第一章 安培力與洛倫茲力 單元測(cè)試- 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

人教版（2019）：選擇性必修第二冊(cè)第一章安培力與洛倫茲力計(jì)算訓(xùn)練一．選擇題（共13小題）1．金屬滑桿ab連著一彈簧，水平放置在兩根互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌cd、ef上，如圖所示。cd、ef間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向如圖所示.合上開(kāi)關(guān)S，滑桿ab平衡時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)2cm，測(cè)得電路中電流為2A，已知彈簧的勁度系數(shù)為20N/m，ab的長(zhǎng)L=0.1m。則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為（）A．2.0T B．1.6T C．1.0T D．0.8T2．如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、重力為G、通有電流I的導(dǎo)體棒。若空間中有一方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使導(dǎo)體棒保持靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為多少？（）A.B.C.D.3．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙向里，一長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線(xiàn)折成邊長(zhǎng)相等、夾角為60°的V形，垂直置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)在該導(dǎo)線(xiàn)中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力為（）A．方向向下 B．方向向右 C．大小為BIL D．大小為4．如圖，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形PMN線(xiàn)框由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，通過(guò)M點(diǎn)的電流為I時(shí)，已知導(dǎo)體棒MP受到的安培力大小為F，則（）A．MN邊受到的安培力的大小為0.5FB．整個(gè)線(xiàn)框受到的安培力的大小為2FC．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為5．金屬棒MN兩端用細(xì)軟導(dǎo)線(xiàn)懸掛于a、b兩點(diǎn)，其中間一部分處于方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，靜止時(shí)MN平行于紙面，如圖5所示。若金屬棒通有從M向N的電流，此時(shí)懸線(xiàn)上有拉力。為了使拉力等于零，下列措施可行的是（）A．減小電流B．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度C．將電流方向改為從N流向MD．將磁場(chǎng)方向改為垂直于紙面向外，同時(shí)將電流方向也改為從N流向M并增大電流強(qiáng)度6．在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬棒MN，兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)豎直懸掛。若棒中通以恒定電流，金屬棒從靜止開(kāi)始向上擺動(dòng)，擺動(dòng)過(guò)程中始終保持水平，最高擺到θ=45°的位置，如圖所示。不計(jì)空氣阻力，則金屬棒從靜止開(kāi)始擺到最高位置的過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是（）A．金屬棒MN中電流的方向?yàn)閺腗流向NB．細(xì)線(xiàn)的拉力先增大后減小C．金屬棒MN中的恒定電流D．安培力對(duì)金屬棒MN所做的功為7．如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌的距離為d，左端接一電源，電動(dòng)勢(shì)為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面。一根金屬棒ab與導(dǎo)軌成θ角放置，整個(gè)回路的總電阻為R，當(dāng)接通開(kāi)關(guān)S瞬間，金屬棒所受的安培力大小為（）A． B． C． D．8．如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)水平懸掛在O、O’點(diǎn)，處于豎直向上的勻強(qiáng)做場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，棒中通以某一方向的電流，靜止時(shí)兩細(xì)線(xiàn)與豎直方向夾角均為θ，重力加速度為g，則（）A．金屬棒MN所受安培力的方向垂直于OMNO′平面向上B．金屬棒中的電流方向由N指向MC．每條細(xì)線(xiàn)所受拉力大小為D．金屬棒中的電流大小為9．如圖，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)用兩絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于O、O′，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線(xiàn)保持靜止時(shí)，懸線(xiàn)與豎直方向夾角為θ。則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為（）A．z正向， B．y正向，C．z負(fù)向， D．沿懸線(xiàn)向上，10．如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.20m，θ=37°，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4V、內(nèi)阻r=1Ω的直流電源?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.08kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R=1Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．導(dǎo)體棒上的電流大小為1AB．導(dǎo)體棒受到的安培力大小為0.40NC．導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小為沿導(dǎo)軌平面向下D．導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小為0.06N11．如圖所示，用電阻率為ρ、橫截面積為S、粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad邊成60°角，ab=bc=cd=L，框架與一電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻忽略不計(jì)的電源相連接。勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于框架平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則框架受到安培力的合力的大小為（）A． B． C． D．012．\t"/physics2/paper/_blank"將一段總長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)折成多邊形線(xiàn)框后放入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且線(xiàn)框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，現(xiàn)給線(xiàn)框通電，電流大小為I，正多邊形線(xiàn)框中依次相鄰的6條邊受到的安培力的合力大小等于依次相鄰的3條邊受到的安培力的合力大小，則正多邊形線(xiàn)框中每條邊受到的安培力大小為（）A． B．C．D．13．如圖為等腰梯形線(xiàn)框ABCD由四根材料相同且粗細(xì)程度相同的導(dǎo)體棒連接BC三根導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度相同，線(xiàn)框頂點(diǎn)A、B與直流電源兩端相接，已知導(dǎo)體圖棒AB受到的安培力大小為3F，則線(xiàn)框ABCD受到的安培力為（）A．3F B．2F C．4 D．5F二．填空題（共4小題）14．將長(zhǎng)1.0m，通過(guò)電流5A的通電導(dǎo)線(xiàn)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力為0.5N，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為，若將通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流減為2A，則這時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為，導(dǎo)線(xiàn)所受安培力為．15．電磁炮的主要結(jié)構(gòu)原理如圖所示。假設(shè)某電磁炮能把m=2g的彈體（包括金屬桿CD的質(zhì)量）由靜止加速到v=10km/s。已知軌道寬l=2m，長(zhǎng)s=100m，通過(guò)的電流為I=10A，則軌道間所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T，磁場(chǎng)力的最大功率P=W（軌道摩擦不計(jì)）。16．如圖所示，質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，通有電流為I的導(dǎo)體棒ab靜止在水平導(dǎo)軌上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其方向與導(dǎo)軌平面成α角斜向上，和棒ab垂直，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，則ab受到的摩擦力大小為，方向?yàn)?，受到的支持力為?7．\t"/physics2/paper/_blank"某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵（未畫(huà)出）的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且兩導(dǎo)軌垂直。

