高考物理復(fù)習(xí)沖刺專(zhuān)題22 安培力（電磁學(xué)部分）（原卷版）

專(zhuān)題22安培力一、選擇題（1-9題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，10-12題有多個(gè)選項(xiàng)符合條件）1．如圖（a）所示，在傾角的斜面上放置著一個(gè)金屬圓環(huán)，圓環(huán)的上半部分處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（未畫(huà)出）中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小按如圖（b）所示的規(guī)律變化。釋放圓環(huán)后，在和時(shí)刻，圓環(huán)均能恰好靜止在斜面上。假設(shè)圓環(huán)與斜面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，，則圓環(huán)和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（）A． B． C． D．2．某實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，用細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)多匝矩形線圈，細(xì)繩與傳感器相連，傳感器可以讀出細(xì)繩上的拉力大小。將線框的下邊ab置于蹄形磁鐵的、S極之間，使ab邊垂直于磁場(chǎng)方向且ab邊全部處于N、S極之間的區(qū)域中。接通電路的開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電流表讀數(shù)為時(shí)，傳感器的讀數(shù)為；保持ab中的電流大小不變，方向相反，傳感器的讀數(shù)變?yōu)椋ǎ?。已知金屬線框的匝數(shù)為n，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g，則可得到（）A．金屬線框的質(zhì)量B．N、S極之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．傳感器的讀數(shù)為時(shí)，ab中的電流方向?yàn)閎→aD．減小電流I重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則、均減小3．如圖所示，在豎直面內(nèi)有一頂角為120°的等腰三角形，底邊AB水平，在AB兩點(diǎn)固定放置兩通電直導(dǎo)線，直導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向里，大小相等．C處有一質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線垂直紙面放置，當(dāng)電流大小為I，方向垂直紙面向外時(shí)，恰好處?kù)o止?fàn)顟B(tài)，則直導(dǎo)線A在C處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為（）A． B． C． D．4．如圖，將三根長(zhǎng)度、電阻都相同的導(dǎo)體棒首尾相接，構(gòu)成一閉合的等邊三角形線框，a、b、c為三個(gè)頂點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于線框平面．用導(dǎo)線將a、c兩點(diǎn)接入電流恒定的電路中，以下說(shuō)法正確的是（）A．線框所受安培力為0B．a(chǎn)c邊與ab邊所受安培力的大小相等C．a(chǎn)c邊所受安培力是ab邊所受安培力的2倍D．a(chǎn)c邊所受安培力與ab、bc邊所受安培力的合力大小相等5．如圖所示為測(cè)感應(yīng)強(qiáng)度大小的一種方式，邊長(zhǎng)為1、一定質(zhì)量的等邊三角形導(dǎo)線框用絕緣細(xì)線懸掛于天花板，導(dǎo)線框中通以逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎畧D中虛線過(guò)邊中點(diǎn)和邊中點(diǎn)，在虛線的下方為垂直于導(dǎo)線框向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)線框中的電流大小為．此時(shí)導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)傳感器測(cè)得細(xì)線中的拉力大小為；保持其它條件不變，現(xiàn)將虛線下方的磁場(chǎng)移至虛線上方，此時(shí)測(cè)得細(xì)線中拉力大小為．則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為A． B． C． D．6．有一種“電磁動(dòng)力小火車(chē)”玩具，一節(jié)干電池與兩塊釹鐵硼強(qiáng)磁鐵緊密相連置于裸銅導(dǎo)線(表面沒(méi)有絕緣層)繞成的螺線管內(nèi)部，兩塊磁鐵與銅導(dǎo)線接觸良好．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如果干電池的“+”“-”極與兩塊磁鐵的“N”“S”極排布如圖所示，則干電池與磁鐵組成的“小火車(chē)”就會(huì)按照?qǐng)D中“運(yùn)動(dòng)方向”在螺線管內(nèi)運(yùn)動(dòng)起來(lái)．關(guān)于小火車(chē)的運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是A．驅(qū)動(dòng)“小火車(chē)”運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自于兩塊磁鐵之間的相互排斥力B．其他材料不變，只將干電池的“+”“-”極左右對(duì)調(diào)，則“小火車(chē)”運(yùn)動(dòng)方向變?yōu)橄蛴疫\(yùn)動(dòng)C．其他材料不變，改用舊的干電池，則“小火車(chē)”運(yùn)動(dòng)速度一定變大D．其他材料不變，只增加兩端磁鐵數(shù)量（兩端“N”“S”極排布方向不變），則“小火車(chē)”運(yùn)動(dòng)速度一定變大7．