高考物理磁倡講精練安培力典型習(xí)題

安培力典型習(xí)題1．中國宋朝科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記錄了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表示，地球四周地磁場的磁感線散布表示如圖．合上述資料，以下說法不正確的選項(xiàng)是()

結(jié)A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極鄰近C．地球表面隨意地點(diǎn)的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用分析：選

C.由題意可知，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，存在磁偏角，

A正確．磁感線是閉合的，再由圖可推知地球內(nèi)部存在磁場，地磁南極在地理北極鄰近，故

B正確．只有赤道上方鄰近的磁感線與地面平行，

故C錯(cuò)誤．射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的運(yùn)動方向與地磁場方向不平行，故地磁場對其有力的作用，這是磁場的基天性質(zhì)，故

D正確．2．三根平行的長直導(dǎo)體棒分別過正三角形

ABC的三個(gè)極點(diǎn)，并與該三角形所在平面垂直，各導(dǎo)體棒中均通有大小相等的電流，方向如下圖．則三角形的中心O處的合磁場方向?yàn)?)A．平行于AB，由A指向BB．平行于BC，由B指向CC．平行于CA，由C指向AD．由O指向C分析：選A.如下圖，由右手螺旋定章可知，導(dǎo)體A中電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行BC，同理，可知導(dǎo)線B、C中電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感覺強(qiáng)度的方向分別平行于AC、AB，又因?yàn)槿鶎?dǎo)線中電流大小相等，到O點(diǎn)的距離相等，則它們在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場的磁感覺強(qiáng)度大小相等，再由平行四邊形定章，可得O處的合磁場方向?yàn)槠叫杏贏B，由A指向B，應(yīng)選項(xiàng)A正確．3．如下圖，AC是一個(gè)用長為L的導(dǎo)線彎成的、以O(shè)為圓心的四分之一圓弧，將其放置在與平面

AOC垂直的磁感覺強(qiáng)度為

B的勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)在該導(dǎo)線中通以由

C到

A，大小為I

的恒定電流時(shí)，該導(dǎo)線遇到的安培力的大小和方向是

()A．BIL，平行于OC向左22BIL，垂直于AC的連線指向左下方π22BIL，平行于OC向右πD．22BIL，垂直于AC的連線指向左下方1分析：選B.直導(dǎo)線折成半徑為R的4圓弧形狀，在磁場中的有效長度為2R，又因?yàn)長＝1×2π，則安培力＝·2＝22BIL.安培力的方向與有效長度的直線垂直，根4RFBIRπAC據(jù)左手定章可知，安培力的方向垂直于AC的連線指向左下方，B正確．4．如下圖，用粗細(xì)平均的電阻絲折成平面梯形框架.此中ab、cd邊與ad邊夾abcd角均為60°，ab＝bc＝cd＝L，長度為L的電阻絲電阻為R0，框架與一電動勢為E、內(nèi)阻r＝R0的電源相連結(jié)，垂直于框架平面有磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，則梯形框架abcd遇到的安培力的大小為()A．05BELB．11R010BELBELC.11R0D.R0分析：選C.并聯(lián)部分的總電阻為R＝3R0·2R06，電路中的總電流I＝E并＝，所3R0＋2R00R并＋r5R10BEL以線框遇到的合外力F＝BI·2L＝11R0，C正確．5．如下圖，接通開關(guān)S的瞬時(shí)，用絲線懸掛于一點(diǎn)、可自由轉(zhuǎn)動的通電直導(dǎo)線AB將()A．A端向上，B端向下，懸線張力不變B．A端向下，B端向上，懸線張力不變C．A端向紙外，B端向紙內(nèi)，懸線張力變小D．A端向紙內(nèi)，B端向紙外，懸線張力變大分析：選D.當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，由安培定章知導(dǎo)線鄰近磁感線散布如圖，由左手定章判斷出通電直導(dǎo)線此時(shí)左部受力指向紙內(nèi)，右部受力指向紙外，導(dǎo)線將轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到與磁感線接近垂直時(shí)，導(dǎo)線轉(zhuǎn)動的同時(shí)，相當(dāng)于擁有向里的電流，則導(dǎo)線受安培力將豎直向下，可知懸線張力變大，應(yīng)選項(xiàng)D正確．6．電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如下圖，利用這類裝置能夠把質(zhì)量為m＝2.0g的彈體(包含金屬桿EF的質(zhì)量)加快到6km/s.若這類裝置的軌道寬d＝2m、長L＝100m、電流I＝10A、軌道摩擦不計(jì)且金屬桿EF與軌道一直垂直并接觸優(yōu)秀，則以下有關(guān)軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感覺強(qiáng)度和磁場力的最大功率結(jié)果正確的選項(xiàng)是()A．B＝18T，Pm＝1.08×108W4B．B＝0.6T，Pm＝7.2×10WC．B＝0.6T，Pm＝3.6×106WD．B＝18T，Pm＝2.16×106W1分析：選D.通電金屬桿在磁場中受安培力的作用而對彈體加快，由功能關(guān)系得BIdL＝22m，代入數(shù)值解得＝18T；當(dāng)速度最大時(shí)磁場力的功率也最大，即m＝BIdvm，代入數(shù)值mvBP得Pm＝2.16×106W，應(yīng)選項(xiàng)D正確．[綜合應(yīng)用題組]7．質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)體棒擱置于四分之一圓滑圓弧軌道上，整個(gè)裝置處于豎直向上磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，直導(dǎo)體棒中通有恒定電流，均衡時(shí)導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60°角，其截面圖如下圖．則以下對于導(dǎo)體棒中電流的剖析正確的選項(xiàng)是()3mgA．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為I＝BL3mgB．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為I＝3BL3mgC．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為I＝BL3mgD．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為I＝3BL分析：選C.依據(jù)左手定章可知，不論電流方向向里仍是向外，安培力的方向只好沿水平方向，再聯(lián)合導(dǎo)體棒的均衡條件可知，安培力只好水平向右，據(jù)此可判斷出，導(dǎo)體棒中的電流垂直紙面向里，對導(dǎo)體棒受力剖析如下圖，并依據(jù)均衡條件可知，F(xiàn)＝mgtan60°，又安培力為＝BIL，聯(lián)立可解得I＝3mg，應(yīng)選項(xiàng)C正確．FBL8．如下圖，兩平行圓滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為

