IL【答案】C【解析】a 、b 导线中电流方向相反，两导线之间的磁场力为斥力，设大小为F ，对a 有F 1＝F ＋BIL ，对b 有F 2＝F ＋2BIL ，解得F ＝2F 1－F 2，对于导线b ，F ＝2F 1－F 2＝B ′·2IL ，解得B ′＝2F 1－F 22IL ，故C 正确。

2021届高考物理一轮专题：磁场练习题含答案

2021届高考物理一轮专题：磁场练习题含答案**磁场**一、选择题1、1957年，科学家首先提出了两类超导体的概念，一类称为Ⅰ型超导体，主要是金属超导体，另一类称为Ⅱ型超导体(载流子为电子)，主要是合金和陶瓷超导体。

Ⅰ型超导体对磁场有屏蔽作用，即磁场无法进入超导体内部，而Ⅱ型超导体则不同，它允许磁场通过。

现将一块长方体Ⅱ型超导体通入稳恒电流I 后放入匀强磁场中，如图所示，下列说法正确的是( )A.超导体的内部产生了热能B.超导体所受安培力等于其内部所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力C.超导体表面上a、b两点的电势关系为φa >φbD.超导体中的电流I越大，a、b两点的电势差越大2、如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()A．a、b、c的N极都向纸里转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转3、如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是()A．静止不动B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动D．N极向纸内，S极向纸外转动4、磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小5、(多选)如图所示，两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为L的等边三角形ABC理想分开，三角形内磁场垂直于纸面向里，三角形顶点A 处有一质子源，能沿∠BAC的角平分线发射速度不同的质子(质子重力不计)，所有质子均能通过C点，质子比荷qm＝k，则质子的速度可能为()A．2BkL B．BkL2C．3BkL2D．BkL86、(多选)如图所示，一绝缘容器内部为长方体空腔，容器内盛有NaCl的水溶液，容器上下端装有铂电极A和C，置于与容器表面垂直的匀强磁场中，开关K闭合前容器两侧P、Q两管中液面等高，闭合开关后()A．M处钠离子浓度大于N处钠离子浓度B．M处氯离子浓度小于N处氯离子浓度C．M处电势高于N处电势D．P管中液面高于Q管中液面7、如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外．一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点．不计粒子重力．下列说法不正确的是()A．粒子一定带正电B．加速电场的电压U＝12ERC．直径PQ＝2B qmERD．若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的比荷8、如图甲所示为海影号电磁推进试验舰艇，船体下部的大洞使海水前后贯通。

2021届高考物理新课标一轮复习专题精讲精练之电磁感应定律及应用Word版含答案

电磁感应定律及应用一、单项选择题（每题4分，共16分）1．(2021·山东高考)将一段导线绕成图1甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内。

回路的ab边置于垂直纸面对里的匀强磁场Ⅰ中。

回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。

用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是()图12. (2021·新课标全国卷Ⅱ)如图2，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。

导线框以某一初速度向右运动。

t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。

下列v -t图像中，可能正确描述上述过程的是()图23．(2021·荆门月考)如图3所示，半径为L＝1 m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好。

今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面，磁感应强度为B＝2 T 的匀强磁场中。

从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n1∶n2＝1∶4的抱负变压器原线圈两端。

则接在副线圈两端的抱负电压表的示数为()图3A．40 V B．20 VC．80 V D．0 V4．(2021·黄山模拟)如图4所示，竖直放置的平行金属导轨EF和GH两部分导轨间距为2L，IJ和MN两部分导轨间距为L。

整个装置都处在磁感应强度为B，方向水平向里的匀强磁场中，两金属杆ab、cd可在导轨上无摩擦滑动，且与导轨接触良好。

平行金属导轨之间还连接一个电容为C的电容器，如图所示。

已知金属杆ab质量为2m，电阻为2R；金属杆cd的质量为m，电阻为R；金属导轨电阻忽视不计。

现对金属杆ab 施加一个竖直向上的作用力F使其以速度v匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则下列说法正确的是()图4A．电容器左极板积累电子B．电容器极板上的电荷量为CBL vC．匀强磁场对两个金属杆施加安培力大小相等D．竖直向上的力F＝4mg二、双项选择题（每题6分，共30分）5. (2021·深圳南山区期末)如图5所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽视的自感线圈。

