2019高考物理二轮小题狂做专练十九：磁感应强度、安培力与洛伦兹力（含答案解析）

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1、1.【吉林 2019 届月考】下列关于磁场中的通电导线和运动电荷的说法中，正确的是( )A磁场对通电导线的作用力方向一定与磁场方向垂直B有固定转动轴的通电线框在磁场中一定会转动C带电粒子只受洛伦兹力作用时，其动能不变，速度一直不变D电荷在磁场中不可能做匀速直线运动2. 【温州 2019 届联考】如图所示，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好和槽中的水银接触，按图示连接电路，通电后，会看到弹簧上下跳动，关于这个现象，下列说法正确的是( )A弹簧上下跳动的原因是通电后弹簧受到电场力B将滑动变阻器的滑片向左移动时，弹簧将跳动得更加明显C将电源的正、负极对调一下，弹簧的跳动现象将消失D若换一劲度系

2、数更大的弹簧，则弹簧将跳动得更加明显3. 【河南 2019 届联考】如图所示，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带负电的物块在水平外力 F 作用下沿粗糙水平面向右做匀加速直线运动，下列关于外力 F 随时间变化的图象可能正确的是( )4. 【衡阳 2019 届 9 月月考】 (多选)如图所示，质量是 M，长为 L 的直导线通有垂直纸面向外的电流 I，被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为 的光滑斜面上，则磁感应强度 B 的大小和方向可能是( )A大小为 ，方向垂直斜面向上tanMgILB大小为 ，方向垂直纸面向里siC大小为 ，方向水平向右gILD大小为 ，方向沿斜面向下M5. 【长

3、郡中学 2019 届月考】 (多选)如图所示，两平行金属导轨间的距离为 L，金属导轨所在的平面与水平面夹角为 ，垂直于导轨所在平面的匀强磁场的磁感应强度为 B，金属导轨的一端接有电动势为 E、内阻为 r 的直流电源。现把一个质量为 m 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒静止且有沿导轨向上运动的趋势。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为 R0，金属导轨电阻不计。现让磁场从图示方向顺时针缓慢转为竖直向上的方向，该过程中金属棒受的( )A合力增大 B安培力大小不变C弹力增大 D摩擦力增大6. 【郑州测试 】如图所示，三根相互平行的固定长直导线 L1、L 2 和 L

4、3 垂直纸面如图放一、选择题十九 磁感应强度、安培力与洛伦兹力置，与坐标原点分别位于边长为 a 的正方形的四个点上，L 1 与 L2 中的电流均为 I，方向均垂直于纸面向外，L3 中的电流为 2I，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(其中 k 为常数)。某时刻有一质子 (电量为 e)正好沿与 x 轴正方向成 45斜向上经过原点 O，速度大小为IBrv，则质子此时所受磁场力为( )A方向垂直纸面向里，大小为 23kIveaB方向垂直纸面向外，大小为 IC方向垂直纸面向里，大小为 32kIveaD方向垂直纸面向外，大小为 I7. 【泰安 2019

5、届质量检测】如图所示，a、b、c 为三根与纸面重直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上， 沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示，O 点为三角形的中心（ O 到三个顶点的距离相等） ，则( )AO 点的磁感应强度为零BO 点的磁场方向垂直 Oc 向下C导线 a 受到的安培力方向竖直向上D导线 b 受到的安培力方向沿 bc 连线方向指向 c8.【2018 浙江选考】在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示。有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某

6、点，记为 a；在 a 点附近的地面上，找到与 a 点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线 EF；在地面上过 a 点垂直于 EF 的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45的 b、 c 两点，测得 b、 c 两点距离为 L。由此可确定金属管线( )A. 平行于 EF，深度为 2LB. 平行于 EF，深度为 LC. 垂直于 EF，深度为 2D. 垂直于 EF，深度为 L二、非选择题9.【西安 2019 届摸底考试】图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场，现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中 D 为位于纸面内的

7、 U 形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长； E 为直流电源；R 为电阻箱；A 为电流表；S 为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。(1)在图中画线连接成实验电路图。(2)完成下列主要实验步骤中的填空：按图接线；保持开关 S 断开，在托盘内加入适量细沙，使 D 处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量 m1；闭合开关 S，调节 R 的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使 D ；然后读出 ，并用天平称出 ；用米尺测量 。(3)用测量的物理量和重力加速度 g 表示磁感应强度的大小，可以得出 B 。(4)判定磁感应强度方向的方法是：若 ，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度

8、方向垂直纸面向里。10 【湖南 2019 届联考】如图所示，电源电动势为 3 V，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距 1 m，两环分别与电源正负极相连。现将一质量为 0.06 kg、电阻为 1.5 的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触。两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为 0.4 T的匀强磁场。当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动。(1)在此位置上，棒对每一个环的压力为多少？(2)若已知环半径为 0.5 m，此位置与环底的高度差是多少？答案与解析一、选择题1.【解析】磁场对通电导线的作用力即安培力方向与磁场方向一定垂直，故 A 正确；

9、有固定转动轴的通电线框在磁场中不一定会转动，当合力矩为零，通电线圈在磁场不会转动，故 B 错误。带电粒子只受洛伦兹力作用时，洛伦兹力与速度方向始终垂直，对电荷不做功，动能不变，而速度方向发生变化，速度一直在变，故C 错误；当电荷与磁场方向平行时，不受洛伦兹力，电荷在磁场中做匀速直线运动，故 D 错误。【答案】A2.【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，根据安培定则知，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

