专题08 安培力和洛伦兹力【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理上学期期末真题分类汇编（上海专用）

专题08 安培力和洛伦兹力 考点一：安培力 一、单选题 1．（23-24高二上·上海·期末）如图所示，若通电后，在螺线管正上方小磁针N级向右，则此时螺线管左侧（　　） A．产生匀强磁场，直导线受力垂直纸面向里 B．产生匀强磁场，直导线受力垂直纸面向外 C．产生非匀强磁场，直导线受力垂直纸面向里 D．产生非匀强磁场，直导线受力垂直纸面向外 【答案】D 【详解】螺线管通电后，产生非匀强磁场，由小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，所以螺线管左端为N极，根据左手定则可知通电直导线所受的力为垂直纸面向外，故选D。 2．（22-23高二上·上海青浦·期末）如图所示，边长为L的等边三角形线框PMN由三根相同的导体棒连接而成，线框平面与磁感应强度方向垂直，当流入M点的电流为I时，导体棒MP受到的安培力大小为F，则（　　） A．边受到的安培力的大小为 B．整个线框受到的安培力的大小为 C．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 【答案】B 【详解】CD．根据题意，由已知条件可知，边的有效长度与相同，等效后的电流方向也与相同，由电阻定律可知，边的电阻等于边的电阻的两倍，两者为并联关系，由于通过点的电流为，则中的电流大小为，中的电流为，由安培力公式有 解得 故CD错误； AB．由安培力公式可得，边受到的安培力的大小为 由左手定则可知，方向为竖直向上，由于边的有效长度与相同，等效后的电流方向也与相同，则边受到的安培力的大小为 方向竖直向上，则整个线框受到的安培力的大小为 故A错误，B正确。 故选B。 3．（23-24高二上·上海黄浦·期末）把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线中的电流方向由b到a，如图所示，导线可以在空中自由移动和转动，俯视看，导线在安培力的作用下先顺时针转动，转过一个小角度后，接着边转动边向下移动，则虚线框内的场源可能是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由左手定则，结合通电导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向里，右半部分安培力方向垂直向纸面向外，导致通电导线从上向下（俯视）看顺时针转动，同时向下移动，可知磁感线方向是从右向左，如图所示； A．若为条形磁铁，左端为N极，故A正确； B．若为马蹄形磁铁，左端为N极，故B错误； C．若为通电螺线管，电流的方向左端应该是向下，故C错误； D．若为直线电流，电流的方向垂直纸面向里，故D错误。 故选A。 4．（23-24高二上·上海徐汇·期末）2022年6月17日，我国新一代战舰预计将会配备电磁轨道炮，其原理可简化为如图所示（俯视图）装置。两条平行的水平轨道被固定在水平面上，炮弹安装于导体棒ab上，由静止向右做匀加速直线运动，到达轨道最右端刚好达到预定发射速度v，储能装置储存的能量恰好释放完毕。已知轨道宽度为d，长度为L，磁场方向竖直向下，炮弹和导体杆ab的总质量为m，运动过程中所受阻力为重力的k（）倍，储能装置输出的电流为I，重力加速度为g，不计一切电阻、忽略电路的自感。下列说法错误的是（　　） A．电流方向由a到b B．磁感应强度的大小为 C．整个过程通过ab的电荷量为 D．储能装置刚开始储存的能量为 【答案】C 【详解】A．导体杆ab向右做匀加速直线运动，受到的安培力向右，根据左手定则可知，流过导体杆的电流方向由a到b，选项A正确； B．由动能定理 解得磁感应强度的大小为 选项B正确； C．整个过程通过ab的电荷量为 选项C错误； D．储能装置刚开始储存的能量为 选项D正确。 此题选择不正确的，故选C。 5．（22-23高二上·上海·期末）如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，内阻不计，导轨平面与水平面间的夹角θ30°。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态。要使金属杆能沿导轨向下运动，可以采取的措施是（　　） A．增大磁感应强度B B．调节滑动变阻器使电流增大 C．减小导轨平面与水平面间的夹角θ D．将电源正负极对调并使杆中的电流减小 【答案】D 【详解】A．金属杆ab刚好处于静止状态，根据平衡条件可得 增大磁感应强度B，安培力增大，金属杆将沿导轨向上运动，故A错误； B．调节滑动变阻器使电流增大，安培力增大，金属杆将沿导轨向上运动，故B错误； C．减小导轨平面与水平面间的夹角θ，导致 金属杆将沿导轨向上运动，故C错误； D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变，安培力将沿导轨向下，杆中的电流减小，安培力大小减小，合力沿导轨向下，金属杆将沿导轨向下运动，故D正确。 故选D。 二、多选题 6．（23-24高二上·上海杨浦·期末）动圈式扬声器的结构如图所示，线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够自由运动。音频电流通过线圈，纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。