（1）在圖中畫(huà)出連線(xiàn)，完成實(shí)驗(yàn)電路。要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開(kāi)關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)。

（2）為使金屬棒在離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議：

A．適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離

B．換一根更長(zhǎng)的金屬棒

C．適當(dāng)增大金屬棒中的電流

其中正確的是（填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)）三．計(jì)算題（共4小題）18．如圖所示，空間有豎直方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一電阻不計(jì)、間距為20cm的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，左端經(jīng)開(kāi)關(guān)接理想電源，右端向上彎成一半徑r=20cm的圓弧，質(zhì)量m=60g的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌置于圓弧最低處并接觸良好，閉合開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到虛線(xiàn)位置時(shí)速度最大，對(duì)應(yīng)的圓心角θ=53°（sin53°=0.8，g=10m/s2，不考慮導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）

（1）指明磁場(chǎng)方向和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒所受的安培力大??；

（2）導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能。19．如圖所示，兩根傾斜直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，它們所構(gòu)成的軌道平面與水平面之間的夾角θ=37°，兩軌道之間的距離L=0.50m。一根質(zhì)量m=0.20kg的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，整套裝置處于與ab棒垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。在導(dǎo)軌的上端接有電動(dòng)勢(shì)E=36V、內(nèi)阻r=1.6Ω的直流電源和電阻箱R。現(xiàn)將整套裝置處于垂直于軌道平面斜向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電阻箱接入電路中的電阻值R=3.4Ω時(shí)，金屬桿ab保持靜止。重力加速度g=10m/s2。求

（1）此時(shí)金屬桿ab中的電流大小及方向；

（2）此時(shí)金屬桿ab受到的摩擦力f大小及方向。20．如圖所示，在傾角θ=37°的斜面上，固定一金屬框，其寬l=0.25m。接入電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源。垂直框邊放有一根質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T、方向垂直框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架與棒的電阻不計(jì)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2。

（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的阻值調(diào)為多大時(shí)，金屬棒與框架之間恰好無(wú)摩擦；

（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的阻值調(diào)為多大時(shí)，金屬棒恰好要沿框架向上滑動(dòng)。如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源。現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=