2020届高三物理一轮复习专题分类练习题卷：磁场对电流的作用力

磁场对电流的作用力

题型一 安培定则的应用及磁场的叠加

【例1】 (2017·高考全国卷Ⅰ)如图，三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3两两等距，均通有电流I ，L 1中电流方向与L 2中的相同，与L 3中的相反．下列说法正确的是( )

A ．L 1所受磁场作用力的方向与L 2、L 3所在平面垂直

B ．L 3所受磁场作用力的方向与L 1、L 2所在平面垂直

C ．L 1、L 2和L 3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ 3

D ．L 1、L 2和L 3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶1

【变式】(2017·高考全国卷Ⅲ)如图，在磁感应强度大小为B 0的匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l .在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零．如果让P 中的电流反向、其他条件不变，则a 点处磁感应强度的大小为( )

A ．0

B ．

33B 0 C ．233B 0

D ．2B 0 题型二 导体运动趋势的判断

【例2】一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L 1将( )

A ．不动

B ．顺时针转动

C ．逆时针转动

D ．在纸面内平动

【变式1】．(2019·唐山模拟) 将长为L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场中，两端点A 、C 连线竖直，如图所示．若给导线通以由A 到C 、大小为I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是( )

A ．IL

B ，水平向左

B ．ILB ，水平向右

C ．3ILB π，水平向右

D ．3ILB π

，水平向左

【变式2】如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )

A ．线圈向左运动

B ．线圈向右运动

C ．从上往下看顺时针转动

D ．从上往下看逆时针转动

题型三 安培力作用力下的平衡或加速问题 安培力作用下导体的平衡问题 【例4】．如图所示，两平行光滑金属导轨MN 、PQ 间距为l ，与电动势为E 、内阻不计的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为θ，回路其余电阻不计．为使ab 棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为( )

A ．mgR El ，水平向右 B.mgR cos θEl

，垂直于回路平面向上 C ．mgR tan θEl ，竖直向下 D.mgR sin θEl

，垂直于回路平面向下 【变式1】如图所示，有两根长为L 、质量为m 的细导体棒a 、b ，a 被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b 被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置，且a 、b 平行，它们之间的距离为x .当两细棒中均通以电流为I 的同向电流时，a 恰能在斜面上保持静止，则下列关于b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( )

A ．方向竖直向上

B ．大小为2mg 2LI

C ．要使a 仍能保持静止，而减小b 在a 处的磁感应强度，可使b 上移

D ．若使b 下移，a 将不能保持静止

【变式2】如图所示，一劲度系数为k 的轻质弹簧，下面挂有匝数为n 的矩形线框abcd ，bc 边长为l ，线框 的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中 通以电流I ，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B ，线框达到 新的平衡，则在此过程中线框位移的大小Δx 及方向是( )

A ．Δx ＝2nBIl k ，方向向上

B ．Δx ＝2nBIl k

，方向向下 C ．Δx ＝nBIl k ，方向向上 D ．Δx ＝nBIl k

，方向向下 安培力作用下导体的加速问题

【例5】．(2019·山西太原模拟)一金属条放置在相距为d 的两金属轨道上，如图所示．现让金属条以v 0的初速度从AA ′进入水平轨道，再由CC ′进入半径为r 的竖直圆轨道，金属条到达竖直圆轨道最高点的速度大小为v ，完成圆周运动后，再回到水平轨道上，整个轨道除圆轨道光滑外，其余均粗糙，运动过程中金属条始终与轨道垂直且接触良好．已知由外电路控制流过金属条的电流大小始终为I ，方向如图中所示，整个轨道处于水平向右的匀强磁场中，磁感应强度为B ，A 、C 间的距离为L ，金属条恰好能完成竖直面内的圆周运动．重力加速度为g ，则由题中信息可以求出( )

A ．金属条的质量

B ．金属条在磁场中运动时所受的安培力的大小和方向

C ．金属条运动到D

D ′时的瞬时速度 D ．金属条与水平粗糙轨道间的动摩擦因数

【变式1】光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O 点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m ，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5 T ．质量为0.05 kg 、长为0.5 m 的金属细杆置于金属水平轨道上的M 点．当在金属细杆内通以电流强度为2 A 的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动．已知MN ＝OP ＝1 m ，则下列说法中正确的是( )

A ．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s 2

B ．金属细杆运动到P 点时的速度大小为5 m/s

C ．金属细杆运动到P 点时的向心加速度大小为10 m/s 2

D ．金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N

【变式2】如图所示，两平行导轨ab 、cd 竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ 放在导轨上，使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ 中通以变化的电流I ，同时释放金属棒PQ 使其运动．已知电流I 随时间变化的关系为I ＝kt (k 为常数，k >0)，金属棒PQ 与导轨间的动摩擦因数一定．以竖直向下为正方向，