全国高三物理模拟试题汇编：安培力及左手定则（附答案）.pdf

1、 安培力及左手定则 安培力及左手定则一、单选题一、单选题1小明同学制作了一个有趣的“简易电动机”，将一节 5 号干电池的正极向上，几块圆柱形强磁铁片（能导电）吸附在电池的负极上，把一段裸铜导线弯折成一个线框，如图甲所示，线框上端的中点折出一个突出部分与电池的正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，如图乙所示，放手后线框就会转动起来。关于该“简易电动机”，下列说法正确的是（）A若磁铁 N 极朝上，从上往下看，该线框逆时针旋转B若将磁铁上下对调，“电动机”转动方向可能不变C若在磁铁下面再吸附一块同样的磁铁片，转动稳定后转速更大D“简易电动机”由静止到转动起来的过程中，电源的功率不断增大

2、2中国电磁炮技术世界领先，下图是一种电磁炮简易模型。间距为 L 的平行导轨水平放置，导轨间存在竖直方向、磁感应强度为 B 的匀强磁场，导轨一端接电动势为 E、内阻为 r 的电源。带有炮弹的金属棒垂直放在导轨上，金属棒电阻为 R，导轨电阻不计。通电后棒沿图示方向发射。则（）A磁场方向竖直向下B闭合开关瞬间，安培力的大小为+C轨道越长，炮弹的出射速度一定越大D若同时将电流和磁场方向反向，炮弹将沿图中相反方向发射3如图甲所示是一种可手摇发电的手电筒，除照明外还可手摇发电为手机充电。其原理回路处在磁感应强度为 0.01T 的匀强磁场中，磁场方向如图乙所示，图乙时刻半圆形导线束位于纸面内。从右向左看，手

3、柄以40rad/s 逆时针匀速转动，则（）A该手摇电筒中的电流是直流电B图乙时刻半圆形导线束上电流从 A 到 BC图乙时刻半圆形导线束受安培力大小为 0D图乙所示电流表的示数为 0.4A4Ioffe-Prichard 磁阱常用来约束带电粒子的运动。如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过 xOy 平面，1、2、3、4 直导线与 xOy 平面的交点成边长为 2a 的正方形且关于 x 轴和 y 轴对称，各导线中电流方向已标出，已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比。下列说法正确的是（）A直导线 1、2 之间的相互作用力为吸引力B4 根直导线在 O 点的磁感应强

4、度方向沿 y 轴正方向C直导线 2 受到直导线 1、3、4 的作用力合力方向背离 O 点D直导线 1、2 在 O 点的合磁场的磁感应强度方向沿 y 轴正方向5半径为 R 的内壁绝缘光滑的半圆筒如图所示固定，在 a、b、c 三点分别垂直于纸面放置三根等长的长直导线（a、b 两点位于水平直径两端），导线 a 中通有垂直纸面向里、大小为 I1的恒定电流，导线 c 中电流方向也垂直纸面向里，但大小未知。导线 a、b 固定，导线 c 处于静止状态，且与筒壁间无相互作用力，Oc 与 Oa 的夹角为=60。已知长直导线在距导线 r 处产生磁场的磁感应强度大小为B=（k 为常数，I 为长直导线中的电流），不考

5、虑边缘效应，则 b 中通过电流的大小和方向为（）A电流大小为 I1、方向垂直纸面向里B电流大小为 3I1、方向垂直纸面向里C电流大小为 I1、方向垂直纸面向外D电流大小为 3I1、方向垂直纸面向外6如图所示，某物理兴趣小组制作了一种可“称量”磁感应强度大小的实验装置。U 形磁铁置于水平电子测力计上，U 形磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，不计两极间以外区域磁场。一水平导体棒垂直磁场方向放入 U 形磁铁两极之间（未与磁铁接触），导体棒由两根绝缘杆固定于铁架台上。导体棒没有通电时，测力计的示数为0；导体棒通以图示方向电流 I（如图所示）时，测力计的示数为1。测得导体棒在两极间的长度为 L，磁铁

6、始终静止，不考虑导体棒电流对磁铁磁场的影响。下列说法正确的是（）A导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为=01B导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为=0+1C若使图示方向电流增大，被“称量”的磁感应强度将减小D若通以图示大小相等方向相反的电流 I，测力计示数将变为2017处于纸面内的平行直导线 1、2 中的电流大小分别为 I1、I2，方向如图所示，下列说法正确的是（）A导线 1、2 受安培力的方向始终共面，但不一定在纸面B导线 1、2 受安培力的方向始终在纸面内，可能相同也可能相反C若 I1I2，则导线 2 受到的安培力一定大于导线 1 受到的安培力D若 I1I2，则导线 2 在导线 1 处产生的磁

7、感应强度一定大于导线 1 在导线 2 处产生的磁感应强度8如图所示，半径为 r=2 m 的金属圆环放在绝缘粗糙水平桌面上，圆环电阻为 R=4，ab 为圆环的一条弦，对应的圆心角为 90。在 ab 的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为 B=4t+1（T），圆环在桌上未动。则（）A圆环中产生顺时针方向的感应电流B圆环受到桌面的静摩擦力，方向垂直 ab 向右C圆环中感应电流的大小为（-2）AD图中穿过圆环的磁通量随时间增大，电动势也增大9两根质量均为，长度均为的长直导线水平、平行放置，两导线中通入的电流均为，但电流方向相反，如图所示一根导

