暑假作業(yè)01：安培力和洛倫茲力（原卷版）-2025版高二物理暑假作業(yè)

限時練習：90min完成時間：月日天氣：作業(yè)01安培力和洛倫茲力一、重要內(nèi)容1.左手定則（安培力方向的判斷）伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。2.安培力的大小安培力的大小：F＝BIl·sinθ說明①θ為B與I方向的夾角當θ＝0°時，即B∥I，F(xiàn)＝0當θ＝90°時，即B⊥I，F(xiàn)＝BIl②表達式F＝BIlsinθ中l(wèi)指的是導線在磁場中的“有效長度”，彎曲導線的有效長度l等于連接兩端點直線段的長度(如圖虛線所示)；相應的電流沿導線由始端流向末端。3.左手定則（洛倫茲力方向的判斷）伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。說明：①對于負電荷，四指指向電荷運動的反方向。②洛倫茲力的方向總是與電荷運動的方向和磁場方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向所決定的平面。F、B、v三個量的方向關系是：F⊥B，F(xiàn)⊥v，但B與v不一定垂直，如圖甲、乙所示。③洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運動方向，不改變電荷的速度大小。4.洛倫茲力的大小F＝qvBsinθ當v⊥B，F(xiàn)＝qvB，即運動方向與磁場垂直時，洛倫茲力最大。當v∥B，F(xiàn)＝0，即運動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力。當v與B成θ角時，F(xiàn)＝qvBsinθ。二、重要方法1.解決安培力作用下的平衡問題與解決一般物體平衡方法類似，只是多出一個安培力。一般解題步驟為：2.帶電體在磁場中運動受洛倫茲力時的動態(tài)分析帶電體在勻強磁場中速度變化時洛倫茲力的大小往往隨之變化，并進一步導致彈力、摩擦力的變化，帶電體將在變力作用下做變加速運動。利用牛頓運動定律和平衡條件分析各物理量的動態(tài)變化時要注意彈力為零的臨界狀態(tài)，此狀態(tài)是摩擦力發(fā)生改變的轉(zhuǎn)折點。一、單選題1．如圖所示，導線A、B、C通以大小、方向均相同的恒定電流，A、B、C剛好在正三角形的三個頂點上。若A對C的安培力大小為，則C受到的安培力合力（

）A．大小為，方向與AB連線平行 B．大小為，方向與AB連線垂直C．大小為，方向與AB連線平行 D．大小為，方向與AB連線垂直2．如圖甲所示，直導線P、Q分別被兩根等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸上，且P固定于水平軸正下方，兩組繩長也相同，其截面圖如圖乙所示。導線Р通以垂直紙面向里的電流，導線Q電流方向未知，平衡時兩組絕緣輕繩之間的夾角為θ。已知Q的質(zhì)量為m，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．圖乙中導線Q中電流方向垂直紙面向里B．導線P、Q間的安培力大小為C．當導線Р中電流突然消失的瞬間，導線Q受到兩繩的拉力大小之和為D．僅使導線Р中電流緩慢增大且θ不超過90°，導線Q對懸線的拉力大小保持不變3．如圖，是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁體和鐵芯間的磁場輻向均勻分布，線圈中a、b兩條導線長均為l，通以圖示方向的電流I，兩條導線所在處的磁感應強度大小均為B。則（）A．該磁場是勻強磁場B．線圈平面總與磁場方向垂直C．線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動D．a(chǎn)、b導線受到的安培力大小總為IlB4．太陽風（含有大量高能質(zhì)子與電子）射向地球時，地磁場會改變這些帶電粒子的運動方向，從而使很多粒子到達不了地面，另一小部分粒子則可能會在兩極匯聚從而形成炫麗的極光．赤道上空P處的磁感應強度方向由南指向北，假設太陽風中的一電子以一定的速度豎直向下運動穿過P處的地磁場，如圖所示．則該電子受到的洛倫茲力方向為（）A．向東 B．向南 C．向西 D．向北5．如圖所示，物塊a帶正電，表面都涂有絕緣層的物塊b不帶電，兩物塊疊放在光滑水平地面上，空間存在垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)用水平恒力F拉物塊b，兩物塊一起無相對滑動地沿地面加速向左運動，下列說法正確的是（）A．物塊a受到的摩擦力變小B．物塊b受到的摩擦力變大C．物塊b對地面的壓力變大D．地面對物塊b的支持力變小6．圖（a）中，在x軸上關于原點對稱的位置固定兩個等量異種點電荷。圖（b）中，在x軸上關于原點對稱的位置固定兩根垂直于該平面的長直平行導線，兩根導線中電流大小相同、方向相反?，F(xiàn)電子以一定的初速度分別從兩圖中的O點垂直平面向里運動，則關于兩幅圖中電子在原點O受力的說法正確的是（

