（作业本）第1节 安培力及其应用（PPT课件）-【顶尖课课练】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版 2019）

1 作业本 第1章 安培力与洛伦兹力 第1节 安培力及其应用 《顶尖课课练·物理（选择性必修 第二册）（鲁科版）》配套课件 2 （限时40分钟） 1.（多选）关于磁场对通电直导线的安培力，下列说法正确的是 ( ) BCD A. 通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B. 通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直 C. 通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直 D. 通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由和 所确定的平面 解析 当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，故 A错误；据左手定则可知，安培力方向总垂直于电流方向和磁场方向所 确定的平面，故B、C、D均正确。 3 2.一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中 箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、 水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中 正确的是( ) D A. B. C. D. 4 解析 A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错误；B图中导线受到垂直 纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错误；C中导线受到水平向右 的安培力，导线不会向左弯曲，C错误；D中导线受到水平向右的安培 力，故它向右弯曲，D正确。 5 3.如图所示，金属棒 两端用轻软导线连接后悬于 、 两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强 磁场中，棒中通有电流，方向从流向 ，此时悬线 上有拉力，为了使拉力等于零，可以( ) C A. 适当减小磁感应强度 B. 使磁场反向 C. 适当增大电流 D. 使电流反向 解析 为使悬线拉力为零，安培力的方向必须向上且增大到与重力平衡， 即安培力与重力的合力为零，由左手定则可知，A、B、D错误，C正确。 6 4.赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方 时，避雷针开始放电。则地磁场对避雷针的作用力的方向为( ) A A. 正东 B. 正南 C. 正西 D. 正北 解析 避雷针放电时，电流方向竖直向下，该处地磁场方向水平向北， 由左手定则可知，该处安培力的方向向东，故A正确，B、C、D错误。 7 5.（多选）如图所示，在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验 中，要使导体棒摆动的幅度增大，下列操作中可行的是( ) ABD A. 增加磁铁的数量 B. 增大导体棒中的电流强度 C. 改变导体棒中的电流方向 D. 将磁铁更换成磁性较强的 8 解析 增大安培力即可使导体棒摆动的幅度增大， 根据安培力的公式 可知，增加磁铁的数量， 在磁场中导体棒有效长度增加，安培力增加；增大 导体棒中的电流强度，安培力增大；改变导体棒中 的电流方向，只会改变安培力的方向，不会改变安 培力的大小；将磁铁更换成磁性较强的，磁感应强度增强，安培力增大， 综上所述选项A、B、D可行，C不可行。 9 6.如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下 列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 相等， 将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相 同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化， 则天平最容易失去平衡的是( ) A A. B. C. D. 10 解析 四个线圈在磁场中的有效长度不同，A线圈有 效长度最大，设线圈匝数为，根据 ，A线 圈所受磁场力最大，当磁场发生微小变化时，A线圈 对应的天平最容易失去平衡。 11 7.长为 的直导线分成四等份，折成如图所 示的图形，其中的形导线夹角为 ，整 个图形置于与其所在平面垂直的匀强磁场中， C A. B. C. D. 解析 形导线在磁场内有效长度为，故该 形通电导线受 到安培力大小为 ，该通电导线受到的安培力 大小为 ，故选项C正确。 磁场的磁感应强度为。当在该导线中通以大小为 的电流时，该通电 导线受到的安培力大小为( ) 12 8.如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄 形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如 图乙所示，边长为 的正方形线圈中通以电 流，线圈中的某一条 导线电流方向垂直 纸面向外， 导线电流方向垂直纸面向里， D A. 该磁场是匀强磁场 B. 该线圈的磁通量为 C. 导线受到的安培力方向向下 D. 导线受到的安培力大小为 、两条导线所在处的磁感应强度大小均为 ，则( ) 13 解析 匀强磁场应该是一系列平行的磁感 线，方向相同，该磁场明显不是匀强磁 场，故A错误；线圈与磁感线平行，故 磁通量为零，故B错误； 导线电流向外， 磁场向右，根据左手定则知，安培力向 上，故C错误；导线 始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为 ，故D正确。 14 9.通电导体棒水平放置在光滑绝缘斜面上，整个装置处在匀强磁场中。 