挑戰(zhàn)高考?jí)狠S題-專題11：安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)

更新時(shí)間：2021-05-07 瀏覽次數(shù)：170 類型：三輪沖刺

一、單選題

1. (2021·沈陽(yáng)模擬) 如圖甲所示，正五邊形硬導(dǎo)線框abcde固定在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直，圖乙表示該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系， $\text{[math]}$ 時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。設(shè)垂直cd邊向下為安培力的正方向，在0~5t₀時(shí)間內(nèi)，線框cd邊受到該磁場(chǎng)對(duì)它的安培力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖為（）

A . B . C . D .

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2. (2021·岳陽(yáng)模擬) 如圖甲、乙、丙中，除導(dǎo)體棒ab可動(dòng)外，其余部分均固定不動(dòng)，甲圖中的電容器C原來(lái)不帶電。設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計(jì)，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面（即紙面）向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v₀ ，在圖甲、乙、丙三種情形下關(guān)于導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，下列說(shuō)法正確的是（）

A . 圖甲中，ab棒先做勻減速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng) B . 圖乙中，ab棒先做加速度越來(lái)越大的減速運(yùn)動(dòng)，最終靜止 C . 圖丙中，ab棒先做初速度為v₀變減速運(yùn)動(dòng)，然后做變加速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng) D . 三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都勻速

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3. (2021·深圳模擬) 如圖所示，用輕繩將一條形磁鐵豎直懸掛于O點(diǎn)，在其正下方的水平絕緣桌面上放置一銅質(zhì)圓環(huán)?，F(xiàn)將磁鐵從A處由靜止釋放，經(jīng)過(guò)B、C到達(dá)最低處D，再擺到左側(cè)最高處E，圓環(huán)始終保持靜止，則磁鐵（）

A . 從B到C的過(guò)程中，圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流（從上往下看） B . 擺到D處時(shí)，圓環(huán)給桌面的壓力小于圓環(huán)受到的重力 C . 從A到D和從D到E的過(guò)程中，圓環(huán)受到摩擦力方向相同 D . 在A，E兩處的重力勢(shì)能相等

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4. (2021·龍巖模擬) 如圖所示，兩根金屬導(dǎo)軌MN、PQ相互平行，上端接入一個(gè)定值電阻，構(gòu)成U型導(dǎo)軌。金屬棒ab恰好能靜止在導(dǎo)軌上并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，現(xiàn)在導(dǎo)軌所在空間加一垂直于導(dǎo)軌的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從零開始隨時(shí)間均勻增大，經(jīng)一段時(shí)間后金屬棒開始運(yùn)動(dòng)，從加磁場(chǎng)到金屬棒開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，金屬棒ab受力情況中（）

A . 安培力方向始終向上，安培力大小隨時(shí)間均勻增大 B . 安培力方向始終向下，安培力大小保持不變 C . 摩擦力方向始終向上，摩擦力大小先減小后增大 D . 摩擦力方向始終向下，摩擦力大小保持不變

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5. (2021高二下·舒城月考) 如圖所示，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為a的正方形線框ABCD斜向穿進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，方向與磁場(chǎng)邊界成 $\text{[math]}$ 角，若線框的總電阻為R，則（）

A . 線框穿進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程中，線框中電流的方向?yàn)镈CBA B . AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中感應(yīng)電流為 $\text{[math]}$ C . AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框所受安培力為 $\text{[math]}$ D . AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，CD兩端電壓為 $\text{[math]}$

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6. (2021高二下·扶余月考) 如圖甲所示，在光滑絕緣水平面內(nèi)，兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與水平面垂直，邊長(zhǎng)為l的正方形單匝金屬線框abcd位于水平面內(nèi)，cd邊與磁場(chǎng)邊界平行。T＝0時(shí)刻線框在水平外力的作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)該磁場(chǎng)，回路中的感應(yīng)電流大小與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A . 水平外力為恒力 B . 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為 $\text{[math]}$ l C . ab邊開始計(jì)時(shí)到離開磁場(chǎng)的時(shí)間為 $\text{[math]}$ t₀ D . 線框出磁場(chǎng)過(guò)程中水平外力做的功小于線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中水平外力做的功

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7. (2021高二下·柳州月考) 如圖所示，U形光滑金屬框 $\text{[math]}$ 置于水平絕緣平臺(tái)上， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 邊平行且足夠長(zhǎng)，間距為L(zhǎng)，整個(gè)金屬框電阻可忽略且置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一根長(zhǎng)度也為L(zhǎng)、電阻為R的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上，用大小為F的水平恒力向右拉動(dòng)金屬框，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，MN與金屬框保持良好接觸且固定不動(dòng)，則金屬框最終的速度大小為（）

A . 0 B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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8. 如圖所示，空間內(nèi)水平線 $\text{[math]}$ 以下存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一正方形的閉合金屬線框 $\text{[math]}$ 從邊界 $\text{[math]}$ 的上方一定高度由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線框平面一直在豎直平面內(nèi)，且 $\text{[math]}$ ．關(guān)于線框開始下落后的速度 $\text{[math]}$ 隨時(shí)間 $\text{[math]}$ 的變化圖象，下列圖象不可能出現(xiàn)的是（）

A . B . C . D .

