《2023届高考物理一轮复习知识点精讲与2022高考题模考题训练专题72安培力(含详解).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023届高考物理一轮复习知识点精讲与2022高考题模考题训练专题72安培力(含详解).pdf（41页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十 三 章 磁场专题7 2 安培力第一部分知识点精讲一、安培力1.安培力：通电导线在磁场中受的力称作安培力。2,安培力的大小磁场方向和电流垂直时：F=BIL.磁场方向和电流平行时：F=0_o【特别提醒】L 应是导线的“有效长度”。对于弯曲的导线，导线的“有效长度”如图中虚线所示。x-*对于任意形状的闭合导线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力一定为零。3.安培力的方向左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。(2)让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电遮方向。拇指所指的方向就是通电导线在磁
2、场中所受安培力的方向。【温馨提示】安培力方向一定垂直于电流与磁场方向决定的平面，即同时有尸J_/,FBo4.安培力作用下导体运动情况判断的常用方法电流元法分割为电流元包会“安培力方向一整段导体所受合力方向f运动方向特殊位置法在特殊位置f安培力方向f运动方向等效法环形电流f小磁针，通电螺线管一条形磁铁结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两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转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向二。安培力作
3、用下导体的平衡问题 互动共研类通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力电综合问题，这类题目的难点是题图往往具有立体性，安培力的方向不易确定等。因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系。(1)求解安培力作用下导体平衡问题的关键画受力图f三维图幽与二维平面图，即通过画俯视图、剖面图、侧视图等，将立体图转换为平面受力图。(2)求解安培力作用下导体平衡问题的基本思路选定研究对象；变三维图为二维图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其 中 安 培 力 的 方 向 要 注 意 F /；列平衡方程。三、安培力作用下的力电综合问题安培力和重力、弹力、摩擦力一样，
4、会使通电导体在磁场中处于平衡、转动、加速状态，有时也会涉及做功问题。解答时一般要用到牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等。第二部分最新高考题精选1.（2 0 2 2 高考湖北物理）如图所示，两平行导轨在同一水平面内。一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角。可调。导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动。己知导体棒加速时，加速度的最大值为立g；减速时，加速度的最大值为Q g,其中g为3重力加速度大小。下列说法正确的是（）C.
5、加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，6 =6 0 D.减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，0=1 5 0 2.（2 0 2 2 全国理综乙卷 2 4）如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为/=0.40m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为4 =5.0 x 10-3。/m；在 r =0到，=3.0s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B（t）=0.3-0.k（SI）o求：（1）r =2.0 s 时金属框所受安培力的大小；（2）在r =0 到r =2.0 s 时间内金属框产生
