2021屆新高考物理二輪微專題復習限時強化練

磁場安培力

一、選擇題

1、將一段總長度為L的直導線折成正多邊形線框后放入磁感應強度

大小為夕的勻強磁場中，且線框所在平面與磁場方向垂直，現(xiàn)給線框

通電，電流大小為/,正多邊形線框中依次相鄰的6條邊受到的安培

力的合力大小與依次相鄰的3條邊受到的安培力的合力大小相等，則

正多邊形線框中每條邊受到的安培力大小為（）

11

A.-BILB.-BIL

3b

11

C.3BILD.-BIL

2、（多選）在傾角。=30。的絕緣斜面上，固定一光滑金屬框，寬1

=0.5m,接入電動勢f=6V、內(nèi)阻r=0.5。的電池。垂直框面放

置一根質量加=0.2kg的金屬棒ab,金屬棒接入電路的電阻后的阻

值為0.2Q,整個裝置放在磁感應強度夕=1.0T方向垂直框面向上

的勻強磁場中，調節(jié)滑動變阻器〃的阻值使金屬棒靜止在框架上如圖

所示。（框架的電阻與摩擦不計,框架與金屬棒接觸良好,g取10m/s2）

則下列說法正確的是（）

B

4

A.金屬棒受到的安培力的大小為1N

B.通過金屬棒的電流/的大小為2A

C.滑動變阻器7?接入電路的阻值為兄=3Q

D.電源的輸出功率為-10W

3、如圖，光滑斜面上放置一根通有恒定電流的導體棒，空間有垂直

斜面向上的勻強磁場方，導體棒處于靜止狀態(tài).現(xiàn)將勻強磁場的方向

沿圖示方向緩慢旋轉到水平方向，為了使導體棒始終保持靜止狀態(tài)，

勻強磁場的磁感應強度應同步（）

A.增大B.減小

C.先增大，后減小D.先減小，后增大

4、利用如圖所示的實驗裝置可以測量磁感應強度少的大小。用絕緣

輕質絲線把底部長為￡、電阻為A、質量為勿的“U”形線框固定在力

敏傳感器的掛鉤上，并用輕質導線連接線框與電源，導線的電阻忽略

不計。當有拉力廠作用于力敏傳感器的掛鉤上時，拉力顯示器可以直

接顯示力敏傳感器所受的拉力。當線框接入恒定電壓為6時，拉力顯

示器的示數(shù)為接入恒定電壓為名時（電流方向與電壓為名時相

反），拉力顯示器的示數(shù)為￡。已知￡>￡,則磁感應強度少的大小

為（）

力敏傳感㈱

尸如多源

藺

線框

拉力顯示腮/■

40/?（￡一￡）「“〃（￡一￡）

AR—RR—

L（EL盼Z（￡十氏）

R"+￡）RR（￡+￡）

L（E—笈）L（￡+員）

5、條形磁鐵固定在水平面上，其正上方有一根通電導線，電流方向

向左.不考慮導線的重力，在條形磁鐵磁場的作用下，關于導線運動

情況的說法正確的是（）

A.從上向下看逆時針轉90°,同時向上運動

B.從上向下看逆時針轉90°,同時向下運動

C.從上向下看順時針轉90°,同時向下運動

D.從上向下看順時針轉90°,同時向上運動

6、如圖所示，等邊三角形線框/初V由三根相同的導體棒連接而成，

固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框頂點收

N與直流電源兩端相接.已知導體棒協(xié)，受到的安培力大小為E則線

框力則受到的安培力的大小為（）

A.2FB.1.5分C.0.5FD.0

7、如圖所示，在直角三角形acd中，Na=60°,三根通電長直導線

垂直紙面分別放置在a、b、c三點，其中6為四的中點.三根導線

中的電流大小分別為/、2/、31,方向均垂直紙面向里。通電長直導

bT

線在其周圍空間某點產(chǎn)生的磁感應強度方=一，其中/表示電流強度,

r

r表示該點到導線的距離，在為常數(shù)。已知a點處導線在d點產(chǎn)生的

磁感應強度大小為氐，則d點的磁感應強度大小為（）

A.BQB.2氏

C.y[3BoD.4A

8、如圖，一絕緣光滑固定斜面處于勻強磁場中，磁場的磁感應強度

大小為方，方向垂直于斜面向上，通有電流/的金屬細桿水平靜止在

斜面上.若電流變?yōu)?.5/,磁感應強度大小變?yōu)?瓦電流和磁場的

方向均不變，則金屬細桿將（）

A.沿斜面加速上滑

B.沿斜面加速下滑

C.沿斜面勻速上滑

D.仍靜止在斜面上

9、（多選）如圖所示，兩根通電直導線用四根長度相等的絕緣細線懸

掛于0、0'兩點，已知00,連線水平，導線靜止時絕緣細線與豎直

方向的夾角均為。，保持導線中的電流大小和方向不變，在導線所在

空間加上勻強磁場后，絕緣細線與豎直方向的夾角均變小，則所加磁

場的方向可能沿（）

A.z軸正向B.z軸負向

C.y軸正向D.y軸負向

10、如圖所示，兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M.N

兩小孔中，0為欣N連線中點，連線上a、6兩點關于。點對稱。導

線均通有大小相等、方向向上的電流。已知長直導線在周圍某點產(chǎn)生

的磁場的磁感應強度方=/，式中〃是常數(shù)、/是導線中電流、r為

r

點到導線的距離。一帶正電的小球以初速度％從a點出發(fā)沿連線運動

到6點。關于上述過程，下列說法正確的是（）

/R

/1/.....VV//

0

A.小球先做加速運動后做減速運動

B.小球做變加速直線運動

C.小球對桌面的壓力先減小后增大

D.小球對桌面的壓力一直在增大

11、如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導線￡i、L”心中的電

流方向向左，A中的電流方向向上；4的正上方有a、。兩點，它們

相對于L對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應強度大

小為反，方向垂直于紙面向外。已知a、力兩點的磁感應強度大小分

別為:氐和;氏，方向也垂直于紙面向外。貝h）

O乙

7

A.流經(jīng)心的電流在6點產(chǎn)生的磁感應強度大小為正區(qū)

