第一章 1.2. 通电导线在磁场中的平衡与运动-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019)

培力合力方向都沿aO指向0点，d处导线对a处导线的安：6.B解析：圆弧MaN的长度为圆周长的 培力方向沿a0指向0点，故a处导线所受安培力方向沿a0 则有圆苑导线MN的长度为圆周 1 指向0点，故C正确：D.根据几何关系可知，a,d间距为2L. 4 则a处导线在d点产生的磁感应强度大小为B=2元 klo 长的子，因此圆弧导线BV的电阻是×区 B,可知。处导线在d点产生的磁感应强度大小等于。 圆孤导线MaV的3倍，圆孤导线MaN× 处导线在b点产生的磁感应强度大小的一半，则处导线对 的电阻是圆孤号线WN的了，两电阻 1处号线的安培力大小为5故D正确故选ACD, 并联，流经圆弧导线MaN和圆弧导线MbN的电流与电阻成 反比，如图.圆弧导线ME部分和NF部分受到安培力大小相 压轴桃战 等，方向相反.互相抵消.因此圆弧导线MaN与圆弧导 4.D解析：根据审并联电路的特点可知流过a边的电流I,= 线MbN受到安培力的等效长度相同，由安培力的表达式 5 ，流过a如d(边的电流=。，d血.a山边受到的安培力同 F安=BL.已知圆弧导线MaV受到安培力大小为2F,则圆弧 向，斜向左下方，同理bc,边受到的安培力同向，斜向右下 导线%v受到的安培力大小是导线MaN的；，则有R 方，大小分别为F=F=2B·R=，BR,F=F=B, 3 F,对金属导线受力分析，圆弧导线MBN受到两端的附加 3 R=6B服，则血ab,c,f边所受的安培力合力为F= 2 张力与安培力平衡，由平衡条件可得F叁= 30s45= 专R+名R=子R,方向向下：d边要到的安培力 F,ACD错误，B正确.故选B 3 区=2队×R=,方向向下：边受到的安培力F乃=刷× 黑题 应用提优 R-5B 6,方向向上：所以线框受到的合力F=F,-R,-F=0 1.A解析：B.当处于平行线圈平面的匀强磁场中时，这个复杂 线圈两侧的导线所受安培力方向相引同，所以在匀强磁场中不 D正确，ABC错误故选D. 会发生转动，故B错误：C.当处于垂直线圈平面的匀强磁场 第2课时通电导线在磁场中的平衡与运动 中，根据左手定则可知，线圈各边所受安培力在同一平面内， 白题 意础过关 因此不会发生转动，故C错误：A根据以上分析可知，在磁场 1.AC 2.D 不垂直于线圈平面的情况下，若线圈处于非匀强磁场中，则 3.BD解析：AB.由左手定则可知，电流从b端流人a端流出. 可知线圈两侧的导线所受安培力大小不相等，线圈将按照所 BIL 受安培力大的方向转动，故A正确：D,将题图2那样的通电 选项A错误，B正确：CD,炮弹的加速度大小为a= 硬导线靠近该秤时，因该导线对线圈两侧的导线的安培力均 103×20x1 m/s2=4×10m/s2,选项C错误，D正确.故选BD 在纸面内，因此线圈不会发生转动，故D错误.故选A 0.5 2.D解析：AB.对整体分析，重力大小和方向不变，绳1、2弹 4.D解析：A.由于磁场方向不确定，故电流方向也不能确定， 力方向不变，根据左手定则，安培力水平向右逐渐增大，由平 故A错误：B.若电流方向从b到a,当磁场方向竖直向下时， 衡条件得水平方向F,=F2s60°+BL,竖直方向 根据左手定则可知，金属棒受到的安培力水平向右，金属棒 F,sin60°=mg,电流逐渐变大，则F,增大，F3不变，故AB错 可以受力平衡，处于静止状态，故B错误：CD.若所加磁场的 漠：C.当电流增大到。时，安培力与重力的合力最大，即绳3 磁感应强度最小，则安培力应沿导轨向上，磁场方向应垂直 于导轨平面，对金属棒受力分析，根据受力平衡可得 的拉力最大，有im30°=，最大值为F,=2mg,故C错误： F BL=mgsn,解得最小酸感应强度为B=mn”,故C错 IL. D对导体棒受力分析得m30=%得3，故D正 误，D正确.故选D. 