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二、多選題

9. (2021高二下·舒城月考) 如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，用導(dǎo)線與固定電阻R₁和R₂相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面。有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，兩導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R₁和R₂的阻值相等，都等于R，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，有（）

A . 棒中感應(yīng)電流的方向由a到b B . 棒所受安培力的大小為 $\text{[math]}$ C . 棒兩端的電壓為 $\text{[math]}$ D . 棒動(dòng)能的減少量等于其重力勢(shì)能的增加量與電路上產(chǎn)生的電熱之和

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10. (2021高二下·舒城月考) 半徑分別為r和2r的光滑同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面上，一長(zhǎng)為r，質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長(zhǎng)線通過(guò)圓導(dǎo)軌的中心O，裝置的俯視圖如圖所示；整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下；在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻（圖中未畫出）。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。導(dǎo)體棒阻值為R，導(dǎo)軌的電阻均可忽略，則下列說(shuō)法正確的是（）

A . 導(dǎo)體中有從C到D的電流 B . 通過(guò)導(dǎo)體棒電流為 $\text{[math]}$ C . 導(dǎo)體棒兩端電壓為 $\text{[math]}$ D . 外力所做功的功率為 $\text{[math]}$

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11. (2021高二下·蚌埠月考) 如圖所示，足夠長(zhǎng)的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成 $\text{[math]}$ 角（ $\text{[math]}$ ），其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與導(dǎo)軌的兩邊始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R。從釋放開始，當(dāng)流過(guò)ab棒某一橫截面的電荷量為q時(shí)，金屬棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過(guò)程中（）

A . ab運(yùn)動(dòng)的平均速率小于 $\text{[math]}$ B . 金屬棒的位移大小為 $\text{[math]}$ C . 產(chǎn)生的焦耳熱為qBLv D . 受到的最大安培力大小為 $\text{[math]}$

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12. (2021·龍巖模擬) 如圖所示，兩條相距d的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其左端接阻值為R的定值電阻。電阻為R長(zhǎng)為d的金屬桿ab在導(dǎo)軌上以初速度v_o水平向左運(yùn)動(dòng)，其左側(cè)有邊界為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。該磁場(chǎng)以恒定速度v_o勻速向右運(yùn)動(dòng)，金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)后，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)t時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)（）

A . 當(dāng)金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，桿兩端的電壓大小為Bdv₀ B . 當(dāng)金屬桿運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，桿兩端的電壓大小為Bdv₀ C . t時(shí)間內(nèi)金屬桿所受安培力的沖量等于0 D . t時(shí)間內(nèi)金屬桿所受安培力做的功等于0

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13. (2021·福州模擬) 磁懸浮列車動(dòng)力原理如下圖所示，在水平地面上放有兩根平行直導(dǎo)軌，軌間存在著等距離的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₁和B₂ ，方向相反， $\text{[math]}$ ，導(dǎo)軌上放有金屬框abcd，其邊長(zhǎng)等于軌道間距L，金屬框電阻為R，磁場(chǎng)B₁、B₂同時(shí)以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)從可帶動(dòng)金屬框運(yùn)動(dòng)，金屬框受到的阻為恒為其速度的k倍。下列說(shuō)法正確的是（）

A . 金屬框中的感應(yīng)電流方向始終不變 B . 金屬框受到的安培力方向始終不變 C . 金屬框的最終速度為 $\text{[math]}$ D . 穩(wěn)定后系統(tǒng)消耗的功率為 $\text{[math]}$

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14. (2021·東北三省模擬) 如圖甲所示，兩條粗糙平行金屬導(dǎo)軌傾斜固定放置（兩導(dǎo)軌電阻不計(jì)），傾角 $\text{[math]}$ = 37°，間距d=1m，電阻r=3Ω的金屬桿與導(dǎo)軌垂直放置，導(dǎo)軌下端連接規(guī)格為“3V，3W”的燈泡L。在導(dǎo)軌內(nèi)有長(zhǎng)為l、寬為d的矩形區(qū)域abcd，該區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面均勻分布的磁場(chǎng)，各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小始終相等， B隨時(shí)間t變化圖線如圖乙所示。在t =0時(shí)，金屬桿從PQ位置靜此釋放，向下滑動(dòng)直到cd位置的過(guò)程中，金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直，燈泡一直處于正常發(fā)光狀態(tài)。則金屬桿從PQ位置到cd位置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（sin37° =0.6， cos37°= 0.8，重力加速度g取10m/s²）（）

