第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册五维课堂Word课时作业（人教版2019）

对应课时作业P1 [基础达标] 1．关于安培力、磁感应强度的下列说法，正确的是(　　) A．通电导线不受磁场力作用的地方一定没有磁场 B．将I、L相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置，受安培力一定相同 C．磁感线指向磁感应强度减小的方向 D．安培力指的是通电导线在磁场中的力 解析：D　[由F＝BILsinθ可知，当I∥B时，F＝0，此时不受磁场力，但有磁场，故A错；如果I、L相同，放置角度不同，磁场力也可能不同，故B错；在匀强磁场中，沿磁感线方向磁感应强度不变，故C错；由安培力定义可知，D正确．] 2．如图所示，A中导线放在匀强磁场中、与竖直方向和水平方向都有一定夹角，B中通电导线垂直纸面放在条形磁铁正中间的上方，条形磁铁水平放置，C中导线和矩形线框的两个边平行，D中通电导线垂直纸面、在通电螺线管的正上方，各图中通电导线受到的安培力方向竖直向上的是(　　) 解析：D　[根据左手定则可知A中通电导线受到的安培力斜向左下方，B中通电导线受到的安培力竖直向下，选项A、B错；C中通电导线处的磁场垂直纸面向外，通电导线受到的安培力水平向右，选项C错；根据安培定则可知D中螺线管右端为N极，通电导线处在水平向左的磁场中，根据左手定则可知通电导线受到的安培力方向竖直向上，选项D正确．] 3.如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B＝，I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，k为常量；则通电导线R受到的安培力的方向是(　　) A．垂直R，指向y轴负方向 B．垂直R，指向y轴正方向 C．垂直R，指向x轴正方向 D．垂直R，指向x轴负方向 解析：A　[R所在处的磁场是由P与Q中的电流产生的，由安培定则判断出R处磁场的方向，然后由左手定则判断出R中电流所受安培力的方向．由安培定则可以知道通电直导线P、Q在R处产生的合磁场方向水平向右，即沿x轴正方向，则R处的磁场方向沿x轴正方向；由左手定则可以知道，通电直导线R所受安培力垂直于R指向y轴负方向．选项B、C、D错误，A正确．] 4.如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动，当电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看)(　　) A．顺时针方向转动同时靠近导线AB B．逆时针方向转动同时离开导线AB C．顺时针方向转动同时离开导线AB D．逆时针方向转动同时靠近导线AB 解析：D　[根据电流元分析法，把导线CD等效成CO、OD两段导线．由安培定则画出CO、OD所在位置由AB导线中电流所产生的磁场方向，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动． 由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90°，如图乙所示，并画出CD此时位置由AB导线中电流所产生的磁场的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见导线CD靠近导线AB，故D选项正确．] 5.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图所示的电路．当开关S接通后，将看到的现象是(　　) A．弹簧向上收缩 B．弹簧被拉长 C．弹簧上下跳动 D．弹簧仍静止不动 解析：C　[因为通电后，弹簧中每一圈之间的电流是同向的，互相吸引，弹簧就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，弹簧就又掉下来接通电路……如此通断通断，就上下跳动．故选C.] 6．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L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则(　　) A．该磁场是匀强磁场 B．该线圈的磁通量为BL2 C．a导线受到的安培力方向向下 D．b导线受到的安培力大小为BIL 解析：D　[该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则判断知，安培力向上，故C错误；导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为BIL，故D正确．] 7.如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小g取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量． 解析：金属棒通电后，闭合回路电流 I＝＝＝6 A 金属棒受到的安培力大小为F＝BIL＝0.06 N 由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下 由平衡条件知开关闭合前：2kx＝mg 开关闭合后：2k(x＋Δx)＝mg＋F 代入数值解得m＝0.01 kg. 答案：竖直向下　0.01 kg 8.如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，g取10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求： (1)金属棒所受到的安培力的大小； (2)通过金属棒的电流的大小； (3)滑动变阻器R接入电路中的阻值． 解析：(1)金属棒静止在金属导轨上受到重力、支持力和沿斜面向上的安培力， 由受力平衡，F安＝mgsin30° 代入数据得F安＝0.1 N. (2)由F安＝BIL，解得：I＝0.5 A. (3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R， 根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R＋r)， 解得R＝23 Ω. 答案：(1)0.1 N　(2)0.5 A　(3)23 Ω [能力提升] 9.(多选)图中装置可演示磁场对通电导线的作用，电磁铁上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是(　　) A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动 B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动 C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动 D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动 解析：BD　[若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向左运动，D正确．] 10. (多选)如图所示，一根通电的直导体放在倾斜的粗糙斜面上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是(　　) A．一直增大　　 B．先减小后增大 C．先增大后减小 D．始终为零 解析：AB　[若F安<mgsinα，因安培力向上，则摩擦力向上，当F安增大时，Ff减小到零，再向下增大，B对，C、D错；若F安>mgsinα，摩擦力向下，大小随F安增大而一直增大，A对．] 11. (多选)如图所示，纸面内的金属圆环中通有电流I，圆环圆心为O、半径为R，P、Q为圆环上两点，且OP垂直于OQ，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里，则(　　) A．整个圆环受到的安培力大小为2πBIR B．整个圆环受到的安培力大小为0 C．圆弧PQ受到的安培力大小为BIR D．圆弧PQ受到的安培力大小为BIR 解析：BD　[根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，