6、的焦耳热。3.（20 22年 1 月浙江选考）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具,玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为G p 和 GQ。用手使尸的左端与玻璃挡板靠近时，感受到对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，尸处于“磁悬浮”状态（即 尸和。的其余部分均不接触），P与。间的磁力大小为凡B.C.D.玻璃挡板下列说法正确的是（A.。对 磁力大小等于G pP对。的磁力方向竖直向下Q。对电子秤的压力大小等于GQ+F电子秤对Q的支持力大小等于G p +GQ4.（20 22年 1 月浙江选考）利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素,导线垂直匀强磁场
7、方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流/的大小，然后保持电流/不变，改变导线通电部分的长度3 得到导线受到的力/分别与/和L的关系图像，则正确的是（45.（2021重庆高考）某同学设计了一种天平，其装置如题图所示。两相同的同轴圆线圈N 水平固定，圆线圈P 与 M N 共轴且平行等距。初始时，线圈M、N 通以等大反向的电流后，在线圈P 处产生沿半径方向的磁场，线 圈 P 内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后，要使线圈P 仍在原位置且天平平衡，可能的办法是B.若 P 处磁场方向沿半径向外,若 P 处磁场方向沿半径向外，则在P 中通入正向电流则在P 中通入
8、负向电流C.若 P 处磁场方向沿半径向内,则在P 中通入正向电流D.若 P 处磁场方向沿半径向内,则在P 中通入负向电流6（2019全国缪I）如图，等 边 三 角 形 线 框 由 三 根 相 同 的 导 体 棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点 M、N与直流电源两端相接。已知导体棒M N受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为（）A.2FXXXNXB.1.5FC.0.5FD.07.（2019浙江选考）电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈I 和 H,线 圈 I 固定，线圈H置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数
9、恰好为零。下列说法正确的是（）A.当天平示数为负时，两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时，两线圈电流方向相同c.线 圈I对线圈n的作用力大于线圈n对线圈I的作用力D.线 圈I对线圈n的作用力与托盘对线圈II的作用力是一对相互作用力第三部分最新模拟题精选1 .（2 0 2 2 福建泉州质检五）泉州是雷电多发地区，安装避雷针可以保护建筑物免遭雷击。某次雷电过程中，有大小为/的 电流竖直向下通过一长度为力的避雷针。已知泉州地区地磁场的磁感应强度大小为8,方向与水平向北方向的夹角为6,则此时该避雷针受到地磁场的作用力大小为,方向水平向（选 填“东”或“西”）。2.（2 0 2 2 石景山区高三下一模
10、）6.如图所示，“x”表示直导线中电流方向垂直纸面向里,“”表示电流方向垂直纸面向外，三根长直导线a、b、c 平行且水平放置，图中a b c 正好构成一个等边三角形。当 c中没有电流，a、b中的电流分别为/和 2/时，a 受到的磁场力大小为 F；保持a、b中的电流不变，当 c中通有电流时，发现a 受到的磁场力大小仍为凡 由此可以推知（）/1/210-a bA.c中电流为/B.c中电流的方向垂直纸面向外C.c中电流为2/D.当 c中通有电流时，b受到的磁场力大小也为尸3.（2 0 2 2 河南洛阳一模）如图所示，把一根柔软的可导电的弹簧悬挂在绝缘支架上，使它的下端刚好跟槽中的水银接触。关于通电后
11、发生的现象，下列说法正确的是（)A.弹簧上下振动B.弹簧入水银更深了C.弹簧下端离开水银，不再接触水银D.若把电源正负极交换，原来的现象不再发生4.（2022湖北新高考协作体高二质检）如图所示，梯形线框是由相同材料制成的导体棒连接而成，各边长度为MP=PQ=QN=3 M N=2 L,线框固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框底边加、N 两点与直流电源两端相接。已知导体棒PQ 受到的安培力大小为F,则整个线框MNQP受到的安培力的大小为（）A.5F B.4F C.3F D.05.（2021湖南张家界期末）如图所示把柔软的铝箔条折成天桥状并用胶纸粘牢两端固定在桌面上，使蹄形磁铁横跨过