2021高考物理一轮复习专题82 电磁感应中的能量、动量问题练习(含解析)新人教版-新人教版高三全

专题82 电磁感应中的能量、动量问题1.如下列图，磁感应强度为B 的匀强磁场的方向竖直向下，光滑水平导轨宽为L ，闭合S ，质量为m 的金属棒从h 高处水平抛出，水平射程为x ，求S 闭合瞬间通过导体棒的电荷量．2.如下列图，水平面上固定着两根相距L 且电阻不计的足够长的光滑金属导轨，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中，铜棒a 、b 的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R 、质量均为m ，铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好．现给铜棒a 一个平行导轨向右的瞬时冲量I ，关于此后的过程，如下说法正确的答案是( )A ．回路中的最大电流为BLI mRB ．铜棒b 的最大加速度为B 2L 2I2m 2RC ．铜棒b 获得的最大速度为I mD ．回路中产生的总焦耳热为I 22m3．(多项选择)如下列图，固定在水平绝缘平面上且足够长的金属导轨不计电阻，但外表粗糙，导轨左端连接一个电阻R，另有质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直．用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中，如下说法正确的答案是( )A．恒力F做的功等于电路产生的电能B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C．抑制安培力做的功等于电路中产生的电能D．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和4.如下列图，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F 做的功与安培力做的功的代数和等于( )A．棒的机械能增加量B．棒的动能增加量C．棒的重力势能增加量 D．电阻R上放出的热量5.[2020·某某市调研]如下列图，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端拴接条形磁铁．一个铜盘放在条形磁铁的正下方的绝缘水平桌面上．控制磁铁使弹簧处于原长，然后由静止释放磁铁，不计磁铁与弹簧之间的磁力作用，且磁铁运动过程中未与铜盘接触，如下说法中正确的答案是( )A．磁铁所受弹力与重力等大反向时，磁铁的加速度为零B．磁铁下降过程中，俯视铜盘，铜盘中产生顺时针方向的涡旋电流C．磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中，磁铁减少的重力势能等于弹簧弹性势能D．磁铁从静止释放到最终静止的过程中，磁铁减少的重力势能大于铜盘产生的焦耳热6．[2019·全国卷Ⅲ](多项选择)如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两一样的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上．t＝0时，棒ab以初速度v0向右滑动．运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示．如下图象中可能正确的答案是( )7.[2020·成都七中模拟]如图，一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两导轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上．质量为m的金属杆ab，以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端．假设运动过程中，金属杆保持与导轨垂直且接触良好，并不计金属杆ab的电阻与空气阻力，如此( ) A．上滑过程中安培力的冲量比下滑过程中安培力的冲量大B．上滑过程通过电阻R的电荷量比下滑过程多C．上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程多D．上滑过程的时间比下滑过程长8．[2020·甘肃河西五市联考](多项选择)如下列图，足够长的光滑导轨倾斜放置，其上端接有电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，始终垂直导轨的导体棒EF接入电路的有效电阻为r，导轨和导线电阻不计，在导体棒EF沿着导轨下滑的过程中，如下判断正确的答案是( )A．感应电流在导体棒EF中方向从F到EB．导体棒受到的安培力方向沿斜面向下，大小保持恒定C．导体棒的机械能一直减小D．导体棒抑制安培力做的功等于电阻R消耗的电能9．[2020·湖南衡阳市模拟](多项选择)如图甲所示，在足够长的光滑的斜面上放置着金属线框，垂直于斜面方向的匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定垂直斜面向上为正方向)．t＝0时刻将线框由静止释放，在线框下滑的过程中，如下说法正确的答案是( )A．线框中会产生的电流大小和方向均不变B．MN边受到的安培力不变C．线框做匀加速直线运动D．线框中产生的焦耳热等于其机械能的损失10.[2020·长春市质检](多项选择)如下列图，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为v 2 .如此如下说法正确的答案是( )A ．在位置Ⅱ时线框中的电功率为B 2a 2v 2RB ．此过程中回路产生的电能为38mv 2C ．在位置Ⅱ时线框的加速度为B 2a 2v2mRD ．此过程中通过导线横截面的电荷量为Ba 2R11.[2020·南宁市摸底](多项选择)如下列图，固定的竖直光滑“U〞形金属导轨，间距为L ，上端接有阻值为R 的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B 的匀强磁场中，质量为m 、电阻为r 的导体棒与劲度系数为k 的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计．初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为x 1＝mgk，此时导体棒具有竖直向上的初速度v 0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．如此如下说法正确的答案是( )A ．初始时刻通过导体棒两端的电压为BLv 0B ．初始时刻导体棒加速度的大小为2gC ．导体棒最终静止，此时弹簧的压缩量为mgkD ．导体棒开始运动直到最终静止的过程中，回路产生的焦耳热为12mv 20＋2m 2g2k12.两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l .导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ，构成矩形回路，如下列图．两根导体棒的质量皆为m ，电阻皆为R ，回路中其他局部的电阻可不计．在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B .设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd 静止，棒ab 有指向棒cd 的初速度v 0.