确，故选D. 5.A解析：对导线受力分析如图所示，通过左手定则可知导 3.B解析：A.通电导线的受力如图所示，根据平衡条件 线所受安培力与磁场方向垂直，根据儿何关系，由平衡条件 可得，在竖直方向有2Tcs0=mg+Bcos60°，在水平方向 F,=mg©os0,故A错误：B.对通电导线和半圆柱体整体分 析，受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力，斜向左上的安 有2Tsim0=Bsim60°，解得B=%,放选A 培力，根据平衡条件，还需受到水平向右的地面对半圆柱体 2T 的静摩擦力，根据牛顿第三定律，地面受到的摩擦力方向向 左，故B正确：CD.对通电导线，根据平衡条件F,=mg©os9= BL,缓慢诚小通电导线中的电流，则安培力碱小，即通电导 线和圆心的连线与水平面的夹角日增大，通电导线受到的支 持力为F、=mgsin0,则通电导线受到的支持力增大；对整体 根据平衡条件，半圆柱体受到的摩擦力等于安培力水平方向 选择性必修第二册·RJ黑白题02 培定则，即四指的指向为磁场的方向，可知改变通电导线的 的分力，即∫=F,sim0=mgcos Osin0= F2 mgsin20,根据牛顿 位置和电流方向变化前后，在示波管区域磁场的方向都垂直 第三定律，地面受到的摩擦/'=∫=2mgim28,所以， 纸面向里，且越靠近导线磁感应强度越大，如图所示，则根据 左手定则，电子束在导线平移前后都受到向下的洛伦兹力， 若8≥45°，则地面受到的摩擦力减小：若0<45°，则地面受到 但平移前电子在靠近通电导线，磁感应强度增大，而平移后 的摩擦力先增大，后诚小，故CD错误故选B. 电子在远离通电导线，磁感应强度减小，由F=gB知，洛伦 兹力减小，因此平移后电子束竖直向下偏转的距离达不到原 来的距离，所以电子束将打在荧光屏的M,)之间的某个点， 洛伦效力始终与速度方向垂直，不做功，所以速度大小不变， 故C正确.故选C -0 压轴挑战 XXXX×X 4.B解析：A.导体棒b向右运动进人半圆轨道，由左手定则 0 可知，磁场方向竖直向下，故A错误：B.由题意可得mg= 0× BIL.I=E ,可得E=5V,故B正确：CD安培力微功等于机械 10.B解析：AB带电小球在磁场中运动过程中洛伦兹力不做 功，所以在整个过程中小球的机械能守恒，所以A点和B 能的变化，所以机械能最大时，安培力做功最大，由 点处于同一水平面，故B错误，A正确：C.小球在A、B点的 BRin8=E-0=E可知，安培力做功最大时，导体棒与圆 速度均为0，向心力均为0，细线的拉力大小都等于重力沿 心的连线与竖直方向的夹角9=90°，此时导体棒与半圆导轨 细线方向的分力，所以摆球在A点和B点处线上的拉力大 圆心等高，由BILRsin90°=mgR(1-cos90)+E,可得E=0, 小相等，故C正确：D由于洛伦兹力始终沿绳的方向，洛伦 所以导体棒不能越过半圆导轨圆心等高处继续运动，故 兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球的速度，也不 CD错误故选B. 提供回复力，所以单摆的振动周期与没有磁场时一样，仍为 第2节 磁场对运动电荷的作用力 ，故D正确本题选错误的，故选B T-2WNE 白晒 基碰过关 11.A解析：a小球下落时，重力和电场力都对：小球做正功： 1.D2.C b小球下落时，只有重力做功：©小球下落时，只有重力做 3.A解析：A.根据左手定则，可知小球刚进人磁场时受到的 功.重力做功的大小都相同，根据动能定理可知外力对小 洛伦兹力水平向左，A正确：BC.小球受洛伦兹力和重力的 球所做的功最多，即：小球落地时的动能最大，b,。两球落 作用，则小球运动过程中速度、加速度的大小和方向都在变 地时的动能相等，由于三个小球质量相等，所以？，>形=， 化，BC错误；D.洛伦兹力永不做功，D错误故选A 故选A。 4国m(2经 (3)0(4)Bgm 果题 应用提优 1.A 5.C 6.D解析：线框受到竖直向下的重力、竖直向上的安培力和 2.D解析：A.