在下列四种情况中，导体棒可能保持静止状态的是( ) D A. B. C. D. 15 解析 A图中导体棒受重力、竖直向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持 力，由共点力平衡条件可知，A错误；B图中导体棒受重力、水平向左的 安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共点力平衡条件可知，B错误；C 图中导体棒受重力、沿斜面向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持力， 由共点力平衡条件可知，C错误；D图中导体棒受重力、沿斜面向上的安 培力、垂直斜面向上的支持力，由共点力平衡条件可知，D正确。 16 10.如图所示，电磁炮由电源、金属轨道、 炮弹和电磁铁组成。当电源接通后，磁场 对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹 获得极大的发射速度。下列各俯视图中正 确表示磁场 方向的是( ) D A. B. C. D. 17 解析 要使炮弹加速，安培力方向应与炮弹运动方向相同，由左手定则 可知，磁场方向应垂直纸面向外。 18 11.（多选）通电矩形导线框 与无限长通电直导线 在同一平面内，电流方向如图所示，边与 平 行。关于 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是 ( ) BC A. 线框有两条边所受的安培力方向相同 B. 线框有两条边所受的安培力大小相同 C. 线框所受安培力的合力方向向左 D. 线框将绕 转动 19 解析 通电矩形导线框 在无限长通电直导线形成的 磁场中，受到磁场力的作用，对于边和 边，所在 的磁场相同，但电流方向相反，所以边、 边受磁 场力（安培力）大小相同，方向相反，即边和 边 受合力为零。而对于和 两条边，由于在磁场中，离长直导线的距 离不同，边近而且由左手定则判断受安培力向左， 边远而且由左 手定则判断受安培力向右，所以边、 边受安培力的合力方向向左， 故选项B、C正确。 20 12.（多选）如图所示，质量为、长为 的直导线用 两绝缘细线悬挂于、 ，并处于匀强磁场中，当导 线中通以沿正方向的电流 ，且导线保持静止时， 悬线与竖直方向夹角为 ，重力加速度为 。则磁感 应强度的方向和大小可能为 ( ) BC A. 轴正方向， B. 轴正方向， C. 轴负方向， D. 沿悬线向上， 21 解析 对导线受力分析，画出平面图，其受到竖直向下的重力、 沿悬线向上的拉力和安培力（未画出，需要根据磁感应强度的 方向而定）。因电流方向垂直于纸面向外，当磁感应强度沿 轴正方向时，根据左手定则可知安培力沿 轴负方向，由力的平衡条件 可知，此时导线不可能保持静止状态，故A错误；当磁感应强度沿 轴 正方向时，根据左手定则可知安培力沿 轴正方向，由力的平衡条件可 知，此时悬线的拉力 为零，导线受重力和安培力，由力的平衡条件可 知，二力等大反向，有，磁感应强度 ，故B正确； 22 当磁感应强度沿轴负方向时，根据左手定则可知安培力沿 轴正方向，由力的平衡条件可知，此时安培力 ，磁感应强度 ，故C正确；当磁感应强度 沿悬线向上时，根据 左手定则可知安培力垂直于悬线向下，与轴负方向夹角为 ， 由力的平衡条件可知，此时导线不可能保持静止状态，故D错 误。 13.如图所示的天平（电流天平）可用来测定磁感 应强度，天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为 ， 共 匝，线圈的下部处在匀强磁场中，磁场方向垂 直于纸面。当线圈中通有电流 （方向如图）时， 在天平两边加上质量分别为、 的砝码，天平 处于平衡状态；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为 的砝 码后，天平重新处于平衡状态，重力加速度为 。由此可知( ) 24 A. 磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为 B. 磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为 C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外，大小为 D. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外，大小为 √ 25 解析 由题意可知，当电流反向时，右边再加砝码 后天平才能重新平衡。由此可知，电流反向后， 安培力方向由向下变为向上，大小不变，所以磁 场方向是垂直于纸面向里的。 根据天平的平衡原理，有 , 。 解两方程组成的方程组得 。 26 14.如图所示，光滑的平行导轨间距为、倾角为 ， 处在方向竖直向下磁感应强度为 的匀强磁场中，导 轨中接入电动势为、内阻为 的直流电源。电路中有 一阻值为的电阻，其余电阻不计，将质量为 的导体 棒由静止释放，重力加速度为 ，求导体棒在释放瞬 间的加速度的大小。 答案 27 解析 导体棒受重力、支持力和安培力 ，受力分析如图所示， 28 由牛顿第二定律得 。① 。② 。③ 由①②③式可得 。 29 15.如图所示，在磁感应强度大小 、方向竖 直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成 角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属 杆，已知接在滑轨中的电源电动势 ，内 答案 阻不计，杆长，质量 ，杆与滑轨间的动摩擦因 数，滑轨与杆的电阻忽略不计，取 ， ，问：接在滑轨上的滑动变阻器 的阻值在什么范围内变 化时，可使 杆在滑轨上保持静止？（结果保留1位有效数字） 30 解析 对金属杆受力分析，回路中的电流为 。 金属杆受到的安培力为 。 当摩擦力方向沿斜面向上时，电流强度最小，电阻 最大，由共点力平衡条件得 ， ， 。 联立解得 。 31 当摩擦力方向沿斜面向下时，电流强度最大，电阻 最小，由共点力平衡条件得 ， ， 。 联立解得 。 故可变电阻在 范围内变化时，可使 杆在滑 轨上保持静止。 $$