高考物理二轮考点精练专题9.2《安培力》（含答案解析）

精练9-2一．选择题1．（2018广州一模）如图，“L”型导线abc固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，，ab长为l，bc长为，导线通入恒定电流I，设导线受到的安培力大小为F，方向与bc夹角为θ，则[来源:学科网ZXXK]A．，B．，C．，D．，【参考答案】D【命题意图】本题考查安培力、左手定则及其相关的 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 。2.（2018浙江十校联盟）某同学自己制做了一个简易电动机，如图所示。其中矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并且作为线圈的转轴。现将线圈架在两个金属支架之间，此时线圈平面位于竖直面内，将永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将（）A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴上侧的绝缘漆刮掉【参考答案】.A【命题意图】本题考查电动机原理、安培力及其相关的物理知识，意在考查运用相关知识 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 解决实际问题的能力。3．（2018河北衡水六调）一通电直导线与x轴平行放置，匀强磁场的方向与xOy坐标平面平行，导线受到的安培力为F。若将该导线做成圆环，放置在xOy坐标平面内，如图所示，并保持通电的电流不变，两端点ab连线也与x轴平行，则圆环受到的安培力大小为()A．FB．C．D．【参考答案】C【命题意图】本题考查安培力及其相关的知识点。【解题思路】根据安培力公式，安培力F与导线长度L成正比；若将该导线做成圆环，由L=×2πR，解得圆环的半径R=，圆环ab两点之间的距离L’=R=。由F/L=F’/L’解得：F’=，选项C正确。4．如图，ab、cd是两根长度均为L＝4.0m，质量分别为m1＝0.6kg和m2＝0.2kg的金属棒，两根等长的细金属杆将两节干电池与两个金属棒串联成闭合回路，整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上，保证金属棒水平。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝1.0T，电路中的电流I＝0.5A，待系统稳定之后(金属棒、细金属杆在力的作用下不会发生变形，取g＝10m/s2)，则(　　)A．绝缘细线与竖直方向的夹角0°B．绝缘细线与竖直方向的夹角45°C．细金属杆与竖直方向的夹角45°D．细金属杆与竖直方向的夹角90°【参考答案】AC6.(2016·甘肃兰州模拟)如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直。A导线中的电流方向垂直纸面向里，闭合开关S，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是(　　)A.水平向左B.水平向右C.竖直向下D.竖直向上【参考答案】D7．（2016·河南省名校联考）如题图所示，两根平行放置、长度均为L的直导线a和b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中。当a导线通有电流强度为I，b导线通有电流强度2I，且电流方向相反时，a导线受到的磁场力大小为F1，b导线受到的磁场力大小为F2，则a通电导线的电流在b导线处产生的磁感应强度大小为A．B．C．D．【参考答案】C8．（2014·北京顺义区质检）实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。这种电流表的构造如题17-17图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如题17-17图乙所示的稳恒电流（b端电流流向垂直纸面向内），下列说法不正确的是A．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上。B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动。C．线圈的框架选择铝质材料，不仅考虑铝的密度小、强度高，更主要的是因为铝框转动时产生涡流，阻碍线圈的转动，这样有利于指针很快地稳定指到读数位置上．D．由于这种仪表是一种比较精密、容易损坏的仪器，所以在搬动运输这种电流表过程中，应该用导线将图中两接线柱直接连接，这样可以有效的减小线圈产生的摆动，以防止电表受损。【参考答案】A【名师解析】当线圈在如图乙所示的位置时，由左手定则可判断出b端受到的安培力方向向下，选项A不正确。9．如图所示为一螺距较大、有弹性的通电螺线管的磁场截面分布图，虚线为螺线管的中轴线（与某一磁感线重合），ab为用绝缘细线悬挂的位于螺线管的正上方的通电直导线，其电流方向由a到b，电流很小，不影响螺线管磁场。下列说法正确的是A.P、Q两点的磁感应强度相同B.直导线ab通电后，a端垂直纸面向外转动C.断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向内收缩的趋势D.将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子将做匀速直线运动【参考答案】D10．一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由A到B的电流，则导线AB受磁场力后的运动情况为(　　)A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管【参考答案】D【名师解析】先由安培定则判断出通电螺线管的N、S极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示．可以判断导线受磁场力后从上向下看逆时针方向转动．再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图乙所示，导线还要靠近螺线管，所以D正确，A、B、C错误．[来源:学_科_网Z_X_X_K]11．如图所示，无限长导线，均通以恒定电流I，直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，己知直线部分在原点O处不形成磁场，在第一象限圆弧电流在原点产生的磁感应强度为B，现在原点O处放一小段与x轴重合的长为L的通电导线P（可以视为电流元），导线P的电流大小为I，电流方向沿x轴正方向，则通电导线P受到的安培力的大小和方向是A.2BIL，方向与y轴正方向相同B.2BIL，方向与y轴负方向相同C.4BIL，方向与y轴正方向相同D.4BIL，方向与y轴负方向相同【参考答案】A点睛：考查通电导线周围磁场的分布和安培力，掌握矢量合成法则，注意叠加原则，理解右手螺旋定则是解题的关键。