高考物理一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練第38講：磁場(chǎng)安培力

一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練第38講：磁場(chǎng)安培力類型一、磁場(chǎng)的疊加及安培定則1．如圖所示，現(xiàn)有四條完全相同的垂直于紙面放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，橫截面分別位于一正方形abcd的四個(gè)頂點(diǎn)上，直導(dǎo)線分別通有方向垂直于紙面向里、大小分別為Ia＝I，Ib＝2I，Ic＝3I，Id＝4I的恒定電流．已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍距離為r處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝keq\f(I,r)，式中常量k>0，I為電流大?。雎噪娏鏖g的相互作用，若電流Ia在正方形的幾何中心O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則O點(diǎn)處實(shí)際的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向?yàn)?)A．2eq\r(2)B，方向由O點(diǎn)指向ad中點(diǎn)B．2eq\r(2)B，方向由O點(diǎn)指向ab中點(diǎn)C．10B，方向垂直于紙面向里D．10B，方向垂直于紙面向外2．如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O為半圓弧的圓心，∠MOP＝60°，在M、N處各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，若將N處長(zhǎng)直導(dǎo)線移至P處，則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，那么B2與B1之比為()A．1∶1B．1∶2C．eq\r(3)∶1D．eq\r(3)∶23．如圖所示，a、b兩根垂直紙面的直導(dǎo)線通有等值的電流，兩導(dǎo)線旁有一點(diǎn)P，P點(diǎn)到a、b距離相等，關(guān)于P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，以下判斷正確的是()A．a(chǎn)中電流方向流向紙外，b中電流方向流向紙內(nèi)，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向右B．a(chǎn)中電流方向流向紙外，b中電流方向流向紙內(nèi)，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向左C．a(chǎn)中電流方向流向紙內(nèi)，b中電流方向流向紙外，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向右D．a(chǎn)中電流方向流向紙外，b中電流方向流向紙外，則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向左4．已知長(zhǎng)直通電導(dǎo)線在周圍某點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流大小成正比、與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比．4根電流大小相同的長(zhǎng)直通電導(dǎo)線a、b、c、d平行放置，它們的橫截面的連線構(gòu)成一個(gè)正方形，O為正方形中心，a、b、c中電流方向垂直紙面向里，d中電流方向垂直紙面向外，則a、b、c、d長(zhǎng)直通電導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B()A．大小為零B．大小不為零，方向由O指向dC．大小不為零，方向由O指向cD．大小不為零，方向由O指向a5．如圖所示，垂直紙面放置的兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1>I2，紙面內(nèi)的一點(diǎn)H到兩根導(dǎo)線的距離相等，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的()A．B1B．B2C．B3D．B4類型二、安培力的分析與計(jì)算6．(多選)如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為F2，則下列說(shuō)法正確的是()A．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng)B．彈簧長(zhǎng)度將變短C．F1>F2D．F1<F27．將長(zhǎng)為l的導(dǎo)線彎成eq\f(1,6)圓弧，固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩端點(diǎn)A、C連線豎直，如圖所示．若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是()A．IlB，水平向左B．IlB，水平向右C．eq\f(3IlB,π)，水平向左D．eq\f(3IlB,π)，水平向右8．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點(diǎn)，且與棒垂直，整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，彈簧伸長(zhǎng)x，棒處于靜止?fàn)顟B(tài)．則()A．導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向aB．導(dǎo)體棒中的電流大小為eq\f(kx,BL)C．若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大D．若只將磁場(chǎng)方向緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大9．如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布，線圈中a、b兩條導(dǎo)線長(zhǎng)均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B．則()A．該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．線圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直C．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．a(chǎn)、b導(dǎo)線受到的安培力大小總為BIl10．目前世界上輸送功率最大的直流輸電工程——哈(密)鄭(州)特高壓直流輸電工程已正式投運(yùn)．高壓直流輸電具有無(wú)感抗、無(wú)容抗、無(wú)同步問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)．已知某段直流輸電線長(zhǎng)度l＝200m，通有從西向東I＝4000A的恒定電流，該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5×10－5T，磁傾角(磁感線與水平面的夾角)為5°(sin5°≈0.1)．則該段導(dǎo)線所受安培力的大小和方向?yàn)?)A．40N，向北與水平面成85°角斜向上方B．4N，向北與水平面成85°角斜向上方C．4N，向南與水平面成5°角斜向下方D．40N，向南與水平面成5°角斜向下方11．一條形磁鐵放在光滑的斜面上，并用一質(zhì)量不計(jì)的彈簧連接在頂端的擋板上，磁鐵靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x0，將通有方向垂直紙面向外的直導(dǎo)線分別放在a、b、c位置時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量分別為xa、xb、xc，已知a、b、c三點(diǎn)的連線與斜面平行，且b點(diǎn)在條形磁鐵的正中央．則下列正確的是()A．x0＝xa＝xb＝xc B．x0>xa>xb>xcC．xa>x0＝xb>xc D．xa>xb>xc>x012．如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，一端與電源連接．一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),3)，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，可使流過(guò)導(dǎo)體棒的電流最小，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與豎直方向的夾角為()A．37°B．30°C．45°D．60°類型三、與安培力有關(guān)的力學(xué)綜合13．如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF間距為L(zhǎng)，與電動(dòng)勢(shì)為E0的電源相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計(jì)．為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及其方向分別為()A．eq\f(mgR,E0L)，水平向右B．