12、“天桥”，当电池与铝箔接通时（）A.铝箔条中部向下方运动B.铝箔条中部向上方运动C.蹄形磁铁对桌面的压力不变D.蹄形磁铁对桌面的压力减小6.如图，一导体棒通过两根导线悬挂在U 型铁芯的两板之间，导线的连接和线圈的绕向如图所示。则按图示方向，下列说法正确的是（）闭合开关后，铁芯上板为N 极B.闭合开关后，两板之间存在向上的磁场C.闭合开关后，导体棒向左运动D.如改变电源的正负极，闭合开关后，导体棒的运动方向与原来相反7.（2021广东潮州第一次质检）如图所示,两根平行固定放置的等长直导线和b 载有大小、方向均相同的电流，a 受到的磁场力大小为F,当加入一垂直于纸面（导线所在平面）向外的匀强磁场后
13、，。受到的磁场力大小变为3 F,则此时6 受到的磁场力大小为A.F-B.2Fa bC.3FD.4F8（2020年 4 月浙江台州质量评估）如图所示，蹄形磁铁的磁极之间放置一个装有导电液体的玻璃器皿，器皿中心和边缘分别固定一个圆柱形电极和一个圆形环电极，两电极间液体的等效电阻为R=0.10Q。在左边的供电电路中，电源的电动势E=1.5V,内阻.0.4 0。，伏特表为理想电表，滑动变阻器Ro的最大阻值为0.40Q。开关S 闭合后，液体流速趋于稳定时，下列说法正确的是A.B.C.D.当Ro=O.3OQ时，电源输出功率最大当Ro=O时，伏特表的示数为0.30V当Ro=O.3OQ时，电源的效率大于50%
14、由上往下看，液体顺时针转动9.（2022湖北武汉武昌5 月质检）光滑的水平桌面上有两根粗细均匀弯折后的金属棒，左、右摆放正好凑成一个正六边形。从d e,边长为L。它们的两端分别在。处和c 处相互接触，两接触面均与他边和d e 边平行，。处接触但是相互绝缘，c 处不绝缘。匀强磁场的方向垂直于桌面向上，磁感应强度大小 为 瓦 当通以如图所示大小为/的电流时，两金属棒仍处于静A.。处左棒对右棒的弹力大小为2B1LB.。处左棒对右棒的弹力大小为8 C.c处左棒对右棒的弹力大小为4 BILD.c 处左棒对右棒的弹力大小为3B/L1 0.（2 0 2 2 河北石家庄三模）如图所示，竖直平面内有三根轻质细绳
15、，绳 1 水平，绳 2与水平方向成6 0 角，。为结点，绳 3 的下端拴接一质量为相、长度为/的导体棒，棒垂直于纸面静止，整个空间存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现向导体棒通入方向向里、大小由零缓慢增大到的电流，可观察到导体棒缓慢上升到与绳1 所处的水平面成3 0。角时保持静止。已知重力加速度为g。在此过程中，下列说法正确的是（）C.绳 3 受到的拉力最大值为D.导 体 棒 中 电 流 的 值 为 叵 俎IB1 1.（2 0 2 2 山东聊城重点高中质检）如图所示，绝缘水平桌面上有两平行导轨与一电源及导体棒MN构成闭合回路，已知两导轨间距为3 导 体 棒 的 质 量 为 加，通过导
16、体棒的电流为/,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与水平面成。角斜向下，导 体 棒 静 止，则导体棒MN受 到 的（)A.支持力的大小为j?sin。B.N支持力的大小为J?cos。C.摩 擦 力 的 大 小 为 sin。D.摩擦力的大小为/LBcos。12.（2022河北普通高中第一次联考）如图甲为市面上常见的一种电动车，图乙为这种电动车的电动机的工作示意图。电动机电路两端电压为1 0 V,额定功率为200W,A、B为线圈上的两点。下列选项中不正确的是A.在额定功率下运行时,甲乙电动机电路中的电流大小为20AB.电刷“接入电路正极,电刷b 接入电路负极C.A 点与B点间电流方向在不断变化D.直
17、流电源可以驱动该电动机正常工作13.（2021南京期末）电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用.如图所示，泵体是一个长方体，边长为心，两侧端面是边长为L i的正方形;流经泵体内的液体密度为P,在泵头通入导电剂后液体的电导率为b （电阻率的倒数），泵体所在处有方向垂直向外的磁场B,把泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上.则A.泵体上表面应接电源负极B.通过泵体的电流/=UL2bC.仅将磁场方向反向，电磁泵仍能正常工作D.增大液体的电导率。可获得更大的抽液高度14（2020成都调研）如图，等离子体以平行两极板向右的速度v=100m/s进入两极板之间，平行极板间有磁感应强度大小为0.5
18、T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，两极板间的距离为10cm,两极板间等离子体的电阻尸1。小波同学在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电路中 8 点，沿边缘放一个圆环形电极接电路中A 点后完成“旋转的液体“实验。若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，上半部分为S 极，Ro=2.0C,闭合开关后，当液体稳定旋转时电压表（视为理想电压表）的示数恒为2.0 V,则向边缘B.由上往下看，液体做顺时针旋转C.通过Ro的电流为1.5AD.闭合开关后，心 的热功率为2W15.（2020高考模拟示范卷3）某兴趣小组制作了一个简易的“转动装置”，如图甲所示，在干电池的负极吸上一块圆柱形强磁铁，然后将一金属导线折成
