高二物理（人教版）试题选择性必修二课时跟踪检测（二）安培力作用下的运动和平衡问题

课时跟踪检测(二)安培力作用下的运动和平衡问题1.如图所示，两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由活动，当直流电流按图示方向通过两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)()A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．逆时针方向转动，同时靠近导线ABC．逆时针方向转动，同时远离导线ABD．顺时针方向转动，同时远离导线AB2.如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则()A．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里B．ef和cd导线在b点产生的合磁场为零C．cd导线受到的安培力方向向右D．若同时改变两导线的电流方向，两导线各自受到的安培力方向不变3.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁体连接起来，此时台秤读数为F1。现在磁体上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向垂直纸面向里，此时台秤读数为F2。则以下说法正确的是()A．F1>F2 B．F1<F2C．弹簧长度将变长 D．弹簧长度将不变4.如图所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为θ的光滑平行金属导轨，顶端接有电源，直导体棒ab垂直两导轨放置，且与两导轨接触良好，整套装置处于匀强磁场中。下列各选项为沿a→b方向观察的侧视图，其中所加磁场可能使导体棒ab静止在导轨上的是()5．(2024·江门高二月考)(多选)如图所示，用绝缘细绳悬挂一矩形导线框且导线框底边水平，导线框通有逆时针方向的电流(从右侧观察)，在导线框的正下方，垂直于导线框平面有一直导线PQ，现在PQ中通以水平向左的电流，在短时间内，下列说法正确的是()A．从上往下观察导线框逆时针转动B．从上往下观察导线框顺时针转动C．细绳受力会变得比导线框重力大D．细绳受力会变得比导线框重力小6.如图所示是一位同学制作的实验装置：轻弹簧竖直悬挂，下端恰与铜片接触。当开关闭合后，弹簧时伸时缩，灯泡时明时暗。关于这个实验现象，下列说法中正确的是()A．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩B．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长C．弹簧收缩与铜片分离时，通过灯泡的电流较小，灯泡较暗D．弹簧伸长与铜片接触时，通过灯泡的电流较大，灯泡明亮7.(多选)如图所示，质量为m、长度为l的金属棒放置在横截面为eq\f(1,4)圆弧的光滑轨道上，轨道处在竖直平面内，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通有垂直纸面向外的电流I时，金属棒静止于轨道某点，该点与圆心连线和水平方向的夹角为θ，重力加速度为g。则下列说法正确的是()A．匀强磁场的方向竖直向上B．匀强磁场的方向竖直向下C．磁感应强度大小为eq\f(mg,Iltanθ)D．磁感应强度大小为eq\f(mgtanθ,Il)8.(2024·吉林长春期末)如图所示，用绝缘细绳竖直悬挂一个匝数为n的矩形线圈，细绳与拉力传感器相连，传感器可以读出细绳上的拉力大小。现将线框的下边MN垂直置于匀强磁场中，MN边长为L。当导线中通以大小为I的电流时，传感器的读数为F1；只将电流反向，传感器的读数变为F2(F2>F1)。重力加速度为g，则可得到()A．减小电流I重复实验，则F1减小、F2增大B．传感器读数为F2时，MN中电流从M到NC．磁感应强度B＝eq\f(F2－F1,2nIL)D．金属线框的质量m＝eq\f(F1＋F2,g)9．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。如图所示为某型号电磁炮的轨道，该轨道长10m、宽2m。若发射质量为100g的炮弹，从轨道左端以初速度为零开始加速，当回路中的电流恒为100A时，最大速度可达2km/s，假设轨道间磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是()A．磁场方向竖直向下B．磁场方向水平向左C．电磁炮的最大加速度大小为4×105m/s2D．磁感应强度的大小为100T10．(2024·安徽淮北期末)如图所示，水平导轨间距L＝1m，导体棒ab的质量m＝0.5kg，与导轨保持良好接触并与导轨垂直，细线绕过定滑轮，一端悬挂重物，另一端与导体棒相连。