2020届高中物理二轮总复习《通电导线在磁场中受到的力》试题 试卷满分：150分
命题人：嬴本德
第I 卷（选择题）
一、单选题：本题共20小题，每小题2分，共40分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。
1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）A ．安培力的方向可以不垂直于直导线B ．安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C ．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关
D ．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半
2．质量为m ，长度为L 的金属细杆放在倾角为θ的斜面上，杆与斜面间的动摩擦因数为μ．杆中通有垂直纸面向里的恒定电流．整个装置处在如图所示的匀强磁场中，金属杆处于静止状态．其中杆与斜面间的摩擦力可能为零的是(
)
A ．①③
B ．②③
C ．①②④
D ．②③④
3．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图所示的电路图．当开关S 接通后，将看到的现象是()
A ．弹簧向上收缩
B ．弹簧被拉长
C ．弹簧上下跳动
D ．弹簧仍静止不动
4．一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2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，则线圈L 1将()A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动
D ．向纸面内平动
5．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，开关S 闭合，
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
6．一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
7．如图所示，在倾角为θ=37°的光滑斜面上有一根长为l=0.4m ，质量为m=6×10
－2
kg 的通电直导线，电流I=1A ，
方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T ，方向竖直向上的磁场中，设t 0=0，B 0=0，则斜面对导线的支持力为零时所用的时间为(g 取10m/s 2)()
A ．3s
B ．4s
C ．5s
D ．6s
8．将长为1m 的导线ac ，从中点b 折成如图所示的形状，放入磁感应强度为B=0.08T 的匀强磁场中，已知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()
A ．3N
B ．3N
C ．5N
D ．5N
9．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，bc ab ⊥，ab 长为l ，bc 长为l 4
3
，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()
A ．BIl F 4
7
=，34tan =
θB ．BIl F 47=，43tan =θC ．BIl F 4
5
=
，34tan =
θD ．BIl F 45=
，4
3tan =θ
10．如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab 、cd 边均与ad 边成60°角，ab=bc=cd=L ，
长度为L 的电阻丝电阻为r ，框架与一电动势为E ，内阻为r 的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为(
)
A ．0B
．
5BEL 11r C ．
10BEL 11r D ．
BEL r
11．一通电直导线与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
4
3
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 ．F
B ．F
π
32C ．
F π
32
2D ．
F 3
23π
12．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
4
3
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Ob 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 ．2BIr
B ．BIr π2
3C ．BIr D ．2BIr
13．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB 、CD ，导轨上放有质量为m 的金属棒MN ，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t=0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流与时间成正比，即I=kt ，其中k 为常数．若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是( )
14．如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M 向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是(
)
A ．棒中的电流变大，θ角变大
B ．两悬线等长变短，θ角变小
C ．金属棒质量变大，θ角变大
D ．磁感应强度变大，θ角变小
15．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F 1，b 导线受到的磁场力大小为F 2，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 ．IL F 22
B ．IL F 1
C ．
IL
F F 2221-D ．
IL
F F 2
12-16．如图所示，三根通电长直导线P 、Q 、R 互相平行，垂直纸面放置，其间距均为a ，电流均为I ，方向垂直纸面向里(已知电流为I 的长直导线产生的磁场中，距导线r 处的磁感应强度B=r
I
k
，其中k 为常数)．原点O 处的磁感应强度为()
A ．大小为23kI
3a
，方向沿x 轴负方向B ．大小为3kI
3a
，方向沿x 轴正方向C ．大小为
23kI
3a
手指假肢，方向沿y 轴正方向D ．大小为
3kI
3a
，方向沿y 轴负方向17．在如图所示的竖直平面内，在水平线MN 的下方有足够大的匀强磁场，一个等腰三角形金属线框顶点C 与MN 重合，线框由静止释放，沿轴线DC 方向竖直落入磁场中．忽略空气阻力，从释放到线框完全进入磁场过程中，关于线框运动的v －t 图，可能正确的是(
)
18．如图所示，用一条横截面积为S 的硬导线做成一个边长为L 的正方形，把正方形的一半固定在均匀增大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率Δ
B
Δ
t
=k (
k >0)，虚线ab 与正方形的一条对角线重合，导线的电阻率为ρ．则下列说法正确的是()
跛行回家A ．线框中产生顺时针方向的感应电流
B ．线框具有扩张的趋势
C ．若某时刻的磁感应强度为B ，则线框受到的安培力为
2kBL 2S
8ρD ．线框中ab 两点间的电势差大小为
kL 2
2
19．如图所示，两平行导轨与水平面成α=37°角，导轨间距为L=1.0m ，匀强磁场的磁感应强度可调，方向垂直导轨所在平面向下．一金属杆长也为L ，质量m=0.2kg ，水平放在导轨上，与导轨接触良好而处于静止状态，金属杆与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，通有图示方向的电流，电流强度I=2.0A ，令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则磁感应强度的最大值和最小值分别为()
A ．1.0T 0
B ．1.0T 0.6T
C ．1.0T 0.2T
D ．0.6T
0.2T
20．如图所示，PQ 和MN 为水平平行放置的金属导轨，相距L=1m ．P 、M 间接有一个电动势为E=6V ，内阻不计的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab 跨放在导轨上并与导轨接触良好，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=0.4kg ．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/s 2
)，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的是()
A ．2Ω刷镀液
B ．2.5Ω
C ．3Ω
D ．4Ω
二、多选题：本题共13小题，每小题3分，共39分。全部选对得3分，选对但不全对的1分，有错选或不选得0分。
21．如图所示条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止．下列结论正确的是()
A ．磁铁对水平面的压力减小
B ．磁铁对水平面的压力增大
C ．磁铁对水平面施加向左的静摩擦力
D ．磁铁所受的合外力增加
22．如图所示，一个半径为R 的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B 大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向)．若导线环上载有如图所示的恒定电流I ，则下列说法正确的是(