12．如图所示，直角三角形闭合线框abc处于匀强磁场中，∠acb＝30°，磁场垂直线框平面向里，线框中通入顺时针方向电流时，下列说法正确的是A.ab边受到的安培力向右B.ac边受到的安培力与ab边受到的安培力大小相等C.ab边与bc边受到的安培力的合力大于ac边受到的安培力D.整个线框所受的安培力的合力为零【参考答案】D【点睛】通电直角三角形线圈处于匀强磁场中，受到安培力作用，根据左手定则确定安培力的方向，再由公式F=BIL确定安培力的大小，最后由力的合成来算出安培力的合力。13.如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面）磁场方向如图中箭头所示，在图（b）中（   ）A. 当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B. 当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C. 当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D. 当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外【参考答案】B,C【名师解析】将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电流瞬时针时，导线的安培力垂直纸面向外，故选项A错误，选项B正确；当电流逆时针时，根据左手定则可以知道安培力垂直纸面向里，故选项C正确，选项D错误。【分析】应用化曲为直法，把线圈看成一小段一小段的直导线连接而成，再根据左手定则判断所受安培力的方向即可．14.处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO’转动，当线框中通以电流Ⅰ时，如图所示，此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是（   ）A.        B.        [来源:学科网]C.        D. 【参考答案】D【分析】通电导线在磁场中的安培力要用左手定则判断，当然电流不能和磁场方向平行，判断出电流方向和磁场方向，运用左手定则即可以知道安培力方向。15．一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠右极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，逐渐增大导电棒中的电流，磁铁一直保持静止。可能产生的情况是(　　)A.磁铁对桌面的压力不变B.磁铁对桌面的压力一定增大C.磁铁受到摩擦力的方向可能改变D.磁铁受到的摩擦力一定增大【参考答案】D16.（2016河南八市重点高中联考）如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正下方固定一正方形线框。线框中叶通有顺时针方向的恒定电流I，线框边长为L，线框上边与直导线平行，且到直导线的距离也为L，已知在长直导线的磁场中距离长直导线r处的磁感应强度大小为B=kI/r，线框质量为m，则释放线框的一瞬间，线框的加速度可能为A．0B．-gC．-gD．g-[来源:学科网ZXXK]【参考答案】AC【命题意图】本题考查了安培力、牛顿运动定律等知识点。【解题思路】线框上边所在处的磁感应强度大小为B1=k，由安培定则可判断出磁场方向为垂直纸面向里，所受安培力的大小为F1=B1IL=kI2，由左手定则可判断出安培力方向向上；线框下边所在处的磁感应强度大小为B2=k，所受安培力的大小为F2=B2IL=kI2，由左手定则可判断出安培力方向向下；若F1=F2+mg，则加速度为零，选项A正确。若F1>(F2+mg)，则加速度方向向上，由F1-(F2+mg)=ma，解得a=-g，选项C正确B错误。若F1<(F2+mg)，则加速度方向向下，由(F2+mg)-F1=ma，解得a=g-，选项D错误。17.如图所示，将一个半径为R的导电金属圆环串联接入电路中，电路的电流强度为I，接入点a、b是圆环直径上的两个端点，流过圆弧abc和adc的电流相等．金属圆环处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与圆环所在平面垂直．则金属圆环受到的安培力为（　　）A．0B．πBIR.C．2πBIR.D．2BIR.【参考答案】C18.在绝缘圆柱体上a、b两位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图所示电流时，b处金属圆环受到的安培力为F1；若将b处金属圆环移到位置c，则通有电流为I2的金属圆环受到的安培力为F2。今保持b处金属圆环位置不变，在位置c再放置一个同样的金属圆环，并通有与a处金属圆环同向、大小为I2的电流，则在a位置的金属圆环受到的安培力(　　)A.大小为|F1＋F2|，方向向左B.大小为|F1＋F2|，方向向右C.大小为|F1－F2|，方向向左D.大小为|F1－F2|，方向向右【参考答案】C【名师解析】b处金属圆环受到的安培力F1即为两圆环间相互作用的安培力，由于电流方向相反，安培力为斥力，因此a处金属圆环同时也受到大小为F1、方向向左的安培力；当b处圆环移到位置c时，F2也向左，且F1＞F2；若在c位置再放一个金属圆环，电流大小为I2而方向与I1相同，则c处电流对a处金属圆环的安培力大小为F2，方向向右。所以a处金属圆环受到的安培力大小为|F1－F2|，方向向左，C项正确。19.如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是(　　)A.FN1＜FN2，弹簧的伸长量减小B.FN1＝FN2，弹簧的伸长量减小C.FN1＞FN2，弹簧的伸长量增大D.FN1＞FN2，弹簧的伸长量减小【参考答案】C20.(2016·浙江温州联考)如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零。若电流大小不变而方向反向，则(　　)A.每根弹簧弹力的大小为mgB.每根弹簧弹力的大小为2mgC.弹簧形变量为eq\f(mg,k)D.弹簧形变量为eq\f(2mg,k)【参考答案】AC21.（2016·安徽模拟）如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁的N极正对。