假设两导体棒在运动中始终不接触，求：(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少？(2)当棒ab 的速度变为初速度的34时，棒cd 的加速度是多大？13.如图两条平行的光滑金属导轨足够长，其水平局部存在着竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B ＝2T.导轨间距离L ＝0.5 m ，顶端所接电阻R ＝5 Ω，现有一质量m ＝1 kg ，电阻r ＝3 Ω的金属棒水平横放在导轨上距水平面高度h ＝0.2 m 处，现让金属棒由静止开始下滑(不计导轨电阻)，求：整个过程中金属棒在匀强磁场中移动的位移．14.[2020·西安中学模拟]如下列图，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻，一质量m＝0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x＝9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1:Q2＝2:1.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功W F.15．[2019·卷]如下列图，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B.纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行．从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：(1)感应电动势的大小E；(2)拉力做功的功率P；(3)ab边产生的焦耳热Q.专题82 电磁感应中的能量、动量问题1.mx BL g 2h解析：物体先在平均安培力作用下加速，后做平抛运动，设加速的时间为t 1，平抛的初速度为v ，平抛的时间为t 2，在平抛运动中有x ＝vt 2，h ＝12gt 22，在加速过程中有F t 1＝mv ，F＝B I L ，又q ＝I t 1，解得q ＝mx BL g 2h. 2．B 铜棒a 受到瞬时冲量I ，此时铜棒a 的速度最大，产生的感应电动势最大，回路中电流最大，每个棒受到的安培力最大，其加速度最大，I ＝mv m ，v m ＝Im，铜棒a 的电动势E ＝BLv m ，回路电流I m ＝E 2R ＝BLI 2mR ，A 错误；此时铜棒b 受到安培力F m ＝BI m L ，其加速度a m ＝F mm＝B 2L 2I2m 2R，B 正确；此后铜棒a 做变减速运动，铜棒b 做变加速运动，当二者达到共同速度时，铜棒b 速度最大，由动量守恒，mv m ＝2mv ，铜棒b 最大速度v ＝I2m ，C 错误；由能量守恒知回路中产生的焦耳热Q ＝12mv 2m －12·2mv 2＝I 24m，D 错误．3．CD 由功能关系知：棒抑制安培力做的功等于电路产生的电能，AB 错误，C 正确，由动能定理知：W F －W 克安－W f ＝ΔE k ，而E 电＝W 克安，故W F －W f ＝ΔE k ＋E 电，D 正确．4．A 由功能关系可知，F 的功与安培力做功的和等于棒重力势能与动能增加量，故A 正确．5．D 磁铁运动过程中，受到重力、弹力和铜盘中涡流所产生的磁场的作用力，所以重力与弹力等大反向时，合外力不为零，加速度不为零，A 错误；磁铁下降时由楞次定律可知，铜盘中感应电流方向为逆时针方向，B 错误；磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中，磁铁减少的重力势能一局部转化为弹簧的弹性势能，另一局部转化为铜盘产生的焦耳热，C 错误；磁体有重力，所以到最终静止的过程中，减少的重力势能一局部转化为弹性势能，另一局部转化为焦耳热，D 正确．6．AC 此题考查法拉第电磁感应定律与图象结合的问题，难度较大，要求学生具有较强的综合分析能力，很好地表现了科学推理的学科核心素养．由楞次定律可知ab 棒做减速运动，cd 棒做加速运动，即v 1减小，v 2增加. 回路中的感应电动势E ＝BL (v 1－v 2)，回路中的电流I ＝E R ＝BL v 1－v 2R，回路中的导体棒ab 、cd 的加速度大小均为a ＝F m ＝BIL m ＝B 2L 2v 1－v 2mR，由于v 1－v 2减小，可知a 减小，所以ab 与cd 的v －t图线斜率减小，I 也非线性减小，所以A 、C 正确，B 、D 错误．7．C 8.AC 9.AC 10.ABD 11.CD 12．(1)14mv 20 (2)B 2l 2v 04mR，方向水平向右解析：(1)从开始到两棒达到一样速度v 的过程中，两棒的总动量守恒，有mv 0＝2mv ，根据能量守恒定律，整个过程中产生的焦耳热为：Q ＝12mv 20－12·2mv 2＝14mv 20.(2)设棒ab 的速度变为v 0时，cd 棒的速度为34v 0，对系统由动量守恒可知：mv 0＝34mv 0＋mv ′，得v ′＝14V 0，此时棒cd 所受的安培力F ＝BIl ＝B 2l 2v 04R .由牛顿第二定律可得棒cd 的加速度大小为：a ＝F m ＝B 2l 2v 04mR，方向水平向右．13．16 m解析：金属棒进入磁场前，机械能守恒，设滑到底端的速度为v ，进入磁场后做减速运动到停止，设运动的时间为t ，平均电流为I ，匀强磁场中运动的位移为x ，设向右为正，如此有：mgh ＝12mv 2－0，－I BLt ＝0－mv ，E ＝ΔΦΔt ＝BLxt， I ＝E R ＋r，解得：x ＝16 m.14．(1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J解析：(1)设金属棒做匀加速直线运动的时间为Δt ，回路的磁通量变化为ΔΦ，回路中的平均感应电动势为E ，由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt又ΔΦ＝Blx设回路中的平均电流为I ，由闭合电路欧姆定律得I ＝E R ＋r通过电阻R 的电荷量q ＝I Δt 联立上式解得q ＝4.5 C(2)设撤去外力时金属棒的速度为v 1，金属棒做匀加速直线运动时，由运动学公式得v 21＝2ax设撤去外力后金属棒所受安培力做的功为W ，由动能定理得W ＝0－12mv 21撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2＝－W 联立上式解得Q 2＝1.8 J(3)撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1:Q 2＝2:1，可得Q 1＝3.6 J 对整个过程应用功能关系可得W F ＝Q 1＋Q 2＝5.4 J15．(1)BLv (2)B 2L 2v 2R (3)B 2L 3v4R解析：此题为法拉第电磁感应定律的应用问题，考查考生的理解能力与综合分析能力，表现了物质观念、模型建构、科学推理等核心素养．(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E ＝BLv (2)线圈中的感应电流I ＝ERword- 11 - / 11 拉力大小等于安培力大小F ＝BIL拉力的功率 P ＝Fv ＝B 2L 2v 2R(3)线圈ab 边电阻R ab ＝R 4 时间t ＝L v ab 边产生的焦耳热Q ＝I 2R ab t ＝B 2L 3v 4R。