)
A ．导电圆环有收缩的趋势
B ．导电圆环所受安培力方向竖直向上
C ．导电圆环所受安培力的大小为2BIR
D ．导电圆环所受安培力的大小为2πBIR sin θ
23．如图所示，一根通电的导体棒放在倾斜的粗糙斜面上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是()
A ．一直增大
B ．先减小后增大
C ．先增大后减小
D ．始终为零
24．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()
A ．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41478网络电视
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，其它量不变
25．如图所示，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′之间，导线水平并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x 轴正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ，则磁感应强度方向和大小可能为(
)
A ．沿y
轴正向，
mg IL
B ．沿z 轴负向，
mg tan θ
IL C ．沿z
轴正向，
mg tan θIL D ．沿悬线向上，
mg sin θIL
26．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L 、质量为m 的直导体棒，当通以图示方向电流I 时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是()
A ．此过程中磁感应强度
B 逐渐增大B ．此过程中磁感应强度B 先减小后增大
C ．此过程中磁感应强度B 的最小值为
mg sin α
IL D ．此过程中磁感应强度B 的最大值为
mg tan αIL
27．如图所示，三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3两两等距，均通有电流I ，L 1中电流方向与L 2中的相同，与L 3中的相反，下列说法正确的是(
电动开启天窗)
A ．L 1所受磁场作用力的方向与L 2、L 3所在平面垂直
B ．L 3所受磁场作用力的方向与L 1、L 2所在平面垂直
C ．L 1、L 2和L 3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3:1:1
D ．L 1、L 2和L 3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1
:3:328．如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I ，导线正下方沿竖直方向固定一正方形线框，线框中也通有沿顺时针方向的恒定电流I ，线框的边长为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长直导线r 处的磁感应强度大小为B=k I
r ，线框的质量为m ，则释放线框的一瞬间，线框的
加速度可能为()
A ．0
B ．
kI 2
m
－g C ．kI 2
2m
－g
D ．g －
kI 2m
29．如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L ，其下端与电阻R 连接．导体棒ab 电阻为r ，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上．若导体棒ab 以一定初速度v 下滑，则关于ab 棒的下列说法中正确的是()
A ．所受安培力方向水平向右
B ．可能以速度v 匀速下滑
C ．刚下滑的瞬间ab 棒产生的感应电动势为BLv
D ．减少的重力势能等于电阻R 上产生的内能
30．在光滑的绝缘水平面上方，有磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，PQ 为磁场边界．一个半径为a 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环垂直磁场方向放置于磁场中A 处，现给金属圆环一水平向右的初速度v .当圆环运动到直径刚好与边界线PQ 重合时的速度为v
2，则下列说法正确的是(
)
A ．此时圆环中的电功率为
4B 2a 2v 2
R B ．此时圆环的加速度为
2B 2a 2v mR
C ．此过程中通过圆环截面的电荷量为
πBa 22R
D ．此过程回路中产生的电能为0.75mv 2
31．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为0.1m 、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图(a)所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd 边于t=0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是(
)
A ．磁感应强度的大小为0.5T
B ．导线框运动速度的大小为0.5m/s
C ．磁感应强度的方向垂直于纸面向外
D ．在t=0.4s 至t=0.6s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N
32．如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L ，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B ．垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒，从t=0时刻起，棒上有如图2所示的持续交流电流I ，周期为T ，最大值为I m ，图1中I 所示方向为电流正方向．则金属棒()
A ．一直向右移动
B ．速度随时间周期性变化
C ．受到的安培力随时间周期性变化
D ．受到的安培力在一个周期内做正功
L 1
L 2
L 3
I
I
I
图像识别系统33．如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为l ，两导轨间连有一电阻R ，导轨平面与水平面的夹角为θ，在两虚线间的导轨上涂有薄绝缘涂层．匀强磁场的磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面垂直．质量为m 的导体棒从h 高度处由静止释放，在刚要滑到涂层处时恰好匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且仅与涂层间有摩擦，动摩擦因数μ=tan θ，其他部分的电阻不计，重力加速度为g ，下列说法正确的是()
A ．导体棒到达涂层前做加速度减小的加速运动
B ．在涂层区导体棒做减速运动
C ．导体棒到达底端的速度为
mgR sin θ
B 2L 2
D ．整个运动过程中产生的焦耳热为mgh －m 3g 2
sin 2
θ2B 4L 4
第II 卷（非选择题）
三、解答题：本题共8小题，共71分。解答应写出文字说明、推导过程或演算步骤，并将答案写在答题卡上，只写结果得0分。
34．(6分)如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E 、内阻为r 的直流电源，电路中有一阻值为R 的电阻，其余电阻不计，将质量为m ，长度为L 的导体棒由静止释放，
求导体棒在释放瞬间的加速度的大小．
35．(8分)水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m ，接有电源电动势E=3V ，电源内阻及导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B=1T ．导体棒ab 的电阻R=6Ω，质量m=10g ，垂直放在导轨上并接触良好，求合上开关的瞬间：
(1)金属棒受到安培力的大小和方向；(2)
金属棒的加速度大小．
36．(9分)如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d ．导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面垂直．质量为m 的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为S ，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后，以加速度a 沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g ．求下滑到底端的过程中，金属棒：(1)末速度的大小v ；(2)通过的电流大小I ；(3)通过的电荷量Q ．
37．(9分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m ，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=0.50Ω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R 0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g 取10m/s 2．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大小．
d
B
外接电源
I
S
豫公网安备41160202000603
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