在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通一垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，则A．导线受到的安培力竖直向上，木板受到地面的摩擦力水平向右B．导线受到的安培力竖直向下，木板受到地面的摩擦力水平向左C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力为零【参考答案】C【名师解析】条形磁铁的磁场在C处的磁感应强度方向竖直向上，由左手定则可知，长直导线所受的安培力水平向右。把木板和条形磁铁看成整体，由牛顿第三定律可知，木板和条形磁铁所受安培力向左。对木板和条形磁铁，由平衡条件可知，木板受到地面的摩擦力水平向右，选项C正确。22．（2016武汉调研）如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方向所夹的锐角为45o。将一个金属圆环ab置于磁场中，圆环的圆心为O，半径为r，两条半径oa和0b相互垂直，且oa沿水平方向。当圆环中通以电流I时，圆环受到的安培力大小为（A）A．BIrB．C．BIrD．2BIr【参考答案】A23.（2016·武汉模拟）如图所示，eq\o\ac(○,×)表示电流方向垂直纸面向里，eq\o\ac(○,·)表示电流方向垂直纸面向外。两根通电长直导线a、b平行且水平放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力大小为F。当在a、b的上方再放置一根与a、b平行的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小仍为F，图中abc正好构成一个等边三角形，此时b受到的磁场力大小为A．FB．FC．2FD．F【参考答案】D【名师解析】通电直导线b在a处产生磁场的磁感应强度B=k，则有：F=B·I·L=kL。当在a、b的上方再放置一根与a、b平行的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小仍为F，说明b、c在在a处产生磁场的磁感应强度的矢量和仍为B=k，画出磁感应强度矢量合成图可知，c在a处产生磁场的磁感应强度B=k，画出a、c在b处产生磁场的磁感应强度矢量，根据平行四边形定则可得a、c在b处产生磁场的磁感应强度矢量为B’=k，此时b受到的磁场力大小为F’=B’·2I·L=F，选项D正确。二．计算题1．（2014·广州模拟）如题图A所示，一能承受最大拉力为160N的轻绳吊一质量为m=1kg、边长为L=m，匝数N=5的正方形线圈ABCD，已知线圈总电阻为R=0.5Ω，在线圈上半部分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如磁场磁感应强度随时间变化的关系如图B所示，已知t0时刻轻绳刚好被拉断，g=10m/s2，求：（1）在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；（2）t=0时AB边受到的安培力的大小；（3）从开始到绳被拉断过程中流过横截面的电荷量。【名师解析】（1）由磁感应强度随时间变化的关系可知，=2T/s，根据电磁感应定律：E=NS=N=5×1×2V=10V。由楞次定律知电流方向为逆时针方向。（2）由闭合电路欧姆定律知回路中的电流：I=E/R=20A。AB边受到安培力：F=NBIL=5×1×20×N=100N。2．（2012·上海物理）载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的即离。在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如题15-7图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1；当MN内的电流强度变为I2时，两细线的张力均大于T0。[来源:Z&xx&k.Com]（1）分别指出强度为I1、I2的电流的方向；（2）求MN分别通以强度为I1和I2电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比；（3）当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I3。【名师解析】（1）I1方向向左，I2方向向右。（2）当MN中通以强度为I的电流时，线框受到的安培力大小为F=kIiL(-),式中r1、r2分别为ab、cd与MN的间距，i为线圈中的电流，L为ab、cd的长度。F1∶F2=I1∶I2。（3）设MN中电流强度为I3时，线框受到的安培力大小为F3。由题设条件有2T0=G，2T1+F1=G，F3+G=ma=a。==，I3=I1。3.（2014高考福建理综）如图，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽度为d、高为h，上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于磁感应强度大小为B，方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体（有大量的正、负离子），且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变。（1）求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U0；（2）求开关闭合前后，管道两端压强差的变化Δp；（3）调整矩形管道的宽和高，但保持其它量和矩形管道的横截面S=dh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比d/h的值。【名师解析】根据导电液体中的带电粒子在管道内运动受力平衡解得M、N两板间的电势差大小U0；根据开关闭合前后管道内导电液体受力情况及其相关知识，解得管道两端压强差的变化Δp；表示出电阻R获得的功率表达式，利用相关数学知识得到电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比d/h的值。【解答】（1）设带电粒子所带的电量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0保持相对稳定，有：qv0B=q解得：U0=Bdv0。联立解得压强差的变化Δp=。(3)电阻R获得的功率为：P=I2R=R，变化为：P=R，当=即d/h=LR/ρ时，电阻R获得最大功率。最大功率：Pm=。注解：此题求最值运用了“积定二数相等时和最大”。