2023年高考物理预测题之安培力

更新时间：2023-02-21 浏览次数：39 类型：二轮复习

一、单选题

1. (2023高三上·石景山期末) 如图（a），直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图（b）所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是（）

A . 当导线静止在图（a）右侧位置时，导线中电流方向由N指向M B . 电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变 C . tanθ与电流I成正比 D . sinθ与电流I成正比

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2. (2023高三上·石景山期末) 如图所示， $\text{[math]}$ 平面为水平面，取竖直向下为z轴正方向， $\text{[math]}$ 平面下方有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为平面上的三点，P点位于导线正上方， $\text{[math]}$ 平行于y轴， $\text{[math]}$ 平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终保持水平。不考虑地磁场的影响，下列说法正确的是（）

A . N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同 B . 线圈沿 $\text{[math]}$ 方向运动时，穿过线圈的磁通量不变 C . 从P点开始竖直向上运动的过程中，线圈中感应电流越来越大 D . 从P点开始竖直向下运动的过程中，线圈中感应电流越来越大

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3. (2023高三上·和平期末) 某同学自制一电流表，其原理如图所示，均匀细金属杆MN质量为m ，与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k ，在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度，MN的长度大于ab的长度L ，当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与矩形区域的ab边重合，此时指针指在标尺的零刻度，当MN中有电流时，指针示数可表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平，以下说法正确的是（　　）

A . 弹簧的伸长量与金属杆中的电流大小成正比 B . 劲度系数k减小，此电流表量程会更小 C . 磁感应强度B减小，此电流表量程会更小 D . 为使电流表正常工作，金属杆中电流的方向应从N指向M

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4. (2023高三上·东城期末) 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一闭合金属圆环，面积为S，电阻为R。规定圆环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列说法正确的是（　　）

A . 0~1s内感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向上 B . 1~2s内通过圆环的感应电流的方向与图甲所示方向相反 C . 0~2s内线圈中产生的感应电动势为 $\text{[math]}$ D . 2~4s内线圈中产生的焦耳热为 $\text{[math]}$

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5. (2023高三上·朝阳期末) 如图所示，若x轴表示时间，y轴表示速度，则该图线下的面积表示位移，直线AB的斜率表示物体在该时刻的加速度大小。若令x轴和y轴分别表示其它物理量，则可以反映在某种情况下相应物理量之间的关系。下列说法正确的是（）

A . 若电场方向平行于x轴，x轴表示位置，y轴表示电势，则直线AB的斜率表示对应位置处的电场强度大小 B . 若x轴表示时间，y轴表示穿过密绕螺线管的磁通量，则直线AB的斜率表示该螺线管产生的电动势大小 C . 若x轴表示流经某电阻的电流，y轴表示该电阻两端的电压，则图线下面积表示电阻的热功率 D . 若x轴表示时间，y轴表示通过导体横截面积的电荷量，则该图线下面积表示这段时间内电流所做的功

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6. (2023高三上·朝阳期末) 由电磁理论可知，半径为R、电流强度为I的单匝环形电流，其中心处的磁感应强度大小 $\text{[math]}$ ，其中k为已知常量。正切电流计是利用小磁针的偏转来测量电流的，如图所示，在一个竖直放置、半径为r、匝数为N的圆形线圈的圆心O处，放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小磁针（带有分度盘）。该线圈未通电时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致。调整线圈方位，使其与静止的小磁针在同一竖直平面内。给线圈通上待测电流后，小磁针偏转了 $\text{[math]}$ 角。已知仪器所在处地磁场磁感应强度的水平分量的大小为 $\text{[math]}$ 。则（）

A . 待测电流在圆心O处产生的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ B . 待测电流在圆心O处产生的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ C . 待测电流大小为 $\text{[math]}$ D . 待测电流大小为 $\text{[math]}$

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7. (2023高三上·大兴期末) 如图所示，有两根和水平方向成 $\text{[math]}$ 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度 $\text{[math]}$ ，不计金属杆和轨道的电阻，则以下分析正确的是（　　）

A . 金属杆先做匀加速直线运动然后做匀速直线运动 B . 金属杆由静止到最大速度过程中机械能守恒 C . 如果只增大B， $\text{[math]}$ 将变小 D . 如果只增大R， $\text{[math]}$ 将变小

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8. (2022高三上·浙江月考) 磁电式电流表的外部构造如图（甲）所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针（如图乙所示）。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足 $\text{[math]}$ ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，下列说法错误的是（　　）

A . 铁芯内部的磁感线会相交 B . 线圈转动过程中受到的安培力始终与线框平面垂直 C . 若线圈中通以如图丙（丙图左侧是 $\text{[math]}$ ）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动 D . 更换k值相对小的螺旋弹簧，则电流表的灵敏度（灵敏度即 $\text{[math]}$ ）将会增大