X乙

B.流經(jīng)心的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為與氐

X乙

C.流經(jīng)乙的電流在6點產(chǎn)生的磁感應強度大小為J笈

X乙

7

D.流經(jīng)〃的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為行氐

JL乙

12、如圖中標出了磁感應強度反電流/和其所受磁場力少的方

向，正確的是（）

照

D

13、如圖甲所示，血和物/為水平、平行放置的兩光滑金屬導軌，兩

導軌相距￡=lm,導體棒ab垂直于導軌放在導軌上，導體棒的中點

用細繩經(jīng)滑輪與物體相連，細繩一部分與導軌共面且平行，另一部分

與導軌所在平面垂直，物體放在水平面上，勻強磁場的磁感應強度為

8=1T,方向豎直向下，開始時繩子剛好要繃直。現(xiàn)給導體棒中通入

電流，使導體棒向左做加速運動，物體運動的加速度大小與導體棒中

通入的電流大小關系如圖乙所示，重力加速度大小為g=10m/s2。則

物體和導體棒的質量分別為（）

乙

A.0.1kg0.9kg

B.0.9kg0.1kg

C.0.1kg1.0kg

D.1.0kg0.1kg

14、如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中有兩根豎直放置的平行粗糙

導軌切、EF,導軌上放一金屬棒仞匕現(xiàn)從1=0時刻起，給金屬棒通

以圖示方向的電流且電流強度與時間成正比，即/=A3其中A為常

量，金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好。下列關于金屬棒的速度八

加速度a隨時間聯(lián)變化的關系圖象，可能正確的是（）

15、如圖所示，長度為人的通電直導線位于勻強磁場中，導線與

磁場方向垂直.當導線中的電流為了時，導線所受安培力的大小為

F.則該勻強磁場的磁感應強度大小為（）

XX/XX

XXXX

FF

A-1B.五

C.FID.FIL

16、（多選）電流天平可以用來測量勻強磁場的磁感應強度的大小。如

圖甲所示，測量前天平已調至平衡，測量時，在左邊托盤中放入質量

為力的祛碼，右邊托盤中不放祛碼，將一個質量為幽、匝數(shù)為〃、下

邊長為/的矩形線圈掛在右邊托盤的底部，再將此矩形線圈的下部分

放在待測磁場中。線圈的兩頭連在如圖乙所示的電路中，不計連接導

線對線圈的作用力，電源電動勢為反內(nèi)阻為人開關S閉合后，調

節(jié)可變電阻至兆時，天平正好平衡，此時電壓表讀數(shù)為上已知nk

>m,取重力加速度為g,貝1）（）

A.矩形線圈中電流的方向為逆時針方向

B.矩形線圈的電阻穴=土衛(wèi)一鳥

C.勻強磁場的磁感應強度的大小八例

n（E-U）l

D.若僅將磁場反向，在左盤中再添加質量為2斯一勿的祛碼可使天平

重新平衡

17、如圖所示，質量R=0.5kg、長￡=1m的通電導體棒在安培力

作用下靜止在傾角為37°的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架