2021高考物理新高考版一轮习题：第九章微专题61 安培力作用下导体的平衡与运动(含解析)

1．判断安培力的方向时，充分利用F安⊥B、F安⊥I.2．受力分析时，要注意将立体图转化为平面图．1．(2020·湖北调研)如图1所示，半径为R的圆环与一个轴向对称的发散磁场处处垂直，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角．若给圆环通恒定电流I，则圆环所受安培力的大小为()图1A．0 B．2πRBIC．2πRB Icos θD．2πRBI sin θ2．(2019·山东济南市上学期期末)长为L的直导体棒a放置在光滑绝缘水平面上，固定的很长直导线b与a平行放置，导体棒a与力传感器相连，如图2所示(俯视图)．a、b中通有大小分别为I a、I b的恒定电流，I a方向如图所示，I b方向未知．导体棒a静止时，传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力．下列说法正确的是()图2A．I b与I a的方向相同，I b在a处的磁感应强度B大小为FI b LB．I b与I a的方向相同，I b在a处的磁感应强度B大小为FI a LC．I b与I a的方向相反，I b在a处的磁感应强度B大小为FI b LD．I b与I a的方向相反，I b在a处的磁感应强度B大小为FI a L3．(多选)(2019·湖北十堰市上学期期末)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一还未通电的螺线管，如图3所示，下列说法正确的是()图3A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大D．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小4．(2019·河南示范性高中上学期期终)如图4所示两平行倾斜导轨间的距离L＝10 cm，它们处于垂直导轨平面向下的磁场(图中未画出)中，导轨平面与水平方向的夹角θ＝37°，在两导轨下端所接的电路中电源电动势E＝10 V内阻不计，定值电阻R1＝4 Ω，开关S闭合后，垂直导轨放置的质量m＝10 g、电阻R＝6 Ω的金属棒MN保持静止．已知金属棒MN与两导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8；g＝10 m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则磁场的磁感应强度大小可能是()图4A．10 T B．1.5 TC．0.1 T D．1 T5．(2019·福建龙岩市期末质量检查)如图5所示，边长为l，质量为m的等边三角形导线框abc 用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线CD过ab边中点和ac边中点．只在CDFE区域加一垂直于导线框向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导线框处于静止状态时，细线中的拉力为F1；只在ABDC区域中加与上述相同的磁场，导线框处于静止状态时，细线中的拉力为F2.则导线框中的电流大小为()图5A.F 2－F 1BlB.F 2－F 12BlC.2(F 2－F 1)BlD.2(F 2－F 1)3Bl6．(2019·河南周口市上学期期末调研)如图6所示，直角三角形acd ，∠a ＝60°，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 点为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 ＝kI r，其中I 表示电流大小，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B 0，则d 点的磁感应强度大小为( )图6A ．B 0 B ．2B 0C.3B0D．4B07．(2020·福建福州市月考)在距离长直通电导线为r处的磁感应强度大小为B＝k Ir，式中常量k>0，I为导线中电流大小．在水平长直导线MN正下方，两根等长的轻质绝缘细线悬挂矩形线圈abcd，线圈中通以逆时针方向的恒定电流，如图7所示．开始时导线MN不通电流，此时两细线张力均为F T0；当导线MN通I1电流时，线圈所受安培力F1，两细线的张力均为F T1，且F T1>F T0；当导线MN通I2电流时，线圈所受安培力F2，两细线的张力均为F T2，且F T2<F T0；下列判断正确的是()图7A．I1电流方向向左B．F T1∶F T2＝I1∶I2C．F1∶F2＝I1∶I2D．通I1电流时，通电导线MN对bc边的安培力方向向右8．(2019·湖北宜昌市元月调考)如图8(a)所示为某电流天平的示意图，质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数．当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，且指针指在0刻线的位置，此时标尺读数为0.当MN中有电流通过且平衡时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示．此时标尺读数为________cm.图8利用上述装置可以测量悬挂的轻弹簧的劲度系数，已知B＝0.547 T，MN中通有电流Ⅰ＝1.00 A，MN的长度l＝0.250 m，ab边的长度d＝0.200 m．则轻弹簧的劲度系数k＝________N/m.答案精析1．D [将磁感应强度分解为水平分量与竖直分量，竖直方向的磁场对环形电流的安培力为零，导线的有效长度等于圆环的周长，水平磁场对圆环的安培力的大小为F ＝B 水平I ·2πR ＝2πBIR sin θ，故A 、B 、C 错误，D 正确．]2．B [因传感器受到a 给它的方向向左、大小为F 的拉力，可知恒定电流I a 、I b 之间是相互吸引力，即I b 与I a 的方向相同；可知F ＝BI a L ，解得I b 在a 处的磁感应强度B 大小为B ＝F I a L，故B 正确．]3．AC [若将a 端接电源正极，b 端接电源负极，则根据安培定则可知，螺线管的下端是磁场的N 极，磁场的方向向下；又南极附近的磁场的方向向上，所以螺旋管将受到排斥力，则弹簧测力计示数将减小，故A 正确，B 错误；若将b 端接电源正极，a 端接电源负极，则根据安培定则可知，螺线管的上端是磁场的N 极，磁场的方向向上；又南极附近的磁场的方向向上，所以螺旋管将受到吸引力，则弹簧测力计示数将增大，故C 正确，D 错误．]4．D [当金属棒恰好有沿斜面向上运动的趋势时：B E R ＋R 1L ＝mg sin θ＋μmg cos θ，解得B ＝1 T ；当金属棒恰好有沿斜面向下运动的趋势时：B E R ＋R 1L ＋μmg cos θ＝mg sin θ，解得B ＝0.2 T ，故D 正确．]5．A [当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为12l ，电流方向向右，受到的安培力方向竖直向上，根据平衡可知：F 1＋12BIl ＝mg ，当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为12l ，电流方向向左，受到的安培力方向竖直向下，故F 2＝mg ＋12BIl ，联立可得I ＝F 2－F 1Bl，故A 正确；B 、C 、D 错误．]6．D [设直角三角形的ad 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B 0＝k I r，方向由安培定则知水平向左；同理有c 在d 点产生的磁感应强度大小为B 1＝k 3I 3r＝3B 0，方向竖直向下；b 在d 点产生的磁感应强度大小为B 2＝k 2I r ＝2B 0，方向垂直于bd 斜向左下方；如图所示，因B 1B 0＝3＝tan 60°，可知B 1和B 0的合磁感应强度沿B 2的方向，故d 点的磁感应强度大小为B 合＝B 2＋B 02＋B 12＝4B 0，方向垂直于bd 斜向左下方，故D 正确．]7．C [当导线MN 通I 1电流时，两细线内的张力均大于F T0，此时线框所受安培力合力方向竖直向下，则ab 边所受的安培力的方向向下，cd 边所受安培力方向向上，可知磁场方向垂直纸面向里，则I 1方向向右，故A 错误；当MN 中通以电流I 时，设线圈中的电流大小是i ，线圈所受安培力大小为：F 1＝kI 1iL ⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2，F 2＝kI 2iL (1r 1－1r 2)，则有F 1∶F 2＝I 1∶I 2，故C 正确；当导线MN 通I 1电流时，则有两细线的张力均为F T1＝F T0＋F 12，导线MN 通I 2电流时，则有两细线的张力均为F T2＝F T0－F 22，所以F T1F T2＝F T0＋F 12F T0－F 22＝F T0＋12kI 1iL (1r 1－1r 2)F T0－12kI 2iL (1r 1－1r 2)，故B 错误；当导线MN 通I 1电流时，磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则可知通电导线MN 对bc 边的安培力方向向左，故D 错误．]8．1.094 10解析由题图所示游标卡尺可知，此时游标卡尺读数为：10 mm＋47×0.02 mm＝10.94 mm ＝1.094 cm；金属棒MN所受安培力：F＝BId，金属棒静止，处于平衡状态，由平衡条件得：kx＝BId，其中x＝1.094 cm，代入数据解得：k＝10 N/m.。