下列描述正确的是（　　） A．扬声器是利用安培力作用工作 B．扬声器是利用电磁感应原理工作 C．音频电流是变化的，扬声器能发声 D．音频电流是恒定的，扬声器能发声 【答案】AC 【详解】AB．当线圈通电时，通电线圈会在磁场中受到力的作用，则扬声器是利用安培力作用工作，故A正确，B错误； CD．当线圈通电时，通电线圈会在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向有关，当电流方向改变时，线圈的受力方向改变，音频电流是变化的，则线圈的受力是变化的，线圈不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。因此只有变化的电流通过时，扬声器才能发声，故C正确，D错误。 故选AC。 三、填空题 7．（22-23高二上·上海杨浦·期末）某型号电子天平结构原理如图甲所示，“山”形磁铁S极上方有弹簧支承秤盘，一匝数为n、电阻为R的矩形线总套于中心磁极（S极）上，其两端C、D与外电路连接。线圈的骨架与秤盘固定连接为一个整体，“山”形磁铁两极间磁感应强度为B，磁极宽度为L，磁场俯视图如图乙所示（忽略边缘效应）。使用时，质量为m的重物放在秤盘上，外电路给线圈供电，稳定时，使秤盘依然处于未放重物时的位置。不计线圈与磁极之间的摩擦。已知重力加速度为g，则线圈中的电流从 端流入 （填“D”或者“C”），C、D两端的电势差大小为 。 【答案】 D C 【详解】[1][2]质量为m的重物放在秤盘上，稳定时，外电路给线圈供电，使秤盘依然处于末放重物时的位置，故安培力竖直向上，根据左手定则可知，电流从D端流入C； [3] 由力的平衡条件有 又 可得 8．（22-23高二上·上海浦东新·期末）如图所示，整个实验装置悬挂在弹簧测力计下，装置的下端有宽度为L=10cm的线框，线框下边处在一个匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直。当线框未接通电源时，测力计读数为 6N，接通电源后，线框中通过的电流为1A，测力计读数变为8N，则线框所受的安培力大小为 N，匀强磁场的磁感应强度 B= T。 【答案】 2 20 【详解】[1][2] 线框未接通电源时 F弹=G 线框接通电源时 F弹′=G+F安 解得 F安=2N 由 F安=BIL 解得 B=20T 9．（23-24高二上·上海徐汇·期末）等边三角形线框由三根相同的导体棒连接而成，置于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则另一支路受到的安培力的大小为 ，整个回路受到的安培力大小为 【答案】 【详解】[1]设MN边的电流为I，则MLN的电流为0.5I，根据 则另一支路受到的安培力的大小为 [2]整个回路受到的安培力大小为 四、解答题 10．（22-23高二上·上海青浦·期末）如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽L＝1m的平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝9V，内阻r＝2Ω，一质量m＝150g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好，其余电阻不计。整个装置处于磁感应强度B＝1T、垂直斜面向上的匀强磁场中，。 （1）当金属棒在导轨上静止时，求金属棒受到的安培力以及此时滑动变阻器R接入电路中的阻值； （2）若金属棒以的加速度沿轨道运动，求滑动变阻器R接入电路中的阻值（忽略ab运动切割磁感线产生的感应电动势）。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）当金属棒在导轨上静止时，根据受力平衡可得 由 解得 根据闭合电路欧姆定律可得 解得滑动变阻器接入电路中的阻值为 （2）若金属棒以的加速度沿轨道运动，根据左手定则可知，金属棒受到的安培力沿轨道向上，若加速度方向向下，则有 可知金属棒的加速度一定沿轨道向上，根据牛顿第二定律可得 又 ， 联立解得 11．（22-23高二上·上海杨浦·期末）如图所示，水平放置的两导轨P，Q间的距离，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度，垂直于导轨放置的棒的质量，系在棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量的物块相连。已知棒与导轨间的动摩擦因数，电源的电动势、内阻，导轨的电阻及棒的电阻均不计。棒与导轨围成的平面的面积S为。重力加速度g取。 （1）求通过平面的磁通量； （2）若使棒处于静止状态，R最小值应为多少？ （3）若磁场方向在竖直面内顺时针转动角度，变为方向，如图所示，方向与原B的方向夹角，且仍与棒垂直。为了使棒仍处于静止状态，R最大值应为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据磁通量的定义有 （2）若使棒处于静止状态，即合外力为零，R取最小值时，电流最大，安培力向左最大，则最大静摩擦力向右，受力分析如图 根据平衡条件可得 由闭合电路的欧姆定律可得 联立解得 （3）磁感应强度变向后，R取最大值时，电流最小，安培力最小，则最大静摩擦力向左，受力分析如图所示 根据平衡条件可得 由闭合电路的欧姆定律可得 联立解得 （23-24高二上·上海嘉定·期末）磁场对通电导体有力的作用，这种力被称为安培力 12．