向下（磁場范圍足夠大），右側回路電源電動勢E=8V,內(nèi)電阻r=l

Q,額定功率為8W、額定電壓為4V的電動機正常工作，（取g=10

m/s2）則（）

A.回路總電流為2A

B.電動機的額定電流為4A

C.流經(jīng)導體棒的電流為4A

D.磁感應強度的大小為1.5T

18、有四條垂直于紙面的長直固定導線.電流方向如圖所示，其

中a、6、c三條導線到d導線的距離相等，三條導線與d的連線互成

120度角.四條導線的電流大小為都為/,其中a導線對d導線的安

培力為F.現(xiàn)突然把c導線的電流方向改為垂直于紙面向外，電流大

小不變.此時d導線所受安培力的合力為（）

寫

她、

J、、

、、、

60^c^）

A.0B.F

C.小FD.2F

二、非選擇題

19、如圖所示，一根長為￡的細鋁棒用兩根勁度系數(shù)為A的彈簧

水平地懸掛在勻強磁場中.當電流/方向向右時一，兩根彈簧縮短；當

/的方向向左時一，兩彈簧伸長，并且相對于平衡位置伸長、縮短的長

度都是A/,則磁場的磁感應強度為多少？

20、如圖所示，在水平放置的平行導軌一端架著一根質量加=0.04kg

的金屬棒導軌另一端通過開關與電源相連.該裝置放在高力=20

cm的絕緣墊塊上.當有豎直向下的勻強磁場時，閉合開關，金屬棒

力會被拋到距導軌右端水平距離s=100cm處，試求開關閉合后安

培力對金屬棒做的功.（g取10m/s2）

21、如圖所示，兩根平行、光滑的斜金屬導軌相距￡=0.1m,與水

平面間的夾角為J=37°,有一根質量為力=0.01kg的金屬桿ab

垂直導軌搭在導軌上，勻強磁場與導軌平面垂直，磁感應強度為8=

0.2T,當桿中通以從b到a的電流時，桿可靜止在導軌上，取產(chǎn)

10m/s2.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)求此時通過勖桿的電流；

(2)若保持其他條件不變，只是突然把磁場方向改為豎直向上，

求此時桿的加速度.

22、如圖所示，半徑為介的四分之一光滑圓弧金屬導軌寬為乙全部

處在豎直面內(nèi)的輻向磁場區(qū)域中，磁場方向和軌道曲面垂直，軌道處

磁感應強度大小為反在圓弧最高點/處，有一質量為勿的金屬導體

棒仍通過金屬導軌和電路相連通。電源電動勢月及內(nèi)阻r,電阻國、

后，電容器的電容重力加速度g均為已知，金屬軌道水平部分無

磁場且與導體棒的動摩擦因數(shù)為〃-當開關S閉合瞬間將導體棒由A

點靜止釋放，運動中棒始終保持與導軌垂直且接觸良好，不考慮導體

棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢以及導軌和導體棒的電阻。求：

(1)電容器上的電荷量；

⑵金屬棒運動到圓弧上〃點處(切線水平)時對軌道的壓力;

(3)金屬棒在平直導軌上滑行的最大距離。(導軌足夠長)

答案與解析

1、答案：C

解析：由題意可知依次相鄰的6條邊的有效長度與依次相鄰的3條邊

的有效長度相等，可知此正多邊形為正九邊形，每條邊的長度為J,

受到的安培力41打〃，c正確.

