高考物理最新模拟题精练专题34 安培力提高篇解析版.docx

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高考物理最新模拟题精练专题34安培力提高篇解析版

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1）

第三部分磁场

专题3.4安培力（提高篇）

一．选择题

1.（2020四川遂宁二中模拟3）如图所示，线框abcd由四根完全相同的导体捧连接而成，ac也通过同种材质的导体棒连接，其中ab=bc=cd=ad=L，

，固定在匀强磁场中，线框所在平面与磁场方向垂直，现将直流电源E连接在线框的a、c两点之间，此时导体棒ab所受安培力大小为F，则整个线框所受安培力的大小为

A．2F

B．

C．

D．3F

.【参考答案】B

【名师解析】由于ab所受安培力为F，根据平行四边形定则可知abc所受的总安培力为

，则adc所受的安培力也为

，而

，故电流之比

，安培力之比为

，故

，因此整个线框所受安培力大小为

，B选项正确。

2．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两块圆柱形强磁铁，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（　　）

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，则线框转动方向相反

D．线框转动稳定时的电流比开始转动时的大

【参考答案】BC

【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上，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A错误，B、C正确；稳定时，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．

3.（多选）（2019山东泰安模拟）已知通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=k

（其中k为比例系数,I为电流大小,r为该点到直导线的距离）。

现有四根平行的通电长直导线,其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上,电流方向如图所示,其中A、C导线中的电流大小为I1,B、D导线中的电流大小为I2。

已知A导线所受的磁场力恰好为零,则下列说法正确的是（　　）

A.电流的大小关系为I1=2I2

B.四根导线所受的磁场力都为零

C.正方形中心O处的磁感应强度为零

D.若移走A导线,则中心O处的磁场将沿OB方向

【参考答案】ACD

【名师解析】　将导线B、C、D在导线A处的磁场表示出来,如图甲所示,A导线所受的磁场力为零,则A处的合磁场为零,即

k

=k

则I1=2I2,故选项A正确;同理,将各点的磁场都画出来,可以判断B、D导线处的合磁场不为零,故其所受的磁场力不为零,故选项B错误;将各导线在O点的磁场画出,如图乙所示,由于A、C导线电流相等而且距离O点距离相等,则BA'=BC',同理BB'=BD',即正方形中心O处的磁感应强度为零,故选项C正确;若移走A导线,则磁场BA'不存在,由于BB'=BD',则此时在O点的磁场只剩下导线C的磁场,而且导线C点磁场方向沿OB方向,即中心O处的磁场将沿OB方向,故选项D正确。

4.（2019江西赣州模拟）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Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上,当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。

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Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力

D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力

【参考答案】A

【名师解析】　装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆,当线圈中通有同向电流时互相吸引,通有异向电流时互相排斥,故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引,所以为同向电流,A正确,B错误;根据牛顿第三定律可知线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力,由相互作用力的特点知,线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力不是一对相互作用力,故C、D错误。

5.（6分）（2019江西南昌二模）如图所示，三条长直导线a、b、c都通以垂直纸面的电流，其中a、b两根导线中电流方向垂直纸面向外。

o点与a、b、c三条导线距离相等，且处于oc⊥ab．现在o点垂直纸面放置一小段通电导线，电流方向垂直纸面向里，导线受力方向如图所示。

则可以判断（　　）

A．o点处的磁感应强度的方向与F相同

B．长导线c中的电流方向垂直纸面向外

C．长导线a中电流I1小于b中电流I2

D．长导线c中电流I3小于b中电流I2

【参考答案】BC

【名师解析】根据左手定则，可知，安培力与磁场方向总垂直，故A错误；由题目图，结合右手螺旋定则可知，长导线a在O处磁场方向由O指向C，同理，长导线b在O处磁场方向由C指向O，根据左手定则，可知，长导线a对O处的通电导线的安培力由O指向b，而长导线b对O处的通电导线的安培力由O指向a，依据电流方向垂直纸面向里，导线受力方向如图所示，则长导线c中的电流方向垂直纸面向外，且长导线a中电流I1小于b中电流I2，故BC正确；由上分析，可知，长导线c中电流I3与b中电流I2大小无关确定，故D错误。

6．（4分）（2019海南乐东三模）如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。

接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为I1和I2，已知I1＞I2，方向均向上。

若用F1和F2分别表示导线M和N受到的磁场力，则下列说法正确的是（　　）

A．两根导线互相排斥

B．为判断F1的方向，需要知道I1和I2的合磁场方向

C．两个力的大小关系为F1＞F2

D．仅增大电流I2，F1、F2会同时都增大

【参考答案】D

【名师解析】根据右手定则判断通电直导线周围产生磁场，再根据左手定则判断安培力的方向，可知两根导线相互吸引，故A错误；B、判断F1的方向，以M导线为研究对象，N导线提供磁场，根据左手定则，要知道的是I2产生的磁场，故B错误；通电直导线周围存在的磁场B的大小，和该直导线中通过的电流大小成正比，即B＝KI，安培力F＝BIL，即F1＝B2I1L＝KI2I1L，F2＝B1I2L＝KI1I2L，两个力大小相等，故C错误、D正确。

7．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

【名师解析】由题意可知，图中第一象限圆弧电流在原点产生的磁感应强度为B，由安培定则可知磁场方向垂直纸面向里；根据安培定则可知，第二和第三象限内圆弧电流在O点产生的磁场的方向都是向里的，第四象限内圆弧电流在O点产生的磁场的方向是向外的，所以四段圆弧在O点产生的磁场的合场强为2B，方向向里；电流元的方向向右，由左手定则可知，电流元受到的安培力的方向向上，与y轴的正方向相同，大小：

F=2BIL；故A正确，BCD错误。

【关键点拨】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。

8．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

【名师解析】通以顺时针的电流方向，根据左手定则可知：

各边所受的安培力背离中心处。

所以ab边所受的安培力方向向左，A错误。

由公式F=BIL得出各边的安培力的大小，从而得出安培力大小与长度成正比，因而两直角边的安培力合力与斜边的安培力等值反向。

所以线圈所受磁场力的合力为零。

故B、C错，D正确。

所以选择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。

9.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．

10.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. 

C. 

D. 

【参考答案】D

【名师解析】通电导线在磁场中的受力可以借助左手定则，掌心让磁感线穿过，四指指向电流方向，左手大拇指就是代表了安培力方向。

此题正解为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。

11．一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】D

【名师解析】以导线为研究对象，由于磁场方向未知，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向左下方或右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向右上方或左下方，安培力的水平分力等于摩擦力，逐渐增大导电棒中的电流，安培力增大，摩擦力增大，方向不变，故C错误，D正确。

由于安培力可能斜向上，也可能斜向下，无法判断对桌面的压力的变化，故A错误，B错误。

12.（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-

【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。

13.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】　C

【名师解析】acb段与acb段圆弧的电流方向均向右，由电路知识知，其电流大小为I/2。

acb段圆弧所受的安培力，F=B•I/2•L，L是指导线首尾相连的直线的长度，故acb段受的安培力为F=B•I/2•2R=BIR。

由左手定则知方向向上；同理可得adb段圆弧受的安培力大小为BIR，方向向上，金属圆环受到的安培力为两段圆弧的合力，为2BIR，选项D正确。

14.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。

15.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】　C

【名师解析】　在题图中，由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，导线A中的电流垂直纸面向外时，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力F，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F′的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即FN1＞FN2。

同时，F′有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以选项C正确。