高考物理一轮复习《磁场与安培力》跟踪复习练习题(含答案)

磁场与安培力一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）1．如图所示，互相绝缘的三根无限长的直导线的一部分、、组成一个等边三角形。三根导线所通过的电流大小相等，方向如图所示。O为三角形的正中心，M、N分别为O点关于、的对称点。已知三根导线中的电流在O点所形成的合磁场的磁感应强度大小为，在M点所形成的合磁场的磁感应强度大小为，则此时在N点的合磁场的磁感应强度大小为（）A． B． C． D．2．空间中三角形OPQ，，。在P、Q两点分别放置无限长载流直导线a和b，两导线均垂直于三角形OPQ所在的平面。已知无限长载流直导线周围某点的磁感应强度表达式为（其中，k为恒量，I为长直导线中的电流大小，R为该点与直导线的垂直距离）。某小段通电直导体位于O点垂直于三角形平面放置，它受到的安培力方向平行于PQ连线，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（）A．导线a、b电流之比为16：9，方向相同 B．导线a、b电流之比为16：9，方向相反C．导线a、b电流之比为1：1，方向相同 D．导线a、b电流之比为1：1，方向相反3．如图所示是等腰直角三棱柱，其平面abcd为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B0，则下列说法正确的是（）

A．穿过abcd平面的磁通量与穿过cdef的相等B．穿过abcd平面的磁通量与穿过abfe的相等C．穿过abcd平面的磁通量与穿过ade的相等D．穿过abcd平面的磁通量大于穿过cdef平面的4．如图所示，质量、长度为、截面为矩形的导体棒放在倾角为的两根平行倾斜导轨上恰好能静止。今让导体棒通以从P到Q的恒定电流，并在空间中加上垂直于导体棒的匀强磁场B（图中未画出），导体棒以加速度沿斜面向上运动。已知导体棒在运动过程中始终与导轨垂直、不发生翻滚、并与导轨接触良好（g取），则所加磁场的磁感应强度最小为（）A． B．5.2T C．3.2T D．3.2T5．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数和质量均相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同，方向如图中箭头所示的电流，天平均处于平衡状态，则哪个选项左盘中所加的砝码质量最小（）A． B． C． D．6．如图所示，一根粗细均匀的金属丝弯折成一直角三角形闭合线框，其中，将其放入匀强磁场中，磁场方向垂直三角形所在平面向里，若在间加一电压，则折线边和边受到的安培力大小之比为（）（）

A． B． C． D．7．如图所示，一粗糙绝缘固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，长度为L的水平金属细杆始终静止在斜面上。已知金属杆通有如图所示的电流I时，细杆与斜面间的摩擦力恰好为零；那么电流方向不变，大小变为时金属细杆受到的摩擦力为（）A．沿斜面向上 B．沿斜面向下C．沿斜面向上 D．沿斜面向下8．如图所示，一段导线abcd弯成半径为R、圆心角为90°的部分扇形形状，置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab和cd的长度均为。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。则导线abcd所受到的安培力为（）A．方向沿纸面向上，大小为B．方向沿纸面向上，大小为C．方向沿纸面向下，大小为D．方向沿纸面向下，大小为9．质量均匀分布的直导体棒放置于四分之一的光滑圆弧轨道上，其截面如图所示。导体棒中通有电流强度大小为的电流，空间存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场的方向竖直向上。导体棒平衡时，导体棒与圆心的连线跟竖直方向的夹角为，轨道与导体棒的弹力为。下列说法正确的是（）A．若仅将电流强度缓慢增大，则逐渐减小B．若仅将电流强度缓慢增大，则逐渐增大C．若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°，则逐渐减小D．若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°，则逐渐增大10．如图所示，在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线，a、b、c是等边三角形的三个顶点，电流大小相等，a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B，则下列说法中正确的是（）A．O处磁感应强度大小为，方向垂直连线向上B．O处磁感应强度大小为，方向平行连线向左C．c处的通电导线受到的安培力方向垂直连线向上D．c处的通电导线受到的安培力方向垂直连线向下11．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（）

A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用12．如图所示，水平面内有相距为l=0.4m的两平行固定金属导轨，导轨左端接有电动势E=3V、内阻r=1Ω的电源，金属棒ab跨接在金属导轨上，与两金属导轨垂直并与导轨接触良好，棒ab接入电路部分的电阻R=1Ω，金属导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中，磁场方向与棒ab垂直且与水平面成角斜向右上方，棒ab始终静止于导轨上。下列说法正确的是（）A．棒ab所受摩擦力水平向左 B．通过棒ab的电流为3AC．棒ab所受安培力大小为0.6N D．棒ab所受摩擦力大小为0.3N二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）13．如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放炮弹炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。内阻为r的可控电源提供的强大电流从根导轨流入，经过炮弹，再从另一导轨流回电源。炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为磁感应强度为B的匀强磁场。已知两导轨内侧间距为L，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R，若炮弹滑行s后获得的发射速度为v。不计空气阻力，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势，导轨电阻不计，下列说法正确的是（）A．匀强磁场方向为竖直向上B．电磁炮受到的安培力大小为C．可控电源此时的电动势是D．这一过程中系统消耗的总能量是14．如图所示，在倾角为37°的斜面上，固定一宽为0.5m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势为6V，内阻为1Ω，一质量为40g的金属棒与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.4T，金属棒的电阻为1Ω，导轨电阻不计，金属导轨与金属棒之间的动摩擦因数为0.5，金属棒所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要保持金属棒在导轨上静止，滑动变阻器R接入电路中的阻值可能为（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）（）