）A．圖（a）中，電子受電場力方向沿x軸正向B．圖（a）中，電子受電場力方向沿y軸正向C．圖（b）中，電子受洛侖茲力方向沿x軸正向D．圖（b）中，電子受洛侖茲力方向沿y軸正向二、多選題7．如圖所示，在粗糙水平面內(nèi)有一通電直導線PQ和矩形線框ACED，其中PQ水平固定通有方向如圖所示、大小恒為I的電流，矩形線框ACDE通有大小也為I、沿逆時針方向恒定電流，線框靜止，AC和DE間距離為d，PQ和DE間距離也為d，DE長為2d，已知長直通電導線在距離導線為r的位置產(chǎn)生的磁感應強度為（其中k為常數(shù)，I為長直通電導線中的電流），則下列判斷正確的是（）A．線框受到的摩擦力大小為kI2，方向水平向左B．長直導線PQ受到的安培力方向向右C．線框AC邊受到的安培力大小為kI2D．將長直導線中電流增大，線框受到的摩擦力減小8．電荷量為＋q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是（）A．若v⊥B，只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為－q，且速度反向，大小不變，則其所受洛倫茲力的大小、方向均不變C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直D．運動電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應強度一定為零三、解答題9．如圖所示，水平面上有電阻不計的U形導軌，它們之間的寬度為，現(xiàn)垂直于導軌放置一根質(zhì)量為的金屬棒，和之間接入一電源，回路中電流大小恒定為，在導軌間加一個范圍足夠大的勻強磁場且磁場方向始終與金屬棒垂直，方向與水平面間夾角可調(diào)，重力加速度，，。求：（1）當磁感應強度的大小，方向與水平方向成角時，棒恰好處于靜止狀態(tài)，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則導體棒與軌道間的動摩擦因數(shù)為多大；（2）若要使棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？10．如圖所示，質(zhì)量為1kg的小球，帶有0.5C的負電荷，套在一根與水平方向成37°角的足夠長的絕緣桿上，小球與桿之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5，桿所在空間有磁感應強度B=0.4T的勻強磁場，小球由靜止開始下滑。（）求：（1）小球剛開始下滑的加速度大小；（2）小球下滑的最大速度。一、單選題1．如圖所示，一質(zhì)量為100g、長度為20cm的導體棒MN垂直放在傾斜的兩平行金屬導軌上，導軌寬度為20cm，導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為。整個裝置置于勻強磁場中，磁感應強度大小為T，方向與導體棒MN垂直、與傾斜導軌所在平面的夾角θ可調(diào)?，F(xiàn)給導體棒通以由M向N方向的恒定電流，電流大小為10A，適當調(diào)節(jié)磁場方向與軌道平面夾角θ，可使導體棒沿導軌向上以最大加速度做勻加速直線運動。已知金屬導軌與水平面的傾角為30°，重力加速度g=10m/s2，設導體棒MN的最大加速度大小為a0，此時所對應的磁場方向與傾斜導軌方向夾角為θ0，則（）A．a(chǎn)0=10m/s2，磁場方向斜向下，θ0=60°B．a(chǎn)0=10m/s2，磁場方向斜向上，θ0=60°C．a(chǎn)0=10（－1）m/s2，磁場方向斜向下，θ0=90°D．a(chǎn)0=m/s2，磁場方向斜向上，θ0=150°2．一傾角為的絕緣光滑斜面處在與斜面平行的勻強磁場中，磁感應強度大小為B。質(zhì)量為m，電荷量為的小球，以初速度從N點沿NM邊水平射入磁場。已知斜面的高度為h且足夠?qū)挘∏蚴冀K未脫離斜面。則下列說法正確的是（

）A．小球在斜面上做變加速曲線運動B．小球到達底邊的時間為C．小球到達底邊的動能為D．勻強磁場磁感強度的取值范圍二、多選題3．質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小物塊，與傾角為的絕緣斜面間的動摩擦因數(shù)為?，F(xiàn)使物塊從斜面上由靜止下滑，整個斜面置于方向水平向里的勻強磁場中，磁感應強度為B，如圖所示。若帶電小物塊下滑時間t后對斜面的作用力恰好為零，下列說法中正確的是（

）A．小物塊一定帶正電荷B．小物塊在斜面上運動時做加速度增大，而速度也增大的變加速直線運動C．小物塊對斜面壓力為零時的速率為D．小物塊沿斜面下滑的最大距離為4．某同學學習了電磁炮驅(qū)動原理后，設計了圓形軌道的電磁炮模型，如圖甲所示，半徑為R的半圓形軌道，正對平行豎直擺放，軌道間距也為R，空間有輻向分布的磁場，使得軌道所在處磁感應強度大小恒為B，用質(zhì)量為m、長度為R的細導體棒代替炮彈，與軌道接觸良好，正視圖如圖乙所示，軌道最高位置與圓心齊平。給導體棒輸入垂直紙面向里的恒定電流Ⅰ，將其從軌道最高位置由靜止釋放，使得導體棒在半圓形軌道上做圓周運動，到達另一側(cè)最高位置時完成加速．忽略一切摩擦，且不考慮導體棒中電流產(chǎn)生的磁場及電磁感應現(xiàn)象的影響，下列說法正確的是（

）A．為實現(xiàn)電磁加速，應從左側(cè)釋放導體棒B．導體棒到達軌道最低點時，其加速度方向豎直向上C．加速完成時，導體棒獲得的速度大小為D．加速完成時，軌道對導體棒的支持力大小為πBIR三、解答題5．電磁炮是利用安培力驅(qū)動炮彈的一種技術應用裝置，其原理圖如圖所示，儲能器開關先接獲得能量后再接b，可對加速裝置供電。通電時，電流在平行導軌間產(chǎn)生垂直于導軌平面的磁場，炮彈在安培力作用下加速。已知安培力與通電電流關系滿足，。某次電磁炮射擊實驗中，儲能器向發(fā)射裝置釋放的電流，提供炮彈加速的導軌長L=2.5m，炮彈質(zhì)量為m=1kg，忽略摩擦力和空氣阻力，在炮彈加速過程中電流始終保持恒定。求：（1）炮彈出炮口時的速度大小；（2）若儲能器所儲能量與儲存電荷量滿足，，此次發(fā)射恰好消耗一半電荷量，求炮彈獲得的動能與儲能器釋放能量百分比（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。1.（2023北京高考真題）2022年，我國階段性建成并成功運行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進技術的世界最高速度紀錄。一種兩級導軌式電磁推進的原理如圖所示。兩平行長直金屬導軌固定在水平面，導軌間垂直安放金屬棒。金屬棒可沿導軌無摩擦滑行，且始終與導軌接觸良好，電流從一導軌流入，經(jīng)過