【新高考】2021高考物理人教版一轮复习：《磁场》检测题 (含解析)

《磁场》检测题(本试卷满分100分)一、单项选择题(本题包括8小题，每小题3分，共24分)1．下列说法正确的是()A．将通电直导线放在某处，若通电直导线所受安培力为零，则该处的磁感应强度为零B．某点的磁场方向，与放在该点的极短的通电导线所受安培力的方向可以成任意夹角C．某点的磁场方向，与放在该点的小磁针北极受到的磁场力的方向相同D．给两平行直导线通以方向相反的电流时，两通电导线通过磁场相互吸引2.[2019·贵州遵义模拟]有四条垂直于纸面的长直固定导线，电流方向如图所示，其中a、b、c三条导线到d导线的距离相等，三条导线与d的连线互成120°角．四条导线的电流大小都为I，其中a导线对d 导线的安培力大小为F.现突然把c导线的电流方向改为垂直于纸面向外，电流大小不变．此时d导线所受安培力的合力大小为() A．0 B．FC.3F D．2F3.如图所示是早期发明的一种电流计，它是根据奥斯特实验现象中小磁针的偏转来计量电流的，缺点是精确度不高、易受外界干扰．接通电流前，位于环形导线中央的小磁针仅在地磁场的作用下处于静止状态，调整电流计的方位，使环形导线与小磁针共面．当给环形导线通以恒定电流I后，小磁针偏转α角；当给环形导线通以恒定电流kI时，小磁针偏转β角．若已知环形电流圆心处的磁感应强度与通电电流成正比，则关于这种电流计，下列说法正确的是() A．该电流计的测量结果与地磁场的竖直分量有关B．该电流计在地球上不同位置使用时，所标刻度均相同C．小磁针偏转角满足关系式sin β＝k sin αD．小磁针偏转角满足关系式tan β＝k tan α4．如图甲所示，一条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．将一灵敏的小磁针Q放置在x轴上的不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sin θ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.下列说法正确的是()A．P的右端为S极B．P的中轴线与地磁场方向平行C．P在x0处产生的磁感应强度大小为B0D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B05．两种不计重力的带电粒子M和N，以相同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运动半周后飞出磁场，其半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是()A．M带正电荷，N带负电荷B．洛伦兹力对M、N做正功C．M的比荷小于N的比荷D．M在磁场中的运动时间小于N在磁场中的运动时间6．如图所示，一质量为m、长度为L的导体棒AC静止于两平行的水平导轨上且与两导轨垂直，通过AC的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下且垂直于AC，下列说法正确的是()A．AC受到的安培力大小为BIL sin θB．AC可能不受摩擦力作用C ．AC 受到的安培力与摩擦力平衡D ．AC 所受的支持力大小为BIL cos θ＋mg ，摩擦力大小为BIL sin θ7．如图所示，将长度为L 的直导线放置在y 轴上，当导线内通以大小为I ，沿y 轴负方向的电流时，测得其受到的安培力大小为F ，方向沿x 轴正方向，则匀强磁场的磁感应强度可能为( )A ．沿z 轴正方向，大小为2F ILB ．平行于xOy 平面方向，大小为2F ILC ．平行于xOy 平面方向，大小为F ILD ．平行于zOy 平面方向，大小为4F IL8．如图所示，圆形区域半径为R ，区域内有一垂直纸面的匀强磁场．磁感应强度的大小为B ，P 为磁场边界上的最低点．大量质量均为m ，电荷量绝对值均为q 的带负电粒子，以相同的速率v 从P 点沿各个方向射入磁场区域．粒子的轨道半径r ＝2R ，A 、C 为圆形区域水平直径的两个端点，粒子重力不计，空气阻力不计，则下列说法不正确的是( )A ．粒子射入磁场的速率为v ＝2qBR mB ．粒子在磁场中运动的最长时间为t ＝πm 3qBC ．不可能有粒子从C 点射出磁场D ．若粒子的速率可以变化，则可能有粒子从A 点水平射出二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．如图所示，纸面内A 、B 两点之间连接有四段导线分别为ACB 、ADB 、AEB 和AFB ，四段导线的粗细、材料均相同，匀强磁场垂直于纸面向里．现给A 、B 两端加上恒定电压，则下列说法正确的是( )A ．四段导线受到的安培力的方向相同B ．四段导线受到的安培力的大小相等C ．ADB 段导线受到的安培力最大D ．AEB 段导线受到的安培力最小10．[2019·山西太原五中模拟]图中直流电源电动势为E ＝1 V ，电容器的电容为C ＝1 F ．两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ＝1 m ，电阻不计．一质量为m ＝1 kg 、电阻为R ＝1 Ω的金属棒MN ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触．首先开关S 接1，使电容器完全充电．然后将S 接至2，MN 开始向右加速运动，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B ＝1 T 的匀强磁场(图中未画出)．当MN 达到最大速度时离开导轨，则( )A ．磁感应强度垂直纸面向外B ．MN 离开导轨后电容器上剩余的电荷量为0.5 CC ．MN 的最大速度为1 m/sD ．MN 刚开始运动时加速度大小为1 m/s 211.[2019·广东湛江模拟]如图所示，在空间有一坐标系xOy ，直线OP 与x 轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，直线OP 是它们的边界，OP 上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B .一质量为m 、电荷量为q 的质子(不计重力)以速度v 从O 点沿与OP 成30°角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ，质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直打在x 轴上的Q 点(图中未画出)，则( )A ．质子在区域Ⅰ中运动的时间为2πm 3qBB ．质子在区域Ⅰ中运动的时间为πm 3qBC ．质子在区域Ⅱ中运动的时间为πm 2qBD ．质子在区域Ⅱ中运动的时间为πm 4qB12．在xOy 平面上以O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy 平面．一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，从原点O 以初速度v 沿y 轴正方向开始运动，经时间t 后经过x 轴上的P 点，此时速度与x 轴正方向成θ角，如图所示．