19、顶端有一支点、底端开口的导线框，并使导线框的支点与电源正极、底端与磁铁均良好接触但不固定，图乙是该装置的示意图。若线框逆时针转动（俯视），下列说法正确的是1口:A.线框转动是因为发生了电磁感应B.磁铁导电，且与电池负极接触的一端是S 极C.若将磁铁的两极对调，则线框转动方向不变D.线框转动稳定时的电流比开始转动时的大16.载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为8=?,式中常量A0,/为电流强度,r 为距导线的距离。在水平长直导线M N正下方，矩形线框H cd 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，如图所示。开始时M N内不通电流，此时两细线内的张力均为7。当 通 以 强
20、 度 为 A的电流时，两细线的张力均减小为7“当 M N内的电流强度变为上时，两细线的张力均大于北。M,Na-=6 0D.减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，0=1 5 0【参考答案】B C【命题意图】本题考查安培力，摩擦力、牛顿运动定律及其相关知识点。【解题思路】设磁场方向与水平方向夹角为&，a/F2+（2F）2+2XFX2FCOS60=不F,D 错误。3.（2022河南洛阳一模）如图所示，把一根柔软的可导电的弹簧悬挂在绝缘支架上，使它的下端刚好跟槽中的水银接触。关于通电后发生的现象，下列说法正确的是（）A.弹簧上下振动B.弹簧入水银更深了C.弹簧下端离开水银，不再接触水银D.若把电源
21、正负极交换，原来的现象不再发生【参考答案】A【名师解析】当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程。与电源正负极无关。4.（2022湖北新高考协作体高二质检）如图所示，梯形线框是由相同材料制成的导体棒连接而成，各边长度为M片 PQ=QN=L,M N=2 L,线框固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框底边“、N 两点与直流电源两端相接。己知导体棒PQ受到的安培力
22、大小为F,则 整 个 线 框 尸 受 到 的 安 培 力 的 大 小 为（）【参考答案】A【名师解析】导体棒P Q受到的安培力大小为F,由于MP=PQ=Q=L,MN=2L可得【M N=15/pQ由图可知MP、QN的有效长度都为;L,故有整个线框MNQP受到的安培力的大小为FMNPQ FMN+FpQ +FM P+FQN=3F+=5FBCD错误，A 正确。5.（2021湖南张家界期末）如图所示把柔软的铝箔条折成天桥状并用胶纸粘牢两端固定在桌面上，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通时（）A.铝箔条中部向下方运动B.铝箔条中部向上方运动C.蹄形磁铁对桌面的压力不变D.蹄形磁铁对桌面的压力减小【
23、名师解析】当电池与铝箔接通时，由左手定则可判断出铝箔所受安培力向上，铝箔条中部向上方运动，选项B 正确A 错误；由牛顿第三定律可知，铝箔条对蹄形磁铁的作用力向下，所以蹄形磁铁对桌面的压力增大，选项CD错误。6.如图，一导体棒通过两根导线悬挂在U 型铁芯的两板之间，导线的连接和线圈的绕向如图所示。则按图示方向，下列说法正确的是（）闭合开关后，铁芯上板为N 极B.闭合开关后，两板之间存在向上的磁场C.闭合开关后，导体棒向左运动D.如改变电源的正负极，闭合开关后，导体棒的运动方向与原来相反【参考答案】.B【名师解析】闭合开关后，由导线的绕向和流向结合安培定则可知u形铁芯内部有向下的磁场，则铁芯的上板
24、为S极，两板之间存在向上的磁场，故 A错误，B正确；导体棒所接电流向里，由左手定则可知导体棒受到向右的安培力，导体棒向右运动，故 C错误；如改变电源的正负极，磁场方向和导体棒的电流方向同时反向，则闭合开关后，导体棒的运动方向与原来相同，故D错误；7.（2 0 2 1 广东潮州第一次质检）如图所示，两根平行固定放置的等长直导线。和 b载有大小、方向均相同的电流，。受到的磁场力大小为尸，当加入一垂直于纸面（导线所在平面）向外的匀强磁场后，“受到的磁场力大小变为3 尸，则此时b受到的磁场力大小为A.F.B.2F0C.3FD.4 尸【参 考 答 案】.A【命题意图】本题考查磁场力及其相关知识点。【解题