根据mg=20N,得m=2kg,故A错误；BD.物 弹力，则有Mg=F+F,而线框中的安培力是由山个电子受 块A对水平面的压力F、=gbm+mg=gB+mg,物块A对水平 面的压力不断增大，则洛伦兹力不断增大，速度不断增大，做 到的洛伦兹力的合力，所以F套=nP。,解得F海=Mg-5 nL 加速运动，结合图像可知，速度均匀增大，则做匀加速运动， 故ABC错误，D正确，故选D. 水平力F不变，故B错误，D正确：C.根据F、=gBa+mg,图 7.D解析：A.由题意可知，电子进人磁场时所受洛伦兹力向 乙图像斜率k=gBa,代人数据得a=12.5/s2,故F= 上，根据左手定则，拇指指向洛伦兹力方向，四指指向负电荷 ma=25N,故C错误故选D. 运动的反方向，则手心垂直纸面向里，即偏转磁场方向垂直 3.B解析：A.滑块自a点由静止沿斜面滑下，在a点不受洛伦 纸面向外，A错误：B.洛伦兹力对电子不做功，电子动能不 兹力作用，故A错误：BCD.滑块自a点运动到b点的过程 变，B错误：C.洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，则 中，洛伦兹力不做功，支持力不做功.滑块机械能守恒 2 电子在磁场中做匀速圆周运动，C错误：D.根据B=m A 2mm,得=√2gh,故滑块在6点受到的洛伦兹力 有mgh= 为F=gb=gb√2gh,故B正确，CD错误故选B. 得=。，电子运动半径先变大后变小，则磁感应强度先垂直4 4.C解析：ABD.以滑块为对象，根据左手定则可知，滑块运动 纸面向外减小，后垂直纸面向里增大，线圈中偏转电流先减 过程受到的洛伦兹力垂直斜面向下，滑块由静止释放，根据 小后增大，D正确.故选D. 牛顿第二定律可得mgsin0-u(mgcs0+grB)=ma,可知随着 8.C解析：由安培定则知螺线管上端为S极，下端为N极， 滑块速度的增大，滑块的加速度减小，当加速度减至0后，滑 两个螺线管在0点磁场方向均向上，合磁场方向仍向上，电 块将做匀速运动，所以滑块先做加速度减小的加速运动，然 子束射向纸内，将向左偏转，故C选项正确. 后做匀速运动.AB=CD,滑块经过AB、CD所用的时间均为t, 9.C解析：判定通电直导线产生的环形磁场的方向应使用安 可知滑块到达AB前已经做匀速运动，到达C之前滑块先加 参考答案与解析黑白题03第2课时 通电导线在磁场中的平衡与运动 白题 基础过关 限时：15min 题型1通电导体在磁场中的运动 题型2通电导体在磁场中的平衡 1.(2024·湖南邵阳期末)（多选）如图所示，在 4.(2024·贵州黔东南三模) 条形磁体的右侧放置一个可以自由运动的矩 如图所示，两光滑平行绝 形通电线圈abdc,线圈最初与条形磁体处于 缘导轨倾斜固定，倾角为 同一平面内，ac边、bd边与条形磁体的方向平 0,质量为m的金属棒垂直导轨放置，通有恒 行，且ac边、bd边中点的连线过条形磁体的 定电流/，当在空间中加一个与金属棒垂直的 中心，通以顺时针方向的电流后，该线圈的运 匀强磁场时，金属棒恰好静止.下列说法中正 动情况为 确的是 ( ) A.金属棒中的电流方向一定是从b到a A.ab边转向纸内，cd边转向纸外 B.所加磁场的方向不可能竖直向下 B.ab边转向纸外，cd边转向纸内 C.若所加磁场的磁感应强度最小，其方向应 C.线圈靠近磁体 沿导轨向上 D.线圈远离磁体 D.若所加磁场的磁感应强度最小，其大小应 2.(2024·湖南常德期中)如图所 示，两个完全相同的轻质铝环a、 为B=mgsin0 L b能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设 5.(2024·山东青岛期 大小不同的电流按如图所示的方向通入两个 末)如图所示，质量 0 铝环中，则两个铝环 ( 为m、长为1的直导线 A.均静止不动 AB用两绝缘细线悬挂 B.