A . 金屬桿先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng) B . 金屬桿到達(dá)ab位置的速度大小為3m/s C . 金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 D . 金屬桿克服安培力做功為6J

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15. (2021高二下·訥河月考) 半徑為a、右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿，單位長(zhǎng)度電阻均為 $\text{[math]}$ 。圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑 $\text{[math]}$ 向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，直桿的位置由θ確定，如圖所示。則（）

A . $\text{[math]}$ 時(shí)，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ 時(shí)，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ 時(shí)，直桿受的安培力大小為 $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$ 時(shí)，直桿受的安培力大小為 $\text{[math]}$

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16. (2021高二下·訥河月考) 如圖，上下有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向水平垂直紙面向里．將線框從某高度無(wú)初速釋放，落入該磁場(chǎng)中．l、d分別為磁場(chǎng)與線框的寬度．若下落過(guò)程中，線框平面始終位于紙平而內(nèi)，下邊框始終與磁場(chǎng)上下邊界平行則線框下落過(guò)程中（）

A . 進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中感應(yīng)的電流為逆時(shí)針方向 B . 可能經(jīng)歷一個(gè)所受安培力減小的過(guò)程 C . 當(dāng)l＞d，線框可能進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)都做勻速運(yùn)動(dòng) D . 當(dāng)l＝d，可能某過(guò)程中重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為線框的焦耳熱

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17. (2021高二下·黑龍江月考) 如圖所示，虛線 $\text{[math]}$ 左側(cè)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右側(cè)是無(wú)磁場(chǎng)空間，將兩個(gè)粗細(xì)相同，邊長(zhǎng)比為 $\text{[math]}$ 的銅質(zhì)正方形閉合線框由圖示位置以同樣的速度ν向右完全拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是（）

A . 拉出過(guò)程中線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比 $\text{[math]}$ B . 完全拉出通過(guò)導(dǎo)線某一橫截面的電荷量之比是 $\text{[math]}$ C . 拉出過(guò)程中所用拉力大小之比為 $\text{[math]}$ D . 完全拉出線框中產(chǎn)生的電熱之比為 $\text{[math]}$

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18. 如圖甲所示，在粗糙的水平面上放置一個(gè)圓形閉合金屬線圈，線圈右半部處于磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，t=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向豎直向上，線圈始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則（）

A . 在 $\text{[math]}$ 時(shí)刻線圈不受安培力作用 B . 在 $\text{[math]}$ 時(shí)間內(nèi)線圈中的感應(yīng)電流不斷減小 C . 在 $\text{[math]}$ 時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化 D . 在 $\text{[math]}$ 時(shí)間內(nèi)線圈受到的摩擦力先增加后減小

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19. 如圖所示正方形閉合導(dǎo)線框abcd，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方h處．線框由靜止自由下落，線框平面始終保持在豎直平面內(nèi)，且dc邊與磁場(chǎng)的上邊界平行．則下列說(shuō)法正確的是（）

A . dc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定最大 B . 線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中一定做減速運(yùn)動(dòng) C . 線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中加速度不可能變大 D . 線柜從釋放到完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框減少的重力勢(shì)能等于它增加的動(dòng)能與產(chǎn)生的焦耳熱之和

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20. (2021·湖南模擬) 如圖，兩根足夠長(zhǎng)，電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，其間距為1m，左端通過(guò)導(dǎo)線連接一個(gè)R=1.5 $\text{[math]}$ 的定值電阻。整個(gè)導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下，質(zhì)量m=0.2kg、長(zhǎng)度L=1m、電阻r=0.5 $\text{[math]}$ 的勻質(zhì)金屬桿垂直導(dǎo)軌放置，且與導(dǎo)軌接觸良好，在桿的中點(diǎn)施加一個(gè)垂直金屬桿的水平拉力F，使其靜止開始運(yùn)動(dòng)。拉力F的功率P=2W保持不變，當(dāng)金屬桿的速度v=5m/s時(shí)撤去拉力F。下列說(shuō)法正確的是（）

A . 若不撤去拉力F，金屬桿的速度會(huì)大于5m/s B . 金屬桿的速度為4m/s時(shí)，其加速度大小可能為0.9m/s² C . 從撤去拉力F到金屬桿停下的整個(gè)過(guò)程，通過(guò)金屬桿的電荷量為2.5C D . 從撤去拉力F到金屬桿停下的整個(gè)過(guò)程，金屬桿上產(chǎn)生的熱量為2.5J

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