8、线位于水平地面上，另一根导线位于其正上方。当外加匀强磁场水平向右，两根导线间距为时恰能静止不动。当外加匀强磁场水平向左，两根导线间距为=2时恰能静止不动。已知长直导线产生的磁感应强度与到导线的距离成反比、与电流强度成正比，重力加速度为，则外加匀强磁场的磁感应强度为（）A38B5C3D35二、多选题二、多选题10用如图（a）所示的装置研究安培力，线圈的一端悬挂于弹簧测力计上，另一端放置在匀强磁场中。某次实验获得测力计读数随电流变化的 F-I 图像如图（b）所示，图中 F1、F0和 I1为已知量，线圈匝数为 n，重力加速度为 g，忽略线圈上边所在位置处的磁场，通过以上已知量可求出（）A线圈的质量B

9、线圈在磁场中的有效长度C线圈所在磁场的磁感应强度D磁感应强度与线圈有效长度的乘积11在纸面内固定三根间距相等的竖直长直导线 a、b、c，导线 a、b、c 中通过的电流相等、方向如图所示。若在三根导线所在空间内加上磁感应强度方向垂直导线的匀强磁场后，导线 b 所受安培力的合力方向水平向左，则下列说法正确的是（）A所加磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外B所加磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里C加上磁场后，导线 a 所受安培力的合力方向一定水平向左D加上磁场后，导线 c 所受安培力的合力方向一定水平向右12如图，空间中有三根相互平行且质量均为 m 的长直导线，三根导线中通有方向垂直纸面向里且大小为 I

10、的电流，导线横截面恰好构成等边三角形的顶点，已知 A 导线在 C 处产生的磁感应强度的大小为0，C 导线放在水平地面上且处于静止状态，C 导线长度为 L，下列说法正确的是（）A、导线在 C 处产生的合磁场方向竖直向下BC 导线所受的安培力大小为 30，方向水平向右CC 导线所受的静摩擦力大小为 30，方向水平向右DC 导线对地面的压力的大小为+3013一长为 2m、电流强度为 1A 的通电直导线处于匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T，则该通电直导线所受磁场作用力大小可能为（）A0B1NC2ND3N三、综合题三、综合题14如图所示，倾角为=37的光滑斜面处于竖直向上的匀强磁场中，现将

11、一表面绝缘的通电导体棒放置在斜面上，棒中电流方向垂直纸面向里。已知导体棒始终保持静止状态，导体棒质量m=0.1kg，棒中电流 I=0.5A，导体棒长度 L=2m，重力加速度 g=10m/s2，sin37=0.6。求：（1）磁感应强度的大小：（2）若将磁场方向在纸面内任意转动，求磁感应强度最小值和此时的磁场方向；（3）若斜面粗糙且动摩擦因数=0.5，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，求竖直向上磁场的磁感应强度范围。15如图所示，在 xOy 平面内固定一圆形金属线框，圆心为 O1，半径为 R，与 y 轴相切于原点 O。空间存在方向垂直于 xOy 平面向里、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场。一长度为 2R

12、 的均匀导体棒MN，以速率 v0由 O 点开始沿 x 轴正方向在金属线框上匀速滑过。运动过程中导体棒 MN 始终与 y轴平行，并且中点始终在 x 轴上，与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为 r，金属框电阻可忽略。求：（1）导体棒 MN 运动到 O1位置时，通过 MN 的电流大小和方向；（2）导体棒 MN 运动位移为 x（0 x2R）时，导体棒所受安培力的大小。答案解析部分答案解析部分1【答案】C2【答案】B3【答案】C4【答案】C5【答案】A6【答案】D7【答案】D8【答案】C9【答案】C10【答案】A,D11【答案】A,D12【答案】A,C13【答案】A,B14【答案】（1）解：导体

13、棒处于平衡状态 BIL=mgtan得 B=0.75T（2）解：安培力最小时磁感应强度也最小 BIL=mgsin得 B=0.6T方向垂直于斜面向上（3）解：导体棒刚好要沿斜面下滑，磁感应强度最小 mgsin=B1ILcos+（mgcos+B1ILsin）得 B1=211T导体棒刚好要沿斜面上滑，磁感应强度最大 mgsin+（mgcos+B2ILsin）=B2ILcos 得 B2=2T磁感应强度的范围为：211TB2T15【答案】（1）解：在 O1位置导体棒 MN 产生的电动势=0电流=由以上两式可得=0右手定则可以判断通过 MN 的电流方向：（2）解：导体棒 MN 运动位移为 x 时，导体棒连入回路的有效切割长度为 l，电动势=0电流=受到的安培力=0 x R 时，由几何关系可知=2 2()2可得安培力=2202()2R x 2R 时，由几何关系可知=2 2()2可得安培力=2202()2