L，勁度系數(shù)為

k的輕質(zhì)彈簧上端固定，

下端與水平直導(dǎo)體棒

ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與

ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，

空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場．

閉合開關(guān)

K后導(dǎo)體棒中的電流為

I，導(dǎo)體棒均衡時(shí)，彈簧伸長量為

x1；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性，使導(dǎo)體棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為

I，導(dǎo)體棒均衡時(shí)彈簧伸長量為

x2.忽視回路中電流產(chǎn)生的磁場，則勻強(qiáng)磁場的磁感覺強(qiáng)度

B的大小為

()A.

kIL

(x1＋x2)

kB.IL

(x2－x1)kC.2IL(x2＋x1)

kD.2IL(x2－x1)分析：選

D.由均衡條件可得

mgsin

α＝kx1＋BIL；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使導(dǎo)體棒中電流k反向，由均衡條件可得

mgsin

α＋BIL＝kx2，聯(lián)立解得

B＝2IL

(x2－x1)．選項(xiàng)

D正確．9．(多項(xiàng)選擇)如右圖所示，在傾角為

α的圓滑斜面上，垂直斜面擱置一根長為

L、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，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感覺強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．此過程中磁感覺強(qiáng)度B漸漸增大B．此過程中磁感覺強(qiáng)度B先減小后增大C．此過程中磁感覺強(qiáng)度mgsinαB的最小值為ILD．此過程中磁感覺強(qiáng)度mgtanαB的最大值為IL分析：選AC.導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于均衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感覺強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動向變化如下圖，則由圖知安培力漸漸增大，即此過程中磁感覺強(qiáng)度B漸漸增大，A對、B錯(cuò)；剛開始安培力F最小，有sinFα＝，所以此過mg程中磁感覺強(qiáng)度B的最小值為mgsinα，C對；最后安培力最大，有＝，即此過程中磁ILFmgmg感覺強(qiáng)度B的最大值為IL，D錯(cuò)．10．如下圖，一長為

10cm的金屬棒

ab用兩個(gè)完整同樣的彈簧水平川懸掛在勻強(qiáng)磁場中；磁場的磁感覺強(qiáng)度大小為0.1T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒經(jīng)過開關(guān)與一電動勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω.已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)從頭均衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)對比均改變了0.3cm.重力加快度的大小取10m/s2.判斷開封閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量．E12分析：金屬棒通電后，閉合回路電流

I＝R＝

2

A＝6A導(dǎo)體棒遇到的安培力大小為

F＝BIL＝0.06N.開封閉合后，電流方向?yàn)閺?/p>

b到

a，由左手定章可判斷知金屬棒遇到的安培力方向豎直向下由均衡條件知：開封閉合前：2kx＝mg開封閉合后：2(x＋x)＝＋kmgF代入數(shù)值解得m＝0.01kg.答案：方向豎直向下0.01kg11．某同學(xué)用圖中所給器械進(jìn)行與安培力相關(guān)的實(shí)驗(yàn)．兩根金屬導(dǎo)軌ab和11固定在ab同一水平面內(nèi)且互相平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)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)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直．在圖中畫出連線，達(dá)成實(shí)驗(yàn)電路．要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向挪動．為使金屬棒在走開導(dǎo)軌時(shí)擁有更大的速度，有人提出以下建議：A．適合增添兩導(dǎo)軌間的距離B．換一根更長的金屬棒C．適合增大金屬棒中的電流此中正確的選項(xiàng)是________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號)．分析：(1)因?yàn)榇艌龇较蜇Q直向下，要使金屬棒的運(yùn)動如下圖，則金屬棒中電流由里向外，滑動變阻器用限流接法，實(shí)物圖連結(jié)如下圖．(2)為使金屬棒走開時(shí)速度較大，由動能定理知BILx＝12，＝2BILx，適合增大2mvvm兩導(dǎo)軌間的距離，能夠增大v，適合增大金屬棒的電流能夠增大v，換一根更長的金屬棒，增大了質(zhì)量，v變小，所以A、C正確．答案：(1)圖看法析(2)AC12．載流長直導(dǎo)線四周磁場的磁感覺強(qiáng)度大小為B＝kI/r，式中常量k>0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離．在水平長直導(dǎo)線正下方，矩形線圈abcd通以逆時(shí)針方向的恒定MN電流，被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如下圖．開始時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0.當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1；當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變成I2時(shí)，兩細(xì)線的張力均大于T0.(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí)，線框遇到的安培力F1與F2大小之比；(3)當(dāng)內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰巧斷裂，在此瞬時(shí)線圈的加快度大小為，求MNaI3.分析：(1)由題意知，當(dāng)MN通以電流I1時(shí)，線圈遇到的安培力向上，依據(jù)左手定章、安培定章能夠判斷I1的方向向左，當(dāng)通以電流I2時(shí)，線圈遇到的安培力應(yīng)向下，同理，MN能夠判斷I2的方向向右．當(dāng)MN中