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9. (2022高三上·浙江月考) 如图所示是教材中“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验操作时，先保持电流不变，分别接通“2、3”和“1、4”，研究通电导线受力与通电导线长度的关系；然后接通“2、3”或“1、4”，再改变电流的大小，研究通电导线受力与电流的关系。对该实验，下列说法正确的是（　　）

A . 当导线中有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动的角度的大小可以比较导线受力大小 B . 保持电流不变，接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的二分之一 C . 保持电流不变，接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的四分之一 D . 通过实验可知，导线受到安培力只和电流成正比

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10. (2022高三上·浙江月考) 某同学设计了一种天平用来测量重物的质量，其装置如图甲所示，两相同的同轴圆线圈M、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I₁后，在线圈P所在平面内产生磁场，磁场在线圈P处沿半径向外，磁感应强度为B₀ ，在线圈P内、外附近区域内可视为磁感应强度与所在位置的半径成反比，线圈P及其附近的磁场方向的俯视图如图乙所示，线圈P′是线圈P的备用线圈，它所用材料及匝数与P线圈相同，半径比线圈P略小。开始时天平左托盘不放重物、线圈P内无电流，调整天平使之平衡，再在左托盘放入重物，用恒流源在线圈P中通入电流I₂ ，发现右托盘比左托盘低，此时（）

A . 线圈P中通入的电流I₂在乙图中沿顺时针方向 B . 适当增大线圈M、N中的电流可使天平恢复平衡 C . 通过正确操作使用线圈P、P′均能正确称量重物质量 D . 使用备用线圈P′称得重物质量比用线圈P称得重物质量大

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二、多选题

11. (2023高二上·孝义期末) 2022年10月20日，世界首个电磁驱动地面超高速试验设施——“电磁橇”在我国济南阶段性建成并成功运行，电磁橇可以将吨级及以上物体最高加速到1030公里的时速，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。电磁橇运用了电磁弹射的原理，图甲是一种线圈形电磁弹射装置的原理图，开关S先拨向1，直流电源向电容器充电，待电容器充好电后在 $\text{[math]}$ 时刻将开关S拨向2，发射线圈被弹射出去，如图乙所示，电路中电流在 $\text{[math]}$ 时刻达到峰值后减小。假设发射线圈由粗细均匀的同种金属导线绕制而成，发射导管材质绝缘，管内光滑，下列说法正确的是（　　）

A . 在 $\text{[math]}$ 时间内，发射线圈的加速度不断增大 B . 在 $\text{[math]}$ 时间内，发射线圈中的电流不断减小 C . 增加发射线圈的匝数，发射线圈加速度不变 D . 发射导管越长，发射线圈的出射速度越大

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12. (2023高三上·清远期末) 半径为R的球形上、下两端点分别为О和 $\text{[math]}$ 。紧贴球面的半圆形导线 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 所在的平面相互垂直，其中 $\text{[math]}$ 与纸面平行，两导线均通以 $\text{[math]}$ 方向的电流I。整个空间中施加平行纸面向右的匀强磁场，磁感应强度为B。则下列说法正确的是（　　）

A . $\text{[math]}$ 受到的安培力为 $\text{[math]}$ B . 导线 $\text{[math]}$ 受到的安培力为 $\text{[math]}$ C . 两导线受到的安培力方向相同 D . 两导线受到的安培力方向相互垂直

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三、综合题

13. (2023高三上·房山期末) 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=4Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s。求：
1. （1）感应电动势E的大小；
2. （2）拉力F大小；
3. （3）若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。
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14. (2023高三上·东城期末) 电磁刹车技术的应用越来越广泛。某电磁刹车装置可简化为如图甲所示的模型，车厢下端固定有电磁铁系统，能在长为L₁、宽为L₂的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场，磁感应强度的大小可根据需要自动调整，但最大不超过2T。长为L₁、宽为L₂的单匝矩形线圈铺设在水平绝缘轨道正中央，相邻两线圈的间隔也为L₂。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，每个线圈的电阻 $\text{[math]}$ 。在某次试验中，当车的速度 $\text{[math]}$ 时启动该制动系统，车立即以大小为2m/s²的加速度做匀减速直线运动，直到磁感应强度达到2T。之后磁感应强度保持2T不变，车继续前行直到停止运动。已知车的总质量为30kg，不计摩擦阻力及空气阻力的影响，导线粗细忽略不计，不考虑磁场边缘效应的影响。
1. （1）在图乙中定性画出车在制动过程中，其速度随时间变化的图像；
2. （2）求从磁感应强度达到2T至车停止运动过程中，线圈中产生的焦耳热；
3. （3）求制动过程中，车行驶的总距离。
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