不计重力的影响，则下列关系一定成立的是( )A ．若r <2m v qB ，则0°<θ<90°B ．若r ≥2m v qB ，则t ≥πm qBC ．若t ＝πm qB ，则r ＝2m v qBD ．若r ＝2m v qB ，则t ＝πm qB三、非选择题(本题包括6小题，共60分)13．(8分)如图所示，在空间中存在垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场，其边界AB 与CD 之间的宽度为d ，在左边界的Q 点处有一质量为m 、带电荷量为－q 的粒子沿与左边界夹角为30°的方向射入磁场，粒子重力不计．(1)求带电粒子能从AB 边界飞出的最大速度；(2)若带电粒子能垂直CD 边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示的匀强电场中减速至零且不碰到负极板，求极板间电压及整个过程中粒子在磁场中运动的时间；(3)若带电粒子的速度是(2)中的3倍，并可以从Q 点沿纸面各个方向射入磁场，求粒子从出发点到打到CD 边界的最高点位置之间的距离．14.(10分)如图1所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示)，电场强度的大小为E0，E>0表示电场方向竖直向上．t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点．Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量．(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T；(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值．15．(8分)如图所示，金属平板MN垂直于纸面放置，MN板中央有小孔O，以O为原点在纸面内建立xOy直角坐标系，x轴与MN板重合．O点下方的热阴极K通电后能持续放出初速度近似为零的电子，在K与MN板间加一电压，从O点射出的电子速度大小都是v0，方向在纸面内，且关于y轴对称，发射角为2θ(弧度)．已知电子电荷量为e，质量为m，不计电子间的相互作用及重力的影响．(1)求K 与MN 间的电压的大小U 0.(2)若x 轴上方存在范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，电子打到x 轴上落点范围长度为Δx ，求该磁场的磁感应强度大小B 1和电子从O 点射出后再回到x 轴的最短时间t .16．(11分)[2019·吉林松原第四次调研]如图所示，在直角坐标系xOy 中，第一象限内有沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小为E ，第四象限内有垂直xOy 平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B .现有一带正电的粒子从y 轴上坐标为(0，h )的P 点，沿x 轴正方向射入第一象限，能通过x 轴上坐标为(7h,0)的Q 点．已知粒子的比荷满足关系：q m ＝2EB 2h ，不计粒子重力，求粒子在P 点入射速度的所有可能值(用E ，B 表示)．17．(11分)如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长度为L 的平行金属极板MN 和PQ ，两极板中心各有一小孔分别为S 1、S 2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U 0，周期为T 0.在t ＝0时刻将一个质量为m 、电荷量为－q (q >0)的粒子从S 1处由静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在t ＝T 02时刻通过S 2，且垂直于边界进入右侧磁场区域．(不计粒子重力，不考虑极板外的电场)(1)求粒子到达S 2时的速度大小v .(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度大小应满足的条件．(3)若磁感应强度大小B ＝8πm 7qT 0，在已保证粒子未与极板相撞的情况下，求粒子再次到达S 2所需要的时间和再次到达S 2时的速度．18．(12分)如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第一象限中，有沿y 轴负方向的匀强电场，第二象限有一半径为r ＝L 的圆形匀强磁场区域Ⅰ，与坐标轴分别相切于P 点和M 点，在第三、四象限存在着另一匀强磁场区域Ⅱ.在P 点有比荷均为k 、速率均为v 0的同种粒子a 、b ，分别从与x 轴正方向成90°角和120°角的方向进入圆形匀强磁场区域Ⅰ，已知粒子a 恰好垂直于y 轴经M 点进入电场，经坐标为( 2L,0)的N 点进入第四象限后恰能到达坐标原点，不计粒子重力，求：(1)圆形匀强磁场区域Ⅰ的磁感应强度大小及匀强电场的电场强度的大小；(2)粒子a 由P 点开始运动到第一次离开磁场区域Ⅱ所用的时间；(3)粒子b 第一次离开磁场区域Ⅱ时的位置的横坐标x .磁针的N 极沿x 轴正方向．由题图乙可知，开始时小磁针的N 极背离O 点，所以O 点处的磁极是条形磁铁P 的N 极，选项A 错误．由以上分析可知，P 的中轴线与地磁场方向垂直，选项B 错误．由题图乙可知，x 0处sin θ＝22，即θ＝45°，设P 在x 0处产生的磁感应强度大小为B P ，tan 45°＝B 0B P，所以B P ＝B 0，选项C 正确．x 0处合磁场的磁感应强度大小为B ＝B 0sin 45°＝2B 0，选项D 错误．5．C 由左手定则判断出N 带正电荷，M 带负电荷，故A 项错误；因洛伦兹力始终与运动的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，故B 项错误；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有q v B ＝m v 2r ，则比荷为q m ＝v Br ，即在相同速率的情况下，轨迹半径大的粒子比荷小，故C 项正确；粒子在磁场中运动半周，即运动时间为周期的一半，而周期为T ＝2πr v ，由图可知，M 在磁场中的运动时间大于N 的运动时间，故D 项错误．6．D匀强磁场的磁感应强度方向与导体棒AC 是垂直的，故AC 所受的安培力大小F 安＝BIL ，A 项错误．安培力方向既垂直于导体棒也垂直于磁场，根据左手定则判断出其方向，作出导体棒AC 的受力示意图(从A 看向C 的平面图)如图所示．由于重力和支持力在竖直方向上，而安培力有水平方向上的分力，若没有摩擦力，则这三个力无法平衡，所以导体棒一定会受到水平向左的摩擦力，B 项错误．由图可知，安培力的方向不在水平方向，故无法与摩擦力平衡，C 项错误．将安培力在水平方向上和竖直方向上分解，根据平衡条件可得支持力大小F N ＝BIL cos θ＋mg ，摩擦力大小F f ＝BIL sin θ，D 项正确．7．