第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试- 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

人教版（2019）：选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力计算训练一．选择题（共13小题）1．金属滑杆ab连着一弹簧，水平放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd、ef上，如图所示。cd、ef间有匀强磁场，磁场方向如图所示.合上开关S，滑杆ab平衡时，弹簧伸长2cm，测得电路中电流为2A，已知弹簧的劲度系数为20N/m，ab的长L=0.1m。则匀强磁场的磁感应强度的大小为（）A．2.0T B．1.6T C．1.0T D．0.8T2．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上有一根长为L、重力为G、通有电流I的导体棒。若空间中有一方向竖直向上的匀强磁场，使导体棒保持静止，则磁感应强度大小为多少？（）A.B.C.D.3．如图所示，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直纸向里，一长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，垂直置于匀强磁场中。当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力为（）A．方向向下 B．方向向右 C．大小为BIL D．大小为4．如图，边长为L的等边三角形PMN线框由三根相同的导体棒连接而成，框平面与磁感应强度方向垂直，通过M点的电流为I时，已知导体棒MP受到的安培力大小为F，则（）A．MN边受到的安培力的大小为0.5FB．整个线框受到的安培力的大小为2FC．匀强磁场的磁感应强度大小为D．匀强磁场的磁感应强度大小为5．金属棒MN两端用细软导线悬挂于a、b两点，其中间一部分处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，静止时MN平行于纸面，如图5所示。若金属棒通有从M向N的电流，此时悬线上有拉力。为了使拉力等于零，下列措施可行的是（）A．减小电流B．减小磁感应强度C．将电流方向改为从N流向MD．将磁场方向改为垂直于纸面向外，同时将电流方向也改为从N流向M并增大电流强度6．在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，有一质量为m、长度为L的金属棒MN，两端由等长的轻质细线竖直悬挂。若棒中通以恒定电流，金属棒从静止开始向上摆动，摆动过程中始终保持水平，最高摆到θ=45°的位置，如图所示。不计空气阻力，则金属棒从静止开始摆到最高位置的过程，下列说法中正确的是（）A．金属棒MN中电流的方向为从M流向NB．细线的拉力先增大后减小C．金属棒MN中的恒定电流D．安培力对金属棒MN所做的功为7．如图所示，平行金属导轨的距离为d，左端接一电源，电动势为E，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨所在平面。一根金属棒ab与导轨成θ角放置，整个回路的总电阻为R，当接通开关S瞬间，金属棒所受的安培力大小为（）A． B． C． D．8．如图所示，质量为m、长度为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂在O、O’点，处于竖直向上的匀强做场中，磁感应强度大小为B，棒中通以某一方向的电流，静止时两细线与竖直方向夹角均为θ，重力加速度为g，则（）A．金属棒MN所受安培力的方向垂直于OMNO′平面向上B．金属棒中的电流方向由N指向MC．每条细线所受拉力大小为D．金属棒中的电流大小为9．如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x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．z正向， B．y正向，C．z负向， D．沿悬线向上，10．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.20m，θ=37°，磁感应强度B=1T、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=4V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一个质量m=0.08kg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=1Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列说法中正确的是（）A．导体棒上的电流大小为1AB．导体棒受到的安培力大小为0.40NC．导体棒受到的摩擦力大小为沿导轨平面向下D．导体棒受到的摩擦力大小为0.06N11．如图所示，用电阻率为ρ、横截面积为S、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，框架与一电动势为E、内阻忽略不计的电源相连接。匀强磁场垂直于框架平面向里，磁感应强度大小为B，则框架受到安培力的合力的大小为（）A． B． C． D．012．\t"/physics2/paper/_blank"将一段总长度为L的直导线折成多边形线框后放入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且线框所在平面与磁场方向垂直，现给线框通电，电流大小为I，正多边形线框中依次相邻的6条边受到的安培力的合力大小等于依次相邻的3条边受到的安培力的合力大小，则正多边形线框中每条边受到的安培力大小为（）A． B．C．D．13．如图为等腰梯形线框ABCD由四根材料相同且粗细程度相同的导体棒连接BC三根导体棒的长度相同，线框顶点A、B与直流电源两端相接，已知导体图棒AB受到的安培力大小为3F，则线框ABCD受到的安培力为（）A．3F B．2F C．4 D．5F二．填空题（共4小题）14．将长1.0m，通过电流5A的通电导线放在匀强磁场中，当导线和磁场方向垂直时，通电导线所受安培力为0.5N，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为，若将通电导线中的电流减为2A，则这时磁感应强度B的大小为，导线所受安培力为．15．电磁炮的主要结构原理如图所示。假设某电磁炮能把m=2g的弹体（包括金属杆CD的质量）由静止加速到v=10km/s。已知轨道宽l=2m，长s=100m，通过的电流为I=10A，则轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B=T，磁场力的最大功率P=W（轨道摩擦不计）。16．如图所示，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上，和棒ab垂直，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为，方向为，受到的支持力为。17．\t"/physics2/paper/_blank"某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。

（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A．适当增加两导轨间的距离

B．换一根更长的金属棒

C．适当增大金属棒中的电流

其中正确的是（填入正确选项前的标号）三．计算题（共4小题）18．如图所示，空间有竖直方向匀强磁场，一电阻不计、间距为20cm的光滑平行金属导轨水平放置，左端经开关接理想电源，右端向上弯成一半径r=20cm的圆弧，质量m=60g的导体棒ab垂直导轨置于圆弧最低处并接触良好，闭合开关S，导体棒运动到虚线位置时速度最大，对应的圆心角θ=53°（sin53°=0.8，g=10m/s2，不考虑导体棒运动过程中的感应电动势）

（1）指明磁场方向和运动过程中导体棒所受的安培力大小；

（2）导体棒运动过程中的最大动能。19．如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ=37°，两轨道之间的距离L=0.50m。一根质量m=0.20kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势E=36V、内阻r=1.6Ω的直流电源和电阻箱R。现将整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B=0.40T的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值R=3.4Ω时，金属杆ab保持静止。重力加速度g=10m/s2。求

（1）此时金属杆ab中的电流大小及方向；

（2）此时金属杆ab受到的摩擦力f大小及方向。20．如图所示，在倾角θ=37°的斜面上，固定一金属框，其宽l=0.25m。接入电动势E=3V、内阻不计的电源。垂直框边放有一根质量m=0.2kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数μ=0.5，整个装置放在磁感应强度B=0.8T、方向垂直框面向上的匀强磁场中，框架与棒的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。

（1）当滑动变阻器R的阻值调为多大时，金属棒与框架之间恰好无摩擦；

（2）当滑动变阻器R的阻值调为多大时，金属棒恰好要沿框架向上滑动。如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，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=0.50T、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=