彼此靠近，两环加速度逐渐变小 于0、0'，并处于与 C.彼此靠近，两环速度大小相同 O0'垂直斜向下的匀强磁场中，磁场与竖直方 D.彼此远离，两环加速度大小相同 向成30°角.当导线通以由B到A方向的电流 3.(2023·广东惠州质检)（多选）如图所示为某 L,且静止时，悬线与竖直方向夹角为0=30， 科技爱好者设计的电磁炮模型示意图，水平 重力加速度为g,则磁感应强度大小为( 发射轨道宽1m,轨道间有磁感应强度为1× A.ig D元 103T、方向竖直向上的匀强磁场，炮弹（含相 6.如图所示，圆形硬质金属导线×× 关附件)总质量为0.5kg,当电路中通20A的 M-a-N-b-M固定于水平桌面x 恒定电流时，炮弹从轨道左端开始加速，然后从 上，导线平面与匀强磁场方向 轨道右端发射出去忽略一切阻力则( 垂直，圆弧MaW的长度为圆周 地 发州方向 平行轨道 长的，触头M,N与直流电源 两端相接.已知圆弧导线MaN受到的安培力 A.电流从a端流入b端流出 大小为2F,则圆弧导线MbN因为安培力作用 B.电流从b端流入a端流出 而受到的附加张力大小为 C.炮弹的加速度大小为1×10m/s D.炮弹的加速度大小为4×10m/s 选择性必修第二册：RJ黑白题004 黑题 应用提优 很时：20min 1.(2024·浙江宁波三模)用一根硬导线弯成如3.(2024·安微阜阳期末)如 图1形状的线圈，该线圈是由两个形状和大小 图所示，质量为M的半圆 相同、但电流方向相反的平面回路组成的一 柱体放置于水平地面上，O 个整体，线圈的端点A、B通过水银槽和固定 为半圆柱体截面所在面的圆心.空间中存在以 支架相连，这样，线圈既可通入电流，又可自 0为圆心，沿半径方向往里辐射的磁场，圆弧 由转动，被称为无定向秤则通电后( 表面处磁感应强度大小恒为B,质量为m的通 A.当处于非匀强磁场中，线圈可能会转动 电导线静置于半圆柱体上.半圆柱体的表面光 B.当处于平行线圈平面的匀强磁场中，线圈 滑，初始时通电导线和圆心的连线与水平面 可能会转动 的夹角为6，半圆柱体始终保持静止，重力加 C.当处于垂直线圈平面的匀强磁场中，线圈 速度大小为g.下列说法正确的是 () 可能会转动 A.通电导线受到的安培力大小为mgsin0 D.将如图2那样的通电硬导线靠近该秤，线 B.地面受到的摩擦力方向向左 圈可能会转动 C.缓慢减小电流，导线受到的支持力减小 D.缓慢减小电流，地面受到摩擦力一定减小 压轴挑战” 60 4.(2023·广东广州七中期 3 中)如图所示，水平放置的 光滑平行金属导轨，左端 图1 图2 与一电源相连，右端与竖 (第1题) (第2题)》 直光滑半圆导轨相接，整个导轨处于竖直方 2.(2023·河北石家庄二中期末)如图所示，竖 向的匀强磁场中，一根导体棒ab垂直导轨 直平面内有三根轻质细绳，绳1水平，绳2与 放置于半圆轨道底部.已知磁场的磁感应强 水平方向成60°角，0为结点，绳3的下端拴接 度B=0.5T,导轨宽度为20cm,导轨电阻不 一质量为m、长度为1的导体棒，棒垂直于纸 计，半圆的半径也为20cm,导体棒的质量m= 面静止，整个空间存在竖直向上、磁感应强度 50g、电阻R=12,电源内阻不计.当闭合开 大小为B的匀强磁场.现向导体棒通入方向向 关S后，导体棒沿圆弧运动.导体棒速度最大 里、大小由零缓慢增大到1。的电流，可观察到 时，导体棒与圆心的连线与竖直方向的夹角 导体棒缓慢上升到与绳1所处的水平面成 0=45°，若不考虑导体棒的感应电动势对电路 30°角时保持静止.已知重力加速度为g.在此 的影响，重力加速度g取10m/s2,则( 过程中，下列说法正确的是 A.磁场方向竖直向上 A.绳1受到的拉力先增大后减小 B.电源的电动势E=5V B.绳2受到的拉力先增大后减小 C.导体棒速度最大时机械能也最大 C.绳3受到的拉力最大值为3mg D.导体棒将越过半圆导轨圆心等高处继续 运动 D.导体棒中电流，的值为3m 进阶突破拔高练P0 第一章黑白题005