A．1Ω B．8ΩC．14Ω D．20Ω15．如图所示，在匀强磁场B的区域内有一光滑倾斜金属导轨，倾角为θ，导轨间距为L，在其上垂直导轨放置一根质量为m的导线，接以如图所示的电源，电流强度为I，通电导线恰好静止，则匀强磁场的磁感应强度必须满足一定条件，下述所给条件正确的是（）A．B＝，方向垂直斜面向上B．B＝，方向垂直斜面向下C．B＝，方向沿斜面水平向左D．B＝，方向竖直向上16．电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比，通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变17．如图所示，一根质量为m、长为l的金属棒用两根细线悬挂在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中，已知每根细线可以承受的最大拉力为，当导棒通入从左到右方向的电流I时，金属棒处于静止状态，此时每根细线的拉力为，关于该导棒和细线下列说法中正确的是（）

A．倘若磁感应强度增大为，每根细线的拉力为0B．倘若磁感应强度增大为，每根细线的拉力为0C．倘若将电流方向变为从右向左，大小变为，细线不会被拉断D．倘若将磁感应强度方向变为垂直于纸面向外，改变磁感应强度B的大小，那么每根细线的拉力一定大于18．如图所示，两条相同的平行直导线A、B中通入大小相等、方向相反的电流IA、IB，导线A、B所受的安培力分别为FA、FB，则（）A．在导线A的位置，导线B产生的磁场的方向垂直于纸面向里B．导线A所受安培力FA的方向向左C．若电流，则D．若电流IA、IB同时反向，FA、FB方向仍然不变19．两长度均为L的通电长直导线P、Q锁定在倾角为θ的光滑绝缘斜面上，质量分别为m、，两导线均接恒流源，流入的电流大小均为I，重力加速度大小为g，其截面图如图所示。现在施加一垂直斜面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，与此同时对两导线解除锁定，两导线间距离保持不变一起沿斜面向上做匀加速直线运动。下列说法正确的是（）

A．两导线中电流的方向可能相反B．两导线间的安培力大小为C．所加磁场的磁感应强度大小满足D．若，撤去匀强磁场B瞬间，其他条件不变，导线P、Q的加速度大小之比为3：120．一质量为m的通电导体棒ab置于倾角为的导轨上，如图所示。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，在图所示的各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间一定存在摩擦力的是（）

A． B．C． D．三、综合计算题（要求写出必要的计算过程）21．如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨的一建接有电动势E=3V内阻r=0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L=0.4m，在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在会属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻R=1.0Ω，导体棒恰好刚要滑动，金属导轨电阻不计，（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）ab棒受到的安培力；（2）ab棒与导轨的动摩擦因数μ。

22．如图所示为等臂电流天平。左臂挂盘和砝码的总质量为m，右臂所挂矩形线圈的匝数为n，线圈水平边的长为L。下边处在磁感应强度大小为B，方向垂直线圈平面（纸面）向里的匀强磁场中。当线圈中通过大小为I、方向如图中所示的电流时，两臂平衡。重力加速度为g，不计线圈重力。（1）请导出用n、m、L、I、g计算B的表达式；（2）若挂盘和砝码的总质量为m=0.5kg，B=1.0T，L=0.1m，重力加速度g取10m/s2，线圈中的电流I可在1.0A~2.0A范围内调节，求线圈的最少匝数。

23．如图所示，水平导轨间距为L＝0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1kg，电阻R0＝0.9Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10V，内阻r＝0.1Ω，电阻R＝4Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g＝10m/s2，ab处于静止状态。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：（1）通过ab的电流大小和方向；（2）ab受到的安培力大小；（3）重物重力G的取值范围。24．如图所示，两根光滑平行导体杆、构成的导轨平面的倾角，、的上端与电源E相连，导轨的宽度，质量为的金属棒与、垂直且与接触良好，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，此时金属棒恰好静止在导轨上，理想电压表的示数为。已知电源电动势，内阻，导体杆、及导线的电阻不计，，g取。求：（1）求金属棒接入电路部分的电阻R；（2）求匀强磁场磁感应强度B的大