如圖，閉合圓環(huán)由一段粗細(xì)均勻的電阻絲構(gòu)成，圓環(huán)半徑為L(zhǎng)，圓心為O，P、Q在圓環(huán)上，∠POQ=90°，圓環(huán)處在垂直于圓面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩根導(dǎo)線一端分別連接P、Q兩點(diǎn)，另一端分別與直流電源正負(fù)極相連，已知圓環(huán)的電阻為4r，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為，則圓環(huán)受到的安培力的大小為（）A． B． C． D．8．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，a、b、c是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三個(gè)頂點(diǎn)處分別放置三根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向垂直紙面向里．對(duì)于頂點(diǎn)c處的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向，下列說(shuō)法中正確的是（）A．沿y軸正方向B．沿y軸負(fù)方向C．沿x軸正方向D．沿x軸負(fù)方向9．L形的光滑金屬軌道AOC，AO沿豎直方向，OC沿水平方向，PQ是如圖所示地放在導(dǎo)軌上的一根金屬直桿，直桿從圖示位置由靜止開(kāi)始在重力作用下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Q端始終在OC上．空間存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在PQ桿滑動(dòng)的過(guò)程中，下列判斷正確的是A．感應(yīng)電流的方向始終是由P→Q，PQ所受安培力的方向垂直桿向左B．感應(yīng)電流的方向先是由P→Q，后是由Q→P，PQ所受安培力的方向先垂直于桿向左，后垂直于桿向右C．感應(yīng)電流的方向始終是由Q→P，PQ所受安培力的方向垂直桿向右D．感應(yīng)電流的方向先是由Q→P，后是由P→Q，PQ所受安培力的方向先垂直于桿向右，后垂直于桿向左10．如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L(zhǎng)，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，圖中虛線的下方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在豎直向上的恒定外力F作用下由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)逐漸增大，最終穩(wěn)定為I。當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到圖中的虛線位置時(shí)，撤去外力F，此后導(dǎo)體棒還會(huì)繼續(xù)上升一段時(shí)間，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻（虛線與導(dǎo)軌的上端距離足夠大），重力加速度為g。則（）A．導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間加速度大小為 B．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C．電流穩(wěn)定后導(dǎo)體棒的速度大小為 D．撤去F后，導(dǎo)體棒繼續(xù)上升的高度為11．如圖甲所示，閉合矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示.規(guī)定垂直紙面向外為磁場(chǎng)的正方向，順時(shí)針為線框中感應(yīng)電流的正方向，水平向右為安培力的正方向.關(guān)于線框中的感應(yīng)電流i與ad邊所受的安培力F隨時(shí)間t變化的圖象，下列選項(xiàng)中正確的是()A．B．C．D．12．如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ，間距為d．導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上，距底端的距離為s，導(dǎo)軌與外接電源相連，使金屬棒通有電流．金屬棒被松開(kāi)后，以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑，重力加速度為g．在金屬棒下滑到底端的過(guò)程中A．末速度的大小B．通過(guò)金屬棒的電流大小C．通過(guò)金屬棒的電流大小D．通過(guò)金屬棒的電荷量Q=二、非選擇題（共6題）13．2012年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功，它的阻攔技術(shù)原理是，飛機(jī)著艦時(shí)利用阻攔索的作用力使它快速停止．隨著電磁技術(shù)的日趨成熟，新一代航母已準(zhǔn)備采用全新的電磁阻攔技術(shù)，它的阻攔技術(shù)原理是，飛機(jī)著艦時(shí)利用電磁作用力使它快速停止．為研究問(wèn)題的方便，我們將其簡(jiǎn)化為如圖所示的模型．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)．軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為R的電阻．一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m、阻值為r的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好．質(zhì)量為M的飛機(jī)以水平速度v0迅速鉤住導(dǎo)體棒ab，鉤住之后關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)并立即獲得共同的速度．假如忽略摩擦等次要因素，飛機(jī)和金屬棒系統(tǒng)僅在安培力作用下很快停下來(lái)．求：（1）飛機(jī)鉤住金屬棒后它們獲得的共同速度v的大??；（2）飛機(jī)在阻攔減速過(guò)程中獲得的加速度a的最大值；（3）從飛機(jī)鉤住金屬棒到它們停下來(lái)的整個(gè)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的距離x．14．電磁軌道炮利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度，其原理可用來(lái)研制新武器和航天運(yùn)載器．