25、思路】两根平行固定放置的等长直导线”和 b载有大小、方向均相同的电流，力电流相斥，。受到的磁场力大小为尸，向左，b受到的磁场力大小为尸，向右。当加入一垂直于 纸 面（导线所在平面）向外的匀强磁场后，。受到的磁场力大小变为3 F,说明外加磁场对电流作用力方向向左，大小为2 F,则此时6受到的磁场力大小为2 F-F=F,选项A正确。8 （2 0 2 0 年 4月浙江台州质量评估）如图所示，蹄形磁铁的磁极之间放置一个装有导电液体的玻璃器皿，器皿中心和边缘分别固定一个圆柱形电极和一个圆形环电极，两电极间液体的等效电阻为R=0.1 0 Q。在左边的供电电路中，电源的电动势E=1.5 V,内阻0.4 0
26、0,伏特表为理想电表，滑动变阻器R）的最大阻值为0.4 0 Q。开关S 闭合后，液体流速趋于稳定时，下列说法正确的是由上往下看，液体顺时针转动A,当品）=0.3 0。时，电源输出功率最大当Ro=O 时，伏特表的示数为0.3 0 V 当Ro=0.3 0 Q 时,电源的效率大于5 0%【参考答案】D【命题意图】本题考查左手定则、对非纯电阻电路的分析和理解及其相关知识点，考查的核心素养是“运动和力”的观点、能量的观点、科学思维能力。【解题思路】根据电路，可知玻璃器皿中导电液体的电流从圆形环电极流向中心的圆柱形电极，由左手定则可判断出，液体所受洛伦兹力沿逆时针方向，所以由上往下看，液体逆时针转动，选项
27、A 错误；由于在液体逆时针转动时将产生感应电动势，所以此电路不是纯电阻电路，不能运用纯电阻电路中电源输出电功率最大的条件，也不能运用闭合电路欧姆定律和欧姆定律计算电源输出电流和电压表示数，所以当Ro=0.3 0 C 时，电源输出功率不是最大，当氏=。时,伏特表的示数不是0.3 0 V,选项B C 错误；由于液体逆时针转动时将产生感应电动势，所以当Ro=0.3 0 Q时,电源输出电功率大于电源内阻消耗的电功率,即电源的效率大于5 0%,选项D 正确。【易错警示】解答此题常见错误主要有：一是左手定则判断错误，导致错选A；二是把电路看作纯电阻电路，利用电源输出电功率最大的条件进行分析，导致错选B 或
28、C。9.（2 0 2 2 湖北武汉武昌5月质检）光滑的水平桌面上有两根粗细均匀弯折后的金属棒，左、右摆放正好凑成一个正六边形。“儿心，边长为心 它们的两端分别在。处和c 处相互接触，两接触面均与外 边 和 d e 边平行，。处接触但是相互绝缘，c 处不绝缘。匀强磁场的方向垂直于桌面向上，磁感应强度大小 为 瓦 当通以如图所示大小为/的电流时，两金属棒仍处于静止状态，则（）A.。处左棒对右棒的弹力大小为28 比B.。处左棒对右棒的弹力大小为BILC.c 处左棒对右棒的弹力大小为4 8 D.c 处左棒对右棒的弹力大小为3 B/L【参考答案】B【名师解析】由几何关系可得o c =L +2x L.s
29、i n 3（y =2L由左手定则可知，金属棒。”和受到的安培力方向向右，大F=BI-2L=2B/L分析金属棒oabc受 力,还受到o,c处的弹力耳和F2。两个弹力方向向左。因金属棒处于静止状态，则F F2F,+F2=F=2BIL 解得耳=玛=5/根据牛顿第三定律，。，c处左棒对右棒的弹力大小为B/L故选B。10.（2022 河北石家庄三模）如图所示，竖直平面内有三根轻质细绳，绳1水平，绳2与水平方向成60。角，。为结点，绳3的下端拴接一质量为八长度为/的导体棒，棒垂直于纸面静止，整个空间存在竖直向上、磁感应强度大小为3的匀强磁场。现向导体棒通入方向向里、大小由零缓慢增大到的电流，可观察到导体棒
30、缓慢上升到与绳1所处的水平面成30。角时保持静止。已知重力加速度为g。在此过程中，下列说法正确的是（）A.绳1受到的拉力先增大后减小B.绳2受到的拉力先增大后减小C.绳3受到的拉力最大值为G m gD.导 体 棒 中电流的值为 迫 整IB【参考答案】D【名师解析】对整体分析，重力大小和方向不变，绳1、2弹力方向不变，根据左手定则，安培力水平向右逐渐增大，有平衡条件得水平方向 =鸟cos 60+BII竖直方向 F2 sin 60=mg电流逐渐变大，则 增大、鸟 不变，故AB错误；当电流增大到A时，安培力与重力的合力最大，即绳3的拉力最大，由sin300=等最解得最大值为月=2mg,故c错误;对导
31、体棒受力分析得tan30。=鬻，得I=正 整,故D正确。11.（2022山东聊城重点高中质检）如图所示，绝缘水平桌面上有两平行导轨与一电源及导体 棒 构 成 闭 合 回 路，已知两导轨间距为3导 体 棒 的 质 量 为 山，通过导体棒的电流为/,匀强磁场的磁感应强度大小为3,方向与水平面成。角斜向下，导 体 棒 静 止，则导体棒MN受 到 的（A.支持力的大小为/LBsin。B.支持力的大小为J?cos。C.摩 擦 力 的 大 小 为sin 6D.摩擦力的大小为/LBcosS【参考答案】C【名师解析】由左手定则可知，导体棒M N所受安培力垂直磁场方向向右卜，导 体 棒 受 力 分 析 如 图N
