高三高考一轮重点题型复习安培力与洛伦兹力.docx

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高三高考一轮重点题型复习安培力与洛伦兹力

安培力与洛伦兹力

题型1安培力

1．画出图中导线棒ab所受的磁场力方向（　　）

【答案】　ab棒所受的磁场力方向如下图所示．

2.将长为1m的导线ac，从中点b折成如图所示形状，放入B＝0.08T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25A的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？

【答案】　

N

3．如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以（　　）

A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向

C．适当增大电流D．使电流反向

【答案】　C

4．如图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线成θ＝30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，可采取的办法是（　　）

A．增大电流I

B．增加直导线的长度

C．使导线在纸面内顺时针转30°角

D．使导线在纸面内逆时针转60°角

【答案】ABD

5．如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中均通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里。

过c点的导线所受安培力的方向是（　　）

A．与ab边平行，竖直向上

B．与ab边平行，竖直向下

C．与ab边垂直，指向左边

D．与ab边垂直，指向右边

【答案】C

6．如图所示，将一个半径为R的金属圆环串联接入电路中，电路中的电流为I，接入点a、b是圆环直径上的两个端点，流过圆弧acb和adb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的平面垂直。

则金属圆环受到的安培力为（　　）

A．0B．πBIRC．2πBIRD．2BIR

【答案】D　

7.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时（　　）

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

【答案】　C

8.质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小．

【答案】　ILBcosθ＋mg　ILBsinθ

9.如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．

【答案】　安培力方向竖直向下0.01kg

10．如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab的两端悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角处于平衡状态，则磁感应强度B为多大？

为了使棒平衡在该位置上，所需匀强磁场的磁感应强度B最小为多少？

方向如何？

【答案】　

tanθ　

sinθ，方向平行于悬线向上

题型2洛伦兹力

1．下列说法正确的是（　　）

A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用

B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零

C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度

D．洛伦兹力对带电粒子不做功

【答案】　D

2．以下四个图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对负电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中画得正确的是（B、v、F两两垂直）（　　）

【答案】　ABC

2．匀强磁场中一个运动的带电粒子，受到洛伦兹力F的方向如图所示，则该粒子所带电性和运动方向可能是（　　）

A．粒子带负电，向下运动

B．粒子带负电，向左运动

C．粒子带负电，向上运动

D．粒子带正电，向右运动

【答案】A

3．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是（　　）

A．带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加

B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变

C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加

D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变

【答案】　D

4．如图是电子射线管示意图。

接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。

要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（　　）

A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向

B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向

C．加一磁场，磁场方向沿x轴正向向

D．加一磁场，磁场方向沿y轴负方向

【答案】B

5．如图所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域，从N处离开磁场，若电子质量为m，带电荷量为e，磁感应强度为B，则（　　）

A．电子在磁场中运动的时间t＝d/v

B．电子在磁场中运动的时间t＝h/v

C．洛伦兹力对电子做的功为Bevh

D．电子在N处的速度大小也是v

【答案】D

6．如图所示，若粒子（不计重力）能在图中所示的磁场区域内做匀速圆周运动，则可以判断（　　）

A．粒子在运动过程中机械能不变

B．若粒子带正电，则粒子沿顺时针方向运动

C．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，运动周期越大

D．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，做圆周运动的半径越大

【答案】AD

题型4判定通电导线在安培力作用下运动方向的方法

1．如图所示，用轻质绝缘细线悬挂一轻质铝环，环面与条形磁铁垂直，磁铁的轴线通过铝环环心，当铝环中通有图示方向的电流时，铝环将（）

A．不动B．转动

C．向左摆动D．向右摆动

【答案】C

2．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（　　）

A．顺时针方向转动，同时下降

B．顺时针方向转动，同时上升

C．逆时针方向转动，同时下降

D．逆时针方向转动，同时上升

【答案】　A

3.如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是（　　）

A．静止不动B．向纸外平动

C．N极向纸外，S极向纸内转动D．N极向纸内，S极向纸外转动

【答案】C.