如图所示，匀强磁场的方向斜向上，与水平方向成45°角。a、b、c连线构成一个等边三角形，ab、bc是两段长度为L的导线，ac连线与磁场方向垂直。给导线abc通以电流I，则导线abc受到的安培力大小为（　　） A． B． C．0 D． 13．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问： （1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？ （2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？ 【答案】12．A 13．（1），；（2），方向水平向右 【解析】12．通电导线的有效长度为垂直磁场方向的长度，则可知其有效长度为，所受安培力大小为 故选A。 13．（1）当ab棒静止时，从b向a看，对其受力分析如图所示 竖直方向根据平衡条件有 水平方向根据平衡条件有 其中 ， 联立解得 ， （2）要使ab棒所受支持力为零，且磁场应强度有最小值，则此时安培力应竖直向上，大小等于导体棒的重力大小，根据左手定则可知，此时的磁场应水平向右，由平衡条件有 解得 考点二：洛伦兹力 1．（22-23高二上·上海青浦·期末）图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面积位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向里运动，它所受洛伦兹力的方向是（    ） A．向左 B．向右 C．向上 D．向下 【答案】D 【详解】根据右手螺旋定则可知，a，c两导线在O点产生的磁感应强度方向均向左。b导线在O点产生的磁感应强度方向向上，d导线在O点产生的磁感应强度方向向下，b，d导线在O点产生的磁感应强度互相抵消。则O点实际磁感应强度方向向左，再根据左手定则可知，该粒子所受洛伦兹力方向向下。 故选D。 2．（23-24高二上·上海杨浦·期末）如图所示，一阴极射线管左侧不断有 射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现粒子的运动轨迹向下弯曲，则导线中的电流方向为 。（填“从A到B”或“从B到A”） 【答案】 电子 从B到A 【详解】[1]阴极射线管从阴极即电源的负极不断有电子射出，取名阴极射线； [2]电子受洛伦兹力向下而向下偏转，由左手定则可知磁场垂直纸面向里，由安培定则可知电流从B到A。 3．（22-23高二上·上海闵行·期末）将一小段电流元Il垂直于磁场方向放入磁场，受到磁场力大小为F，据此定义磁感应强度 ；一个带电荷量为q的电荷以垂直于磁场方向的速度v运动，受到磁场力大小为f，据此定义磁感应强度 。 【答案】 【详解】[1]磁感应强度 [2]磁感应强度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 安培力和洛伦兹力 一、单选题 1．（23-24高二上·上海·期末）如图所示，若通电后，在螺线管正上方小磁针N级向右，则此时螺线管左侧（　　） A．产生匀强磁场，直导线受力垂直纸面向里 B．产生匀强磁场，直导线受力垂直纸面向外 C．产生非匀强磁场，直导线受力垂直纸面向里 D．产生非匀强磁场，直导线受力垂直纸面向外 2．（22-23高二上·上海青浦·期末）如图所示，边长为L的等边三角形线框PMN由三根相同的导体棒连接而成，线框平面与磁感应强度方向垂直，当流入M点的电流为I时，导体棒MP受到的安培力大小为F，则（　　） A．边受到的安培力的大小为 B．整个线框受到的安培力的大小为 C．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 3．（23-24高二上·上海黄浦·期末）把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线中的电流方向由b到a，如图所示，导线可以在空中自由移动和转动，俯视看，导线在安培力的作用下先顺时针转动，转过一个小角度后，接着边转动边向下移动，则虚线框内的场源可能是（    ） A． B． C． D． 4．（23-24高二上·上海徐汇·期末）2022年6月17日，我国新一代战舰预计将会配备电磁轨道炮，其原理可简化为如图所示（俯视图）装置。两条平行的水平轨道被固定在水平面上，炮弹安装于导体棒ab上，由静止向右做匀加速直线运动，到达轨道最右端刚好达到预定发射速度v，储能装置储存的能量恰好释放完毕。已知轨道宽度为d，长度为L，磁场方向竖直向下，炮弹和导体杆ab的总质量为m，运动过程中所受阻力为重力的k（）倍，储能装置输出的电流为I，重力加速度为g，不计一切电阻、忽略电路的自感。下列说法错误的是（　　） A．电流方向由a到b B．磁感应强度的大小为 C．整个过程通过ab的电荷量为 D．储能装置刚开始储存的能量为 5．（22-23高二上·上海·期末）如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，内阻不计，导轨平面与水平面间的夹角θ30°。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态。要使金属杆能沿导轨向下运动，可以采取的措施是（　　） A．增大磁感应强度B B．调节滑动变阻器使电流增大 C．减小导轨平面与水平面间的夹角θ D．将电源正负极对调并使杆中的电流减小 二、多选题 6．