32、入=8 由平衡条件得与mgFN=mg+FACOS =mg+BILCOSE Ff=4 sin6=8/Lsin6 故 C 正确，ABD 错误。12.（2022河北普通高中第一次联考）如图甲为市面上常见的一种电动车，图乙为这种电动车的电动机的工作示意图。电动机电路两端电压为10V,额定功率为200W,A、B为线圈上的两点。下列选项中不正确的是半铜环电刷。A.在额定功率下运行时，电动机电路中的电流大小为20A B.电刷。接入电路正极，电刷6 接入电路负极C.A 点与B点间电流方向在不断变化D.直流电源可以驱动该电动机正常工作【参考答案】.B【名师解析】电动机的电功率表达式为P=S，代入题中数据可得：2
33、 0 0 W=1 0 V x/,解得/=20A,A 项正确；B.磁场方向在磁体外部由N 极指向S极，由电动机运转方向可知，A B 段受力方向向上，再由左手定则可知，电流方向由A 指 向 8,故 b 为正极，”为负极,B 项错误；C.电动机转过18（）。后两半铜环所接电刷互换，A 6 间电流方向改变，依次类推可知，A 点与8 点间电流方向不断改变，C 项正确；D.直流电源可以驱动该电动机正常工作，D 项正确。【命题意图】本题以电动车为背景，主要考查理解能力、推理论证能力，体现科学思维、科学探究、科学态度与责任的要求。13.（2021南京期末）电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用.如图所示，泵
34、体是一个长方体，出?边长为小，两侧端面是边长为心的正方形；流经泵体内的液体密度为0 ,在泵头通入导电剂后液体的电导率为。（电阻率的倒数），泵体所在处有方向垂直向外的磁场8,把泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上.则A.泵体上表面应接电源负极B.通过泵体的电流/=UL zbC.仅将磁场方向反向，电磁泵仍能正常工作D.增大液体的电导率o可获得更大的抽液高度【参考答案】D【名师解析】当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，选项A 错误；根据电阻定律，泵体内液体的电阻DAI L,1 uR =因此流过泵体的电流/=4。，选项B 错误；仅将磁场S
35、（7 LL2（7 Lt R方向反向，根据左手定则，安培力和原来相反，液体的运动方向也会相反，电磁泵不能正常工作，选项C 错误；若增大液体的电导率b,可以使电流增大，受到的磁场力增大，使抽液高度增大，选项D 正确。14（2020成都调研）如图，等离子体以平行两极板向右的速度v=100m/s进入两极板之间，平行极板间有磁感应强度大小为0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，两极板间的距离为10cm,两极板间等离子体的电阻止1。小波同学在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电路中B点，沿边缘放一个圆环形电极接电路中A 点后完成“旋转的液体”实验。若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，上半部分为S 极，
36、/?o=2.0Q,闭合开关后，当液体稳定旋转时电压表（视为理想电压表）的示数恒为2.0 V,则A.玻璃皿中的电流方向由中心流向边缘B.由上往下看，液体做顺时针旋转C.通过Ro的电流为1.5AD.闭合开关后，Ro的热功率为2W【参考答案】D【名师解析】由左手定则可知，正离子向上偏，所以上极板带正电，下极板带负电，所以由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向匕由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故 A,B错误；当电场力与洛伦兹力相等时，两极板间的电压
37、不变，则有qvB=q U 得U=B d 尸 0 5xO.lxl00V=5V，由闭合电路欧姆定律有 U-Uv=I（r+R（）,d解得/=1A：R o 的热功率,=产 凡=2W,故 C错误，D正确。1 5.（2 0 2 0 高考模拟示范卷3）某兴趣小组制作了一个简易的“转动装置”，如图甲所示，在干电池的负极吸上一块圆柱形强磁铁，然后将一金属导线折成顶端有一支点、底端开口的导线框，并使导线框的支点与电源正极、底端与磁铁均良好接触但不固定，图乙是该装置的示意图。若线框逆时针转动（俯视），下列说法正确的是S)A.线框转动是因为发生了电磁感应B.磁铁导电，且与电池负极接触的一端是S极C.若将磁铁的两极对调
