押课标卷物理第21题（原卷版）-备战高考物理临考题号押题（新课标卷）

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押课标卷理综第 21 题
高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★★☆☆
题号 考情分析 考查知识点 分值 预测知识点
第21
题
高考中对安培力的理解和应用，
安培力作用下的平衡问题涉及的
类型。
能判断安培的方向，计算安培力
的大小，并且能与闭合电路欧姆
定律的问题相互结合考察是高考
经常涉及的问题。这是磁场，电
学等知识的综合运用，在高考中
出现的评率高。
安培力的作
用，闭合电
路欧姆定
律，电源电
动势内阻
6
预计 2021 年高考新课标全国
卷第 21 题会以在磁场中运动的导
体棒上的电动势、安培力形式考
察。
（2020·新课标全国Ⅰ卷）如图，U 形光滑金属框
abcd
置于水平绝缘平台上，
ab
和
dc
边平行，和
bc
边垂
直。
ab
、
dc
足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒
MN
置于金属框上，用水平恒力
F
向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，
MN
与金属框保持良好接触，且与
bc
边保持平行。经过一段时间后（　　）
A．金属框的速度大小趋于恒定值
B．金属框的加速度大小趋于恒定值
C．导体棒所受安培力的大小趋于恒定值
D．导体棒到金属框
bc
边的距离趋于恒定值
【答案】BC
【解析】由
bc
边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒
MN
受到向右的安培力，做加速运动，
bc
边受到向左的安培力，向右做加速运动。当
MN
运动时，金属框的
bc
边和导体棒
MN
一起切割磁感线，设导
1
体棒
MN
和金属框的速度分别为 、 ，则电路中的电动势
电流中的电流
金属框和导体棒
MN
受到的安培力
，与运动方向相反
，与运动方向相同
设导体棒
MN
和金属框的质量分别为 、 ，则对导体棒
MN
对金属框
初始速度均为零，则
a
1从零开始逐渐增加，
a
2从 开始逐渐减小。当
a
1＝
a
2时，相对速度
大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如下。
综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，BC 选项正确；
金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框
bc
边的距离也会一直增大，AD 选项错误。
故选 BC。
如图所示，水平地面上固定一个顶角为 60°的光滑金属导轨
MON
，导轨处在方向垂直向下、磁感应强度为
B
的匀强磁场中，质量为
m
的导体棒
PQ
与∠
MON
的角平分线垂直，导轨与导体棒单位长度的电阻均为
r
。
PQ
在水平外力作用下从
O
点以恒定速度
v
0沿∠
MO
N 的角平分线向右滑动，在滑动过程中始终保持与导轨良好
接触。若导体棒与导轨均足够长，则（　　）
2
A．流过导体棒的电流强度
I
始终为
0
3
Bv
r
B．
F
随时间的变化关系为
2 2
0
2 3
9
B v
F t
r
C．
t
时刻导体棒的发热功率为
2 3
0
2 3
9
B v t
r
D．撤去
F
后，导体棒上能产生的热量为
2
0
1
2mv
【解析】A．
PQ
棒从
O
点开始运动时间为
t
时，有效切割的长度为
L
=2
v
0
t
•
ta
n30°
回路中感应电动势为
E
=
BLv
0
回路的总电阻
R
=（2
v
0
t
•
ta
n30°+2
0
30
v t
cos
）
r
回路中的电流强度
I
E
R
联立以上各式得
I
保持不变，故 A 正确。
B．
PQ
棒匀速运动时外力
F
与安培力平衡，则
F
=
BIL
=
B
•
0
3
Bv
r
•2
v
0
t
•tan30°
则得
2 2
0
2 3
9
B v
F t
r
故 B 正确。
C．
t
时刻导体棒的发热功率为
3
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