D 已知电流沿y 轴负方向，安培力方向沿x 轴正方向，根据左手定则知匀强磁场的磁感应强度方向平行于zOy 平面内，设磁场与导线的夹角为α，则0°<α≤90°，当α＝90°时，由F ＝BIL sin α可知，B有最小值为B min ＝F IL ，当0°<α<90°时，B >F IL ，所以B ＝2F IL 和B ＝4F IL 是可能的，故A 、B 、C 三项错误，D 项正确．BD 质子在两个磁场中由洛伦兹力提供向心力，均做匀速圆周运动，其轨迹如图所示．根据圆的对称性及题设可知，质子到达OP 上的A 点时速度方向水平向右，与x 轴平行，质子在匀强磁场区域Ⅰ中轨迹对应的圆心角为60°，所以质子在匀强磁场区域Ⅰ中运动的时间为t 1＝16T ＝16×2πm qB ＝πm 3qB ，故A 错误，B 正确；设在区域Ⅰ中的轨迹半径为r 1，在区域Ⅱ中的轨迹半径为r 2，由几何知识知△OAO 1为等边三角形，则r 2＝r 1sin 30°，根据牛顿第二定律得q v B ＝m v 2r 1，q v B 2＝m v 2r 2，联立解得B 2＝2B ，由题设及几何知识可得在区域Ⅱ中轨迹对应的圆心角为90°，所以质子在区域Ⅱ中运动的时间为t 2＝14T 2＝14×2πm qB 2＝πm4qB ，故C错误，D 正确．12．AD 粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，有q v B ＝m v 2R ，得粒子在磁场中运动的半径R ＝m v qB ，粒子运动的周期T ＝2πR v ＝2πmqB .若r <2R ＝2m v qB ，则粒子运动的轨迹如图1所示，粒子从第一象限射出磁场，射出磁场后做直线运动，所以0°<θ<90°，选项A 正确．若r ≥2R ＝2m vqB ，则粒子运动的轨迹如图2所示，粒子一定是垂直于x 轴经过P 点，所以粒子在第一象限中运动的时间是半个周期，t ＝12T ＝πmqB ，故选项B 、C 错误，D 项正确．13．答案：(1)2(2－3)Bqd m (2)2πm3Bq (3)2d解析：(1)当粒子运动到右边界，其轨迹恰好与CD 边相切时，所对应的速度是能从AB 边界飞出的最大速度，其轨迹如图甲所示，设其轨道半径为R ，最大速度为v max 由几何关系得：R ＋R cos30°＝d 由洛伦兹力提供向心力得：Bq v max ＝m v 2maxR由以上两式解得：v max ＝2(2－3)Bqdm(2)粒子的运动轨迹如图乙所示，由几何关系知粒子此时的轨道半径为：R 2＝dcos30° 设这时粒子在磁场中运动的速度大小为v 2，由洛伦兹力提供向心力得：Bq v 2＝m v 22R 2粒子进入电场在电场中运动，由动能定理得： 12m v 22＝qU解得极板间电压U ＝B 2qd 22m cos 230°＝2B 2qd 23m粒子不碰到右极板所加电压满足的条件为U ≥2B 2qd 23m 因粒子转过的圆心角为60°，所用时间为T6，而周期T ＝2πm Bq因返回通过磁场所用时间相同，所以总时间t ＝2×T 6＝2πm 3Bq(3)当粒子速度为(2)中的3倍时，即v 3＝3v 2，根据Bq v 3＝m v 23R 3解得R 3＝2d当粒子沿BA 方向进入磁场时，打在DC 边上的点为最高点，如图丙，由几何关系可得粒子能打到CD 边界的最高点位置与Q 点的距离为：l ＝R 3＝2d .14．答案：(1)mg E 0 2E 0v (2)d 2v ＋πvg (3)(2π＋1)v 2g解析：(1)微粒做直线运动时，有 mg ＋qE 0＝q v B ①微粒做圆周运动时，有mg ＝qE 0 ②联立①②得q ＝mgE 0③B ＝2E 0v . ④(2)设微粒从N 1点运动到Q 点的时间为t 1，做匀速圆周运动的周期为t 2，则d2＝v t 1 ⑤q v B ＝m v 2R ⑥2πR ＝v t 2 ⑦ 联立③④⑤⑥⑦得t 1＝d2v ，t 2＝πv g ⑧电场变化的周期T ＝t 1＋t 2＝d 2v ＋πvg . ⑨ (3)若微粒能完成题述的运动过程，要求d ≥2R ⑩联立③④⑥得R ＝v 22g ⑪设N 1Q 段直线运动的最短时间为t min ，由⑤⑩⑪得t min ＝v2g ⑫因t 2不变，所以T 的最小值为T min ＝t min ＋t 2＝(2π＋1)v2g .15．答案：(1)m v 22e (2)2m v 0(1－cos θ)e ·Δx (π－2θ)·Δx 2v 0(1－cos θ)解析：(1)由动能定理有eU 0＝12m v 20－0解得U 0＝m v 202e .(2)如图甲所示，从O 点射出的电子落在x 轴上PQ 间，设电子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为r 1，由几何关系有Δx ＝2r 1－2r 1cos θ由向心力公式有e v 0B 1＝m v 20r 1解得B 1＝2m v 0(1－cos θ)e ·Δx最短路程为s min ＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－θr 1则有t ＝s min v 0＝(π－2θ)·Δx 2v 0(1－cos θ).16．答案：9E B ，7E B ，11E B ，3EB解析：设粒子入射的速度为v 0，粒子从P 点到达x 轴上a 点，历时t ，水平位移x 1，粒子做类平抛运动，有h ＝qE2m t 2，x 1＝v 0t粒子到达a 点时竖直方向速度大小为v y ＝qEm t粒子到达a 点速度大小为v ＝v 20＋v 2y到达a 点时，粒子速度v 与x 轴正向夹角为θ，从a 点经磁场做半径为r 的匀速圆周运动，回到x 轴上b 点，b 、a 之间的水平距离为x 2，如图，根据q v B ＝m v 2r ，x 2＝2r sin θ要粒子通过x 轴上坐标为(7h,0)的Q 点(不穿出y 轴)，需满足x 1≥r ＋r sin θ又sin θ＝v y v ，q m ＝2E B 2h 联立以上各式解得v 0≥8E3B①若通过Q 点时粒子速度方向为右下，则需满足 7h ＝(2n －1)x 1－(n －1)x 2(n ＝1,2,3，…) 解得v 0＝[7＋2(n －1)]E(2n －1)B当n ＝1时，v 0＝7EB当n ＝2时，v 0＝3EB②若通过Q 点时粒子速度方向为右上，则需满足 7h ＝(2n －1)x 1－nx 2(n ＝1,2,3，…) 解得v 0＝(7＋2n )E(2n －1)B当n ＝1时，v 0＝9EB当n ＝2时，v 0＝11E3B综上所述，粒子入射速度有4个可能值，分别为：9E B ，7E B ，11EB ，示，则PNM ′O ′为菱形，由于PN 竖直，M ′O ′也竖直，则粒子离开磁场时，速度方向一定沿x 轴正方向．由图可知粒子b 到达y 轴的坐标y b ＝L ＋L sin(120°－90°)＝32L 设粒子b 离开电场时的速度大小为v ′，与x 轴正方向的夹角为α′.则qE ×32L ＝12m v ′2－12m v 20，cos α′＝v 0v ′32L ＝12×qE m t ′2设粒子在磁场区域Ⅱ中做圆周运动的半径为R ′，则q v ′B ′＝m v ′2R ′粒子b 第一次离开磁场区域Ⅱ时的位置的横坐标为 x ＝v 0t ′－2R ′sin α′ 联立解得x ＝0。