2、答案：ABD

解析：由左手定則可知安培力方向沿斜面向上，對成棒進行受力分

析，由平衡條件得尸安=儂511130°,解得分安=1N,A正確；由6安

=〃//得,/=今=2A,B正確；由閉合電路的歐姆定律有/=〃+7+/，

得A=2.3Q,C錯誤；路端電壓為〃=￡—?=5V,電源的輸出功

率為P=UI=10W,D正確。

3、答案:A

解析：對導體棒進行受力分析如圖,當磁場方向緩慢旋轉

到水平方向，安培力方向緩慢從圖示位置轉到豎直向上，因為初始時

刻安培力沿斜面向上，與支持力方向垂直，最小，所以安培力一直變

大，而安培力/安=8〃，所以磁場一直增大，B、C、D錯誤，A正確。

4、答案：B

解析：當線框接入恒定電壓為￡時，拉力顯示器的示數(shù)為F，則內(nèi)

=儂+埠￡；接入恒定電壓為反時■（電流方向與電壓為￡時相反），拉

力顯示器的示數(shù)為則￡=儂一般￡；聯(lián)立解得行=/yui,

選項B正確。

5、答案：C

解析：根據(jù)條形磁鐵的磁場分布，并結合左手定則，可知通電導

線左半部分受到的安培力方向垂直紙面向里，右半部分受到的安培力

方向垂直紙面向外，因此通電導線從上向下看順時針轉90°,且隨

著轉動會受到向下的安培力，即同時向下運動，故C正確.

6、答案：B

解析：設三角形邊長為通過導體棒/咖的電流大小為/,則根據(jù)并

聯(lián)電路的規(guī)律可知通過導體棒ML和LV的電流大小為J如圖所示，

依題意有F=B1I,則導體棒ML和LV所受安培力的合力為F二

=%,方向與Q的方向相同，所以線框受到的安培力大小為尸卜

乙

Fr=1.5F,選項B正確.

7、答案：D

解析：設直角三角形的ad邊長為r,則ac邊長為2r,根據(jù)直導線產(chǎn)

生的磁感應強度公式可得a點處導線在d點產(chǎn)生的磁感應強度大小為

3百由安培定則知方向水平向左；同理有c點處導線在d點產(chǎn)生

3/

的磁感應強度大小為5=￡而=小氏,方向豎直向下；b點處導線在

d點產(chǎn)生的磁感應強度大小為氏=4=2品方向垂直于陽斜向左下

方；如圖所示，因去=/=tan60°,可知￡和氏的合磁感應強度

沿民的方向，故d點的磁感應強度大小為以合=氏+仁4+庚=4區(qū),

方向垂直于6d斜向左下方，故選D。

8、答案：A

解析：設斜面傾角為。，當磁場的磁感應強度大小為8通過金

屬細桿的電流為/時、金屬細桿處于靜止狀態(tài).其受力分析如圖所示，

一

U根據(jù)平衡條件和安培力公式可得分=8〃=/in9.

當磁場的磁感應強度大小變?yōu)?8電流變?yōu)?.5/時，此時的安

培力大小變?yōu)槭?3BX0.5IXL=1.5BIL,金屬細桿將沿斜面向上

加速運動，故A正確，B、C、D錯誤.