eq\f(mgRcosθ,E0L)，垂直于回路平面向上C．eq\f(mgRtanθ,E0L)，豎直向下D．eq\f(mgRsinθ,E0L)，垂直于回路平面向下14．一正方形導(dǎo)體框abcd，其單位長(zhǎng)度的電阻值為r，現(xiàn)將正方形導(dǎo)體框置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，用不計(jì)電阻的導(dǎo)線將導(dǎo)體框連接在電動(dòng)勢(shì)為E(內(nèi)阻不計(jì))的電源兩端．關(guān)于導(dǎo)體框所受的安培力的下列描述正確的是()A．安培力的大小為eq\f(2EB,r)，方向豎直向上B．安培力的大小為eq\f(4EB,3r)，方向豎直向下C．安培力的大小為eq\f(EB,r)，方向豎直向下D．安培力的大小為eq\f(EB,r)，方向豎直向上15．(多選)有一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為d的導(dǎo)體棒，通有垂直紙面向里的電流I，被長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛在天花板上，處于靜止．此時(shí)在此空間加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，保持導(dǎo)體棒中的電流I始終不變，細(xì)線偏離豎直方向的夾角最大值為60°，導(dǎo)體棒始終保持水平，則()A．磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝eq\f(\r(3)mg,3Id)B．磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝eq\f(\r(3)mg,Id)C．在導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中細(xì)線上拉力最大時(shí)上升的高度為L(zhǎng)D．在導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中細(xì)線的最大拉力為F＝(2eq\r(3)－2)mg16．(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大B．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大C．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)D．此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為eq\f(mgtanα,IL)17．(多選)如圖甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒．從t＝0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T，最大值為Im，圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较颍畡t金屬棒()A．一直向右移動(dòng)B．速度隨時(shí)間周期性變化C．受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D．受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功18．如圖所示，無(wú)限長(zhǎng)水平直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I，導(dǎo)線正上方沿豎直方向有一用絕緣細(xì)線懸掛著的正方形線框．線框中通有沿逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鱅，線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線框下邊與直導(dǎo)線平行，且到直導(dǎo)線的距離也為L(zhǎng)．已知在長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中距長(zhǎng)直導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝keq\f(I,r)(k為常量)，線框的質(zhì)量為m，則剪斷細(xì)線的瞬間，線框的加速度為()A．0B．eq\f(kI2,m)＋gC．eq\f(kI2,m)－g D．eq\f(kI2,2m)＋g19．如圖甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN，垂直平放在兩條相互平行且足夠長(zhǎng)的水平光滑導(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(chǎng)，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0時(shí)導(dǎo)線恰好靜止，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化，則下列說(shuō)法正確的是()A．在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B．在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運(yùn)動(dòng)C．導(dǎo)線一直做加速度不變的勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小20．光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng)＝20cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60g、電阻R＝1Ω、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線與豎直方向成θ＝53°角，擺動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，sin53°＝0.8，g＝10m/s2，則()A．磁場(chǎng)方向一定豎直向下B．電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0VC．導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中所受安培力F＝3ND．導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中電源提供的電能為0.048J21．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)，兩個(gè)不計(jì)電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長(zhǎng)的細(xì)線上，金屬環(huán)面平行，相距1m，兩環(huán)分別與電源正負(fù)極相連．現(xiàn)將一質(zhì)量為0.06kg、電阻為1.5Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸．兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動(dòng)，試求在此位置上棒對(duì)每一個(gè)環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？類型四、通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)22．(多選)通有電流的導(dǎo)線L1、L2、L3、L4處在同一平面(紙面)內(nèi)，放置方式及電流方向如圖甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可繞垂直紙面的中心軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列判定正確的是()A．L2繞軸O按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．L2繞軸O按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．L4繞軸O按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．L4繞軸O按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)23．(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示．矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸．將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方．為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，該同學(xué)應(yīng)將()A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉24．如圖所示，O為圓心，eq\o\ac(KN,\s\up10(︵))和eq\o\ac(LM,\s\up10(︵))是半徑分別為ON、OM的同心圓弧，在O處垂直紙面有一載流直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外．用一根導(dǎo)線圍成