电源电动势E＝6V、内阻r＝1Ω，定值电阻R＝4Ω；外加匀强磁场的磁感应强度大小为B＝0.5T，方向水平向左；导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，不计定滑轮摩擦，不计导轨与导体棒的电阻，细线对ab的拉力为水平方向，取重力加速度g＝10m/s2，导体棒ab处于静止状态。求：(1)导体棒ab受到的安培力；(2)所挂重物的重力G的最大值。11.如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内分布着磁感应强度大小为B＝0.5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.5Ω的直流电源。现把一个质量m＝0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力的大小和方向。课时跟踪检测(二)1．选B两条不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势，假设CD导线转过90°，此时两电流为同向电流，相互吸引。所以导线CD逆时针方向转动，同时靠近导线AB，故B正确，A、C、D错误。2．选D根据安培定则可知，ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外，A错误；根据安培定则可知，ef和cd导线在b点产生的磁场方向相同，则合磁场不为零，B错误；根据安培定则可知，ef导线在cd导线处产生的磁场垂直纸面向外，由左手定则可知，cd导线受到的安培力方向向左，C错误；根据“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”可知，若同时改变两导线的电流方向，两导线各自受到的安培力方向不变，D正确。3．选A选通电导线为研究对象，根据左手定则判断可知，通电导线受到的安培力方向为斜向右下方，根据牛顿第三定律分析可知，磁体受到的磁场力方向为斜向左上方，则磁体将向左运动，弹簧被压缩，所以长度将变短，故C、D错误；由于磁体受到的磁场力方向为斜向左上方，对台秤的压力减小，则F1>F2，故A正确，B错误。4.选B导轨光滑，导体棒静止在导轨上，部分受力分析如图所示，所以导体棒一定会受到安培力作用，且方向与重力和支持力的合力方向相反。C、D选项中磁场方向与电流方向平行，导体棒不受安培力；由左手定则可知，A选项中安培力方向水平向左，导体棒不可能平衡；B选项中安培力方向水平向右，导体棒可能平衡，故选B。5．选AC由安培定则判断出通电直导线PQ在导线框处产生的磁场方向平行于导线框平面从外向里，根据左手定则可知，导线框外侧电流受安培力向右，导线框内侧电流受安培力向左，从上往下看，导线框将逆时针转动，A正确，B错误；导线框沿逆时针方向转动一个小角度后，导线框底边的电流方向向左，由左手定则可知，其受到的安培力的方向向下，导线框上边的电流的方向向右，由左手定则可知，其受到的安培力的方向向上，由于直导线在导线框上边产生的磁感应强度小于直导线在导线框底边产生的磁感应强度，所以导线框整体受安培力向下，细绳受力会变得比导线框重力大，C正确，D错误。6．选A有电流通过弹簧时，各匝环形电流同向，互相吸引致使弹簧收缩，A正确，B错误；弹簧伸长与铜片接触时，弹簧与灯泡并联，电路中总电阻较小，总电流较大，电源内阻分压较大，灯泡两端电压较小，灯泡较暗，同理可知弹簧收缩与铜片分离时，灯泡较明亮，C、D错误。7．选BC根据平衡条件得金属棒受到的安培力向右，根据左手定则可知，匀强磁场的方向竖直向下，B正确，A错误；根据平衡条件得BIltanθ＝mg，解得B＝eq\f(mg,Iltanθ)，D错误，C正确。8．选C对矩形线圈受力分析，矩形线圈受到重力、拉力和安培力，由于F2>F1，当安培力向下时有F2＝mg＋nIBL，当安培力向上时有F1＝mg－nIBL，联立解得B＝eq\f(F2－F1,2nIL)，m＝eq\f(F1＋F2,2g)，减小电流I重复实验，则F1增大、F2减小，故A、D错误，C正确；传感器读数为F2时，矩形线圈受到的安培力向下，根据左手定则可知，MN中电流从N到M，故B错误。9．选D回路中电流方向如题图所示，发射方向水平向右，则根据左手定则可知，磁场方向应竖直向上，故A、B错误；由题意可知，炮弹最大速度v＝2km/s，加速距离x＝10m，由初速度为零的匀加速直线运动速度和位移关系v2＝2ax，解得最大加速度大小为a＝2×105m/s2，由牛顿第二定律可得F＝ma，又F＝BIL，联立解得B＝100T，故C错误，D正确。10．解析：(1)根据闭合电路欧姆定律可得，回路中的电流为I＝eq\f(E,r＋R)＝eq\f(6,1＋4)A＝1.2A则导体棒ab受到的安培力大小为F安＝BIL＝0.5×1.2×1N＝0.6N根据左手定则可知，安培力方向垂直ab向下。(2)设所挂重物的重力的最大值为Gm，根据受力平衡可得Gm＝fmax又fmax＝μN＝μ(mg＋F安)联立解得Gm＝2.8N。答案：(1)0.6N，方向垂直ab向下(2)2.8N11．解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，有I＝eq\f(E,R0＋r)＝