9、答案:AB

解析：由于兩條導線相互排斥，電流方向相反。因導線電流方向不確

定，若磁場方向沿z軸正向或負向，導線受磁場力沿水平方向，細線

與水平方向夾角可能減小，故A、B正確；若磁場方向沿y軸正向或

負向，由于兩根導線電流異向，安培力一個向上、一個向下，它們的

角度一個增大、一個減小，故C、D錯誤。

10、答案：D

解析：根據(jù)安培定則可知，從a點出發(fā)沿連線運動到b點，直線MO

處的磁場方向垂直于初V向里，直線QV處的磁場方向垂直于MV向外，

合磁場大小先減小，過。點后反向增大，根據(jù)左手定則可知，帶正電

的小球受到的洛倫茲力方向先向上，大小在減小，過。點后洛倫茲力

的方向向下，大小在增大，由此可知，小球在速度方向上不受力的作

用，則將做勻速直線運動，而小球對桌面的壓力一直在增大，故D正

確。

11、答案：AC

解析：由對稱性可知，流經(jīng)心的電流在a、5兩點產(chǎn)生的磁感應強度

大小相等，設為流經(jīng)〃的電流在a、6兩點產(chǎn)生的磁感應強度大

小相等但方向相反，設其大小為民，由磁場疊加原理有氏一5一民=；

171

國,BQ一夕1+民=5笈，聯(lián)乂解得4BZ=~^BQ,所以A、C正確。

乙JL乙JL乙

12、答案：B

解析：對于A圖，根據(jù)左手定則，安培力的方向垂直導線斜向左

上方，故A錯誤；對于B,根據(jù)左手定則，安培力方向垂直磁場向上，

故B正確；對于C,電流的方向與磁場方向平行，可知導線不受安培

力，故C錯誤；對于D,根據(jù)左手定則，安培力的方向垂直紙面向外，

故D錯誤.

13、答案：A

解析：設物體的質量為M,導體棒質量為加，細繩的拉力為T,根據(jù)

題意由牛頓第二定律可知，T-Mg=Ma,BIL-T^ma,解得

M-vm

Mw

一豆匚~,結合題圖乙可知，當ai=3m?s-2,/=4A,4=1A時，a

=0,則有％￡一/密=0,得斤且她=0.1kg,/z?=0.9kg,選項A正

§

確。

14、答案:D

解析：從t=o時刻起，金屬棒通以電流I=kt,由左手定則可知，

安培力方向垂直紙面向里，使其緊壓導軌，導致金屬棒在運動過程中，

所受到的摩擦力增大，所以加速度在減小，當滑動摩擦力小于重力時

速度與加速度方向相同，所以金屬棒做加速度減小的加速運動.當滑

動摩擦力等于重力時一，加速度為零，此時速度達到最大.當安培力繼

續(xù)增大時導致加速度方向豎直向上，則出現(xiàn)加速度與速度方向相反，

因此做加速度增大的減速運動.v-t圖象的斜率絕對值表示加速度

的大小，故選項A、B均錯誤；對金屬棒MN,由牛頓第二定律得mg

—〃區(qū)=/z?a,而F\—BIL—BktL,即mg—liBktL—ma,因止匕a=g—^——

m

t,顯然加速度a與時間方成線性關系，故選項C錯誤，D正確。

15、答案:B

解析：電流與磁場垂直，安培力最大，為F,電流大小為I,導

線長度為乙故磁感應強度大小為方=看.故A、C、D錯誤，B正確.

16、答案：AC

解析：對矩形線圈受力分析可知所受安培力向上，再由左手定則可知

矩形線圈中電流的方向為逆時針方向，故A正確；根據(jù)閉合電路歐姆

定律可得°=后--^一解得氏=4一故B錯誤；根據(jù)平衡條件

R+RE-U1

可得外引后儂，而gnBH,/=土衛(wèi)，解得B=('%-"**，故C正確；

rn(E-U)l

開始線圈所受安培力的方向向上，僅將磁場反向，則安培力方向反向,

變?yōu)樨Q直向下，相當于右邊多了兩倍的安培力大小，所以需要在左邊

加祛碼，添加質量讖="=2(%-皿的祛碼可使天平重新平衡，故D錯

g

誤。

17、答案：D

解析：電動機正常工作時，有凡=〃乙，代入數(shù)據(jù)解得乙=2A,

P—U?—4

通過電源的電流為/總=-A=4A,流過導體棒的電流/為

r1

/=/總一乙=4A—2A=2A.故A、B、C錯誤；導體棒靜止在導軌上,

由共點力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即:

F=mgsin37°=0.5X10X0.6N=3N,由安培力的公式F=BIL,

解得少=1.5T,故D正確.

18、答案：D

解析：a導線對d導線的安培力為凡三條導線與d的連線互成

120°,因此在c導線的電流方向改變之前，d導線所受安培力的合

力為零；當。導線的電流方向改變之后，a、b導線對d導線的安培

力夾角為120°,大小為F,因