38、，则线框转动方向不变D.线框转动稳定时的电流比开始转动时的大【参考答案】B【名师解析】对线框的下端平台侧面分析，若扁圆柱形磁铁上端为S极，下端为N极，周围磁感线由上往下斜穿入线框内部，在垂直于纸面向外的径向匕磁感应线有垂直于纸面向里的分量，在此径向上的负电荷由下往上运动，由左手定则知：此负电荷受到垂直于径向沿纸面向右的洛伦兹力，即在径向的左垂线方向；同理，其他任一径向上的电荷均受到左垂线方向的洛伦兹力（中心原点除外），所以，由上往下看（俯视），线框沿逆时针转动，若扁圆柱形磁铁上端为N极，下端为S极，则转动方向相反，所以该装置的原理是电流在磁场中的受力，不是电磁感应。故 AC错误，B正确；稳定时
39、，因导线切割磁感应线，则线框中电流比刚开始转动时的小，故 D错误。16.载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为3=,，式中常量A0,/为电流强度，r 为距导线的距离。在水平长直导线M N正下方，矩形线框abed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，如图所示。开 始 时M N内不通电流，此时两细线内的张力均为小。当通以强度为人的电流时，两细线的张力均减小为4;当 M N内的电流强度变为A 时，两细线的张力均大于方。M Na-bd c(1)分别指出强度为八、的电流的方向；(2)求 MN分 别 通 以 强 度 为 和h电流时，线框受到的安培力F,与 尸 2 大小之比；(3)当
40、 M N 内的电流强度为人时两细线恰好断裂，在此瞬间线框的加速度大小为a,求【名师解析】：(1)/1方向向左，方向向右。(2)当M N中通以强度为/的电流时，线 框 受 到 的 安 培 力 大 小 为,式中八、2分 别 为 、cd与 的 间 距，为线框中的电流，L 为 ab、cd的长度。所以 Fi：F2=/I:/2o(3)设M N中电流强度为小时，线框受到的安培力大小为尸3。由题设条件有2 7 o=G,2 r+户 i=G,FJ+G=m a=a所 吸=今_(T b-T,)gTo(a-g)To(a g)(T o-T i)g%方向向右。【参考答案】：(1)/|方 向 向 左，2 方 向 向 右(2)
41、；)：hTo Cag).,.f)g小方向向右1 7.(2 0 2 2 年高考广东梅州二模)我国新一代航母阻拦系统采用电磁阻拦技术，基本原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒，金属棒、导轨和定值电阻R形成一闭合回路，飞机与金属棒瞬间获得共同速度W=1 8 0 k m/h,在磁场中共同减速滑行至停下，已知飞机质量M=2.7 X 1 0 4 k g,金属棒外 质量3 X 1(P k g、电阻,=4 Q,导轨间L=5 0 m,定值电阻R=6 C,匀强磁场磁感应强度3=5 T,除安培力外飞机克服其它阻力做的功为L 5 X 1 0 6 J,为研究问题的方便，导轨电阻不计
42、，阻拦索的质量和形变不计。求：（1）飞机着舰瞬间金属棒ab中感应电流/的大小和方向;金属棒ab中产生的焦耳热Q。【参考答案】（1）/=1.2 5X1（）3A，方向6 到 a；(2)1.4 4 x l O7J【名师解析】（1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电动势EE =BL va感应电流I=-R+解得/=1.2 5 x 1 C P A 山右手定则：感应电流方向到a（2）飞机至舰至停下，由动能定理_ 皿克安一=一 g（+诏 解得。=卬 克安=3.6XK）7J由焦耳定律知总电热为Q=QR+2 定值电阻和金属棒产生的热量Z比为骨QR=一R解得Q,2,.=2=1.44X1 07J 1 8.（20 分）（20
43、21 郑州三模）航空母舰作为大国重器，其形成有效R+r战力的重要标志之一是其携带的舰载机形成战斗力。质量为m 的舰载机模型，在水平跑道上由静止匀加速起飞，假定起飞过程中受到的平均阻力恒为舰载机所受重力的k倍，发动机牵引力恒为F,离开地面起飞时的速度为v,重力加速度为g.求：（1）舰载机模型的起飞距离（离开地面前的运动距离）以及起飞过程中平均阻力的冲量；（2）若舰载机起飞利用电磁弹射技术将大大缩短起飞距离。图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图，与飞机连接的金属块（图中未画出）可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动。使用前先给电容为C 的大容量电容器充电，弹射飞机时，电容器释放储存电能所产生的强大
44、电流从一根导轨流人，经过金属块，再从另一根导轨流出：导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受到磁场力而加速，从而推动舰载机起飞。在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压u 与极板上所带电荷量q 的图像，在此基础上求电容器充电电压为U o 时储存的电能；当电容器充电电压为U m 时弹射上述舰载机模型，在电磁弹射装置与舰载机发动机同时工作的情况下，可使起飞距离缩短为X.若金属块推动舰载机所做的功与电容器释放电能的比值为 n，舰载机发动机的牵引力F及受到的平均阻力不变。求完成此次弹射后电容器剩余的电能。工生z:_ 0 g甲 乙 【命题意图】本题以舰载机起飞利用电磁弹射技术为情景，考查动能定理