10、述过程，即出现上下跳动现象，A 错误；将滑动变阻器的滑片向左移动时，电路电流增大，线圈之间的作用力变大，跳动明显，B 正确；将电源的正、负极对调一下，通电后弹簧各个线圈之间仍有作用力，故仍会上下跳动，C 错误；若换一劲度系数更大的弹簧，受到相同的力，则形变量变小，故跳动变得不明显，D错误。【答案】B3.【解析】设开始计时物块的速度为 v0，物块质量为 m，磁感应强度为 B，物块与水平面间的动摩擦因数为，根据牛顿运动定律得： F( qvBmg )ma，vv 0at，联立解得：Fmamgqv 0BqBat，若 v0为零，则 Fmamg qBat，可知外力 F 随时间呈线性关系，选项 D 正确。【答

11、案】D4.【解析】当 B 的大小为 ，方向垂直斜面向上时，安培力沿斜面向上大小为 Mgtan ，而重力和支持sinMgIL力的合力等于 Mgsin 小于安培力，所以导线有沿斜面往上的运动趋势，故 A 错误。当 B 的方向垂直纸面向里时，无所谓 B 的大小，安培力均为 0，而绳的拉力、重力和支持力可以满足平衡条件，故 B 正确。当 B 的大小为 时，若方向水平向右，则安培力竖直向上，重力和安培力平衡，没有支持力和拉力；若方向沿斜gIL面向下，则安培力垂直斜面向上大小为 Mg，沿斜面方向分解重力，因为 Mg Mgcos ，所以导线有离开斜面的运动趋势，故 C 正确、D 错误。【答案】BC5.【解析

12、】由公式 F 安 BIL 可知，由于磁场大小不变，所以安培力大小不变，故 B 正确；重力与安培力的合力与导体棒与斜面间正压力等大反向，磁场从图示方向顺时针缓慢转为竖直向上的方向过程中，重力与安培力合力的夹角减小，两力大小不变，所以合力变大，即正压力变大，所以最大静摩擦力变大，所以导体棒受力仍平衡，所以合力仍为零即不变，故 A 错误；磁场垂直斜面时，由平衡条件可得，弹力 FN1mgcos ，磁场为竖直向上时：由平衡条件可得，弹力 FN1mgcos F 安 sin ，所以弹力变大，故 C 正确；磁场垂直斜面时，由平衡条件可得，摩擦力 f1F 安 mgsin ，当磁场从图示方向顺时针缓慢转为竖直向上

13、的方向时，安培力大小不变，安培力沿斜面方向的分力减小，当减小到与重力沿斜面向下的分力相等时，摩擦力变为零，当安培力沿斜面方向的分力减小到小于重力沿斜面向下的分力时，摩擦力增大，所以摩擦力先减小后增大，故 D 错误。【答案】BC6. 【解析】根据安培定则，作出三根导线分别在 O 点的磁场方向，如图甲，由题意知，L1 在 O 点产生的磁感应强度大小 ，方向水平向左；L 2 在 O 点产生的磁感应强度大小 ，方向1kIBa 2kIBa与 x 轴负向成 45角向下；L 3 在 O 点产生的磁感应强度大小 ，方向竖直向上。先将 B2 正交分解，则3kIBa沿 x 轴负方向的分量 ，同理沿 y 轴负方向的

14、分量 ，故 x 轴方向的合2sin452xkIkIBa 2cos45ykIkIa磁感应强度 ，y 轴方向的合磁感应强度 ，故最终的合磁感应强度的大小123xxIa 32yyIBa，方向为方向与 x 轴负向成 45角斜向上，如图乙。故某时刻有一质子( 电量为 e)正好沿2xykIB与 x 轴正方向成 45斜向上经过原点 O，由左手定则可知，洛伦兹力的方向为垂直纸面向外，大小为，故 B 正确。32kIveFqa【答案】B7.【解析】根据右手螺旋定则，电流 a 在 O 产生的磁场平行于 bc 向左，b 电流在 O 产生的磁场平行 ac 指向右下方，电流 c 在 O 产生的磁场平行 ab 指向左下方；

15、由于三导线电流相同，到 O 点的距离相同，根据平行四边形定则，则 O 点合场强的方向垂直 Oc 向下，故 A 错误，B 正确；根据左手定则，结合矢量合成法则，导线 a 受到的安培力方向水平向左，而导线 b 受到的安培力方向平行于 ac 斜向左上方，故 C、D 错误。【答案】B8. 【解析】根据通电直导线产生的磁场特点，距离电流越近，产生的磁感应强度越大，则 a 点离管线最近，EF 上的点均是离管线最近的点，管线在 EF 正下方且与 EF 平行，根据安培定则 作 出 管 线 产 生 磁 场 的 横 截 面 如图 所 示 ， 有 几 何 关 系 可 以 确 定 a 到 管 线 的 距 离 为 ，故

16、 A 正确。2L【答案】A 9. 【解析】(1)金属线框和电流表电源等形成一条闭合回路，电路图如图所示。(2)本题是利用平衡原理来计算磁感应强度的，故当电路通电后，在托盘内重新加入适量细沙，使得 D 仍旧处于平衡状态，读出电流表的示数，用天平测出此时细沙的质量 m2， 计算安培力需要用到导线的长度，故用米尺测量处D 的底边长度 l。(3)根据共点力平衡可得 BIl(m 2m 1)g，解得 ；21()mgBIl(4)若 m2m1，则受到的安培力向下，根据左手定则可得磁感应强度方向垂直纸面向外；若 m2m121()gBIl10 【解析】(1)棒受的安培力 FBIL棒中电流为 IER代入数据解得 F0.8 N对棒受力分析如图所示(从右向左看 )，两环支持力的总和为2FN F2 mg2代入数据解得 FN0.5 N由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为 0.5 N。(2)由图中几何关系有 tan Fmg 43得 53棒距环底的高度为 hr(1cos )0.2 m 。【答案】0.5 N 0.2 m