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2021年高考物理专题复习：安培力一、单选题1．如图所示，两根金属导轨MN 、PQ 相互平行，上端接入一个定值电阻，构成U 型导轨。

金属棒ab 恰好能静止在导轨上并与两导轨始终保持垂直且接触良好，现在导轨所在空间加一垂直于导轨的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度从零开始随时间均匀增大，经一段时间后金属棒开始运动，从加磁场到金属棒开始运动的时间内，金属棒ab 受力情况中（）A ．安培力方向始终向上，安培力大小随时间均匀增大B ．安培力方向始终向下，安培力大小保持不变C ．摩擦力方向始终向上，摩擦力大小先减小后增大D ．摩擦力方向始终向下，摩擦力大小保持不变2．如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。

天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L ，共N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。

当线圈中通有电流I （方向如图）时，在天平两边加上质量分别为1m 、2m 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，天平又重新平衡。

由此可知（）A ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为()12m m g NIL- B ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为2mg NILC ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为()12m m g NIL- D ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为2mg NIL3．如图，等腰梯形线框abcd 是由相同材料、相同横截面积的导线制成，梯形上底和腰长度均为L ，且腰与下底成60︒。

整个线框处在与线框平面垂直的匀强磁场中。

现给线框通入图示电流，若下底cd 受到的安培力为F ，则上底ab 受到的安培力为（）A ．13FB ．23FC ．25FD ．3F 4．一段通电直导线，长度为l ，电流为I ，放在相同的匀强磁场中，导线和磁场的相对位置如图所示四种情形，其中甲、丙和丁图中磁感应线与电流方向垂直，乙图中磁感应线与电流方向平行，下列说法正确的是（）A ．甲和丙图中导线所受安培力大小不等B ．乙和丁图中导线受安培力大小相等C ．甲、乙、丙、丁图中导线所受安培力大小相等D ．甲、丙、丁图中导线所受安培力大小相等5．通电直导线长1cm ，电流强度为5A ，把它放入某匀强磁场中，此时直导线所受安培力大小为0.1N ，则该匀强磁场的磁感强度不可能为（）A ．B =1T B ．B =2TC ．B =3TD ．B =4T6．如图所示为磁流体发电机的原理图：将一束等离子体（带有等量正、负电荷的高速粒子流）喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A 、B ，这时金属板上就会聚集电荷，两板间就会产生电压，如果射入的等离子体速度为v ，两金属板间距离为d ，板平面的面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于速度方向，负载电阻为R 。

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