45、、动量定理、半衰期及其相关知识点,考查的学科核心素养是功和能的观念、动量观念和科学思维能力。【压轴题透析】（1）利用动能定理得出舰载机模型的起飞距离，利用动量定理得出起飞过程中平均阻力的冲量；（2）利用电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压u与极板上所带电荷量q的图像面积的物理意义，得出电容器充电电压为U o时储存的电能；（3）利用动能定理和能量守恒定律得出完成此次弹射后电容器剩余的电能。【解题思路】2 5.（2 0 分）（1）起飞过程，由动能定理得1 )(F-kmg)Xo-2分解得尤产后两I 分由动量定理得：（F-krng）t=mv 1 分lf=kmgt 1 分由解得：，产F -kmg1
46、分（2 ）如图所示2 分假设金属块推动舰载机所做的功为W也，电容器释放的电能为E,剩余的电能为F ,则%根据动能定理得%+(b -kmg)x1 2=mv23分且也 2分后剩=g -匕3分解得%=gCui-5(他/2 F x+Ikmgx)2 分1 9.(2 0 2 1 湖南张家界期末)2 1.如图所示为某研究小组设计的电磁炮供弹和发射装置。装置由倾角 3 7。倾斜导轨和水平导轨在AB处平滑连接而成。倾斜导轨处有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B,A B C D区域无磁场，CD右侧为发射区域，另加磁场.倾斜导轨顶端的单刀双掷开关可连接阻值R=1 OC 的电阻和电容C的电容器。质量?=0.2
47、 kg、电阻尸L 0 C 的金属杆必代替电磁炮弹，倾斜导轨光滑，4 28区域的导轨粗糙，动摩擦因数为=0.5,先研究其供弹过程：开关打到5处，金属杆从倾斜导轨某个位置及以上任意位置由静止释放，金属杆最终都恰好精确停在C。处；已知导轨间距为L=1.0 m,电磁炮发射位置C 与 相 距 4 0.4m ,s i n 3 7 =0.6,c o s3 7=0.8,不计空气阻力。(1)求金属杆到达A B处时速度v 的大小；(2)为精确供弹，求磁感应强度B的大小；在倾斜轨道上下滑的过程中导体导和推理过程(此间要求用题中字01ngx=0 可得:v=2 m/s .2 分（2）为精确供弹，金属杆只要在倾斜导轨上最
48、终达到匀速运动，则有：又mg si n。=F 安（3）对电容器有根据牛顿第二定律安培力解得：解得：夕 二 丁q C A C/=C B LA v电流=半=CBLatmg si n 0-E 女=maF B C B L aLmg si n 0a m+CB21?3分a与时间无关,所以弹体匀加速运动，运动图像.1 分2 0（1 8 分）（2 02 0天津和平区质检）电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快，效率高等优点。其原理结构可简化为如图甲所示的模型：两根无限长、光滑的平行金属导轨M N、PQ固定在水平面内，相距为L,“电磁炮”弹体为质量为m的导体棒a b,垂直于M N、P Q 放在轨道上
49、，与轨道接触良好，弹体在轨道间的电阻为R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B,“电磁炮”电源的电压能自行调节，用以保证“电磁炮”在轨道上做匀加速运动最终发射出去，其中可控电源的内阻为广,不计空气阻力，导轨的电阻不计。求：（1）考虑到电磁感应现象，定性描述电源的电压如何自行调节，才能保证“电磁炮”匀加速发射；（2）弹体从静止经过时间t加速到v 的过程中系统消耗的总能量；（3）把此装置左端电源换成电容为C的电容器，导轨倾斜，与水平夹角为0（如图乙所示），使磁场仍与导轨平面垂直，将弹体由静止释放，某时刻其速度为V”定性画出该过程导体棒运动的v-t 图象，并写出必要的分析和推理过程。
50、【名师解析】（1）由于弹体速度增大，弹体切割磁感线产生的感应电动势增大，电源电压应随之增大，抵消产生的感应电动势，以保证电源为加速弹体提供恒定的电流。(2)F g=BILF ：g=m a,v=a t,Q=l2(R+r)t,1 ,E=Q+m v2,2ni1联立解得：E=B(R+r)+-m v 2。B2lt 2(3)A q=C A U=C B L A v,i=Aq/At=CBLa,由牛顿第二定律可知，m g s i n。-F =m a,F *=Bi L联立解得：a=gm?,与时间无关。m+CB2 c所以弹体做匀加速直线运动，v t 图像如图所示。21(2020北京海淀区模拟)如图甲所示，两光滑平行