4．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，线圈L1将（　　）

A．不动B．顺时针转动

C．逆时针转动D．向纸面内平动

【答案】B

题型5解决安培力作用下力学平衡问题的方法

1．在两个倾角均为α的光滑斜面上各放有一个相同的金属棒，金属棒中分别通有电流I1和I2，磁场的磁感应强度的大小相同，方向如图甲、乙所示，两根金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流的比值I1∶I2为（　　）

A．sinαB．

C．cosαD．

【答案】D　

2．如图所示，水平长直导线MN中通有M到N方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈abcd悬挂在其正下方．开始时线圈内不通电流，两根细线上的张力均为FT，当线圈中通过的电流为I时，两根细线上的张力均减小为FT′.下列说法正确的是（　　）

A．线圈中通过的电流方向为a→d→c→b→a

B．线圈中通过的电流方向为a→b→c→d→a

C．当线圈中的电流变为

I时，两细线内的张力均为零

D．当线圈中的电流变为

I时，两细线内的张力均为零

【答案】BC

3．如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场。

闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为（　　）

A．

（x1＋x2）B．

（x2－x1）

C．

（x2＋x1）D．

（x2－x1）

【答案】D

4.如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为FN2，则以下说法正确的是（　　）

A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短

C．FN1>FN2D．FN1

【答案】BC.

5．如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1m．PM间接有一个电动势E＝6V，内阻r＝1Ω的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3kg。

棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10m/s2），匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能是（　　）

A．2ΩB．4Ω

C．5ΩD．6Ω

【答案】D

6．如图所示，质量为M、长为L的直导线通有垂直纸面向外的电流I，被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为θ的光滑斜面上，则磁感应强度B的大小和方向可能是（　　）

A．大小为

，方向垂直斜面向上

B．大小为

，方向垂直纸面向里

C．大小为

，方向水平向右

D．大小为

，方向沿斜面向下

【答案】BC

7．如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I（方向如图所示）时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡．由此可知（　　）

A．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为

B．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为

C．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为

D．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为

【答案】B

8．如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°，金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态，要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是（　　）

A．增大磁感应强度B

B．调节滑动变阻器使电流增大

C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ

D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变

【答案】AB.

9.如图所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源．将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直．已知通过导体棒的恒定电流大小为I，方向由a到b，重力加速度为g，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止．

（1）求磁场对导体棒的安培力的大小；

（2）如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值和方向．

【答案】　

（1）mgtanα　

（2）

　垂直轨道平面斜向上

题型6在洛伦兹力作用下带电体受力情况的分析方法

1．如图所示，用丝线吊着一个质量为m的带电（绝缘）小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时（　　）

A．小球的动能相同B．丝线所受的拉力相同

C．小球所受的洛伦兹力相同D．小球的向心加速度相同

【答案】AD

2．如图所示，质量为m的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度v0开始运动．已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场，则以下关于小物块的受力及运动的分析中，正确的是（　　）

A．若物块带正电，一定受两个力，做匀速直线运动

B．若物块带负电，一定受两个力，做匀速直线运动

C．若物块带正电，一定受四个力，做减速直线运动

D．若物块带负电，一定受四个力，做减速直线运动

【答案】D

3．如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v。

若加上一个垂直纸面指向读者方向的磁场，则滑到底端时（　　）

A．v变大　　　　　　B．v变小

C．v不变D．不能确定

【答案】B

4.如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是（　　）

A．始终做匀速运动

B．先做减速运动，最后静止于杆上

C．先做加速运动，最后做匀速运动

D．先做减速运动，最后做匀速运动

【答案】　ABD

5．如图甲所示，在足够大空间内存在水平方向的匀强磁场,在磁场中A、B两物块叠在一起置于光滑水平面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘，A、B接触面粗糙。

自t=0时刻起用水平恒力F作用在物块B上，由静止开始做匀加速直线运动。

若图乙的横轴表示时间，则纵轴y可以表示（　　）

A．A所受的洛伦兹力大小

B．B对地面的压力大小

C．A对B的压力大小

D．A对B的摩擦力大小

【答案】BC

6．如图所示，斜面顶端在同一高度的三个光滑斜面AB、AC、AD,均处于水平方向的匀强磁场中。

一个带负电的绝缘物块，分别从三个斜面顶端A点由静止释放,设滑到底端的时间分别为tAB、tAC、tAD，则（　　）

A．tAB=tAC=tADB．tAB>tAC>tAD

C．tAB

【答案】C

7.如图所示，一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A，最后落到地板上．设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场而其余条件不变时，小球飞行的时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2.则（　　）

A．x1>x2B．t1>t2

C．v1>v2D．v1＝v2

【答案】　ABD

8．如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为α和β（α＞β），加垂直于纸面向里的磁场．分别将质量相等，带等量正、负电荷的小球a、b依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（　　）

A．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且aa＞ab

B．在槽上，a、b两球都做变加速运动，但总有aa＞ab

C．a、b两球沿直线运动的最大位移sa＜sb

D．a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb，则ta＜tb

【答案】ACD

9.一个质量m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上（绝缘），斜面固定且置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面（g取10m/s2）．求：

（1）小滑块带何种电荷？

（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？

（3）该斜面长度至少多长？

【答案】　

（1）负电荷　

（2）3.5m/s　（3）1.2m