電磁軌道炮示意如圖，圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為E，電容器的電容為C．兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)．炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸．首先開(kāi)關(guān)S接1，使電容器完全充電．然后將S接至2，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），MN開(kāi)始向右加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)MN上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電壓相等時(shí)，回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開(kāi)導(dǎo)軌．問(wèn)：（1）磁場(chǎng)的方向；（2）MN剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大小；（3）MN離開(kāi)導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少．15．如圖所示，兩根光滑直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行傾斜放置，它們所構(gòu)成的軌道平面與水平面之間的夾角=37°，兩軌道之間的距離L=0.5m．一根質(zhì)量m=0.2kg的均勻直金屬桿出放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，整套裝置處于與曲桿垂直的勻強(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=1.6的直流電源和電阻箱R．已知導(dǎo)軌與金屬桿的電阻均可忽略不計(jì)，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m／s2．金屬桿ab始終靜止在導(dǎo)軌上．(1)如果磁場(chǎng)方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.3T，求電阻箱接入電路中的電阻R；(2)如果保持(1)中電阻箱接入電路中的電阻R不變，磁場(chǎng)的方向可以隨意調(diào)整，求滿(mǎn)足條件的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及方向．16．如圖所示，光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ固定于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌相距L=0．2m，導(dǎo)軌左端接有規(guī)格為“0．6V，0．6W”的小燈泡，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，在水平拉力作用下沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)．此過(guò)程中小燈泡始終正常發(fā)光，已知導(dǎo)軌MN、PQ與導(dǎo)體棒的材料相同，每米長(zhǎng)度的電阻r=0．5Ω，其余導(dǎo)線電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=0．1kg，導(dǎo)體棒到左端MP的距離為x．（1）求出導(dǎo)體棒ab的速度v與x的關(guān)系式；（2）在所給坐標(biāo)中準(zhǔn)確畫(huà)出aMPba回路的電功率P與x的關(guān)系圖象（不必寫(xiě)出分析過(guò)程，只根據(jù)所畫(huà)圖象給分）；（3）求出導(dǎo)體棒從x1=0．1m處運(yùn)動(dòng)到x2=0．3m處的過(guò)程中水平拉力所做的功．17．小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁天平，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤(pán)，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡．線圈的水平邊長(zhǎng)L=0.1m，豎直邊長(zhǎng)H=0.3m，匝數(shù)為．線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向垂直線圈平面向里．線圈中通有可在0~2.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I．掛盤(pán)放上待測(cè)物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使得天平平衡，測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量．（重力加速度?。?）為使電磁天平的量程達(dá)到0.5kg，線圈的匝數(shù)至少為多少（2）進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選匝、形狀相同的線圈，總電阻，不接外電流，兩臂平衡，如圖2所示，保持不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾龋?dāng)掛盤(pán)中放質(zhì)量為0.01kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率．18．如圖，豎直平面內(nèi)放著兩根間距L=1m、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)平行金屬板M、N，兩板間接一阻值R=2Ω的電阻，N板上有一小孔Q，在金屬板M、N及CD上方有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1T的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，N板右側(cè)區(qū)域KL上、下部分分別充滿(mǎn)方向垂直紙面向外和向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1=3T和B2