（23-24高二上·上海杨浦·期末）动圈式扬声器的结构如图所示，线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够自由运动。音频电流通过线圈，纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。下列描述正确的是（　　） A．扬声器是利用安培力作用工作 B．扬声器是利用电磁感应原理工作 C．音频电流是变化的，扬声器能发声 D．音频电流是恒定的，扬声器能发声 三、填空题 7．（22-23高二上·上海杨浦·期末）某型号电子天平结构原理如图甲所示，“山”形磁铁S极上方有弹簧支承秤盘，一匝数为n、电阻为R的矩形线总套于中心磁极（S极）上，其两端C、D与外电路连接。线圈的骨架与秤盘固定连接为一个整体，“山”形磁铁两极间磁感应强度为B，磁极宽度为L，磁场俯视图如图乙所示（忽略边缘效应）。使用时，质量为m的重物放在秤盘上，外电路给线圈供电，稳定时，使秤盘依然处于未放重物时的位置。不计线圈与磁极之间的摩擦。已知重力加速度为g，则线圈中的电流从 端流入 （填“D”或者“C”），C、D两端的电势差大小为 。 8．（22-23高二上·上海浦东新·期末）如图所示，整个实验装置悬挂在弹簧测力计下，装置的下端有宽度为L=10cm的线框，线框下边处在一个匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直。当线框未接通电源时，测力计读数为 6N，接通电源后，线框中通过的电流为1A，测力计读数变为8N，则线框所受的安培力大小为 N，匀强磁场的磁感应强度 B= T。 9．（23-24高二上·上海徐汇·期末）等边三角形线框由三根相同的导体棒连接而成，置于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则另一支路受到的安培力的大小为 ，整个回路受到的安培力大小为 四、解答题 10．（22-23高二上·上海青浦·期末）如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽L＝1m的平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝9V，内阻r＝2Ω，一质量m＝150g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好，其余电阻不计。整个装置处于磁感应强度B＝1T、垂直斜面向上的匀强磁场中，。 （1）当金属棒在导轨上静止时，求金属棒受到的安培力以及此时滑动变阻器R接入电路中的阻值； （2）若金属棒以的加速度沿轨道运动，求滑动变阻器R接入电路中的阻值（忽略ab运动切割磁感线产生的感应电动势）。 11．（22-23高二上·上海杨浦·期末）如图所示，水平放置的两导轨P，Q间的距离，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度，垂直于导轨放置的棒的质量，系在棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量的物块相连。已知棒与导轨间的动摩擦因数，电源的电动势、内阻，导轨的电阻及棒的电阻均不计。棒与导轨围成的平面的面积S为。重力加速度g取。 （1）求通过平面的磁通量； （2）若使棒处于静止状态，R最小值应为多少？ （3）若磁场方向在竖直面内顺时针转动角度，变为方向，如图所示，方向与原B的方向夹角，且仍与棒垂直。为了使棒仍处于静止状态，R最大值应为多少？ （23-24高二上·上海嘉定·期末）磁场对通电导体有力的作用，这种力被称为安培力 12．如图所示，匀强磁场的方向斜向上，与水平方向成45°角。a、b、c连线构成一个等边三角形，ab、bc是两段长度为L的导线，ac连线与磁场方向垂直。给导线abc通以电流I，则导线abc受到的安培力大小为（　　） A． B． C．0 D． 13．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问： （1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？ （2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？ 考点二：洛伦兹力 1．（22-23高二上·上海青浦·期末）图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面积位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向里运动，它所受洛伦兹力的方向是（    ） A．向左 B．向右 C．向上 D．向下 2．（23-24高二上·上海杨浦·期末）如图所示，一阴极射线管左侧不断有 射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现粒子的运动轨迹向下弯曲，则导线中的电流方向为 。（填“从A到B”或“从B到A”） 3．（22-23高二上·上海闵行·期末）将一小段电流元Il垂直于磁场方向放入磁场，受到磁场力大小为F，据此定义磁感应强度 ；一个带电荷量为q的电荷以垂直于磁场方向的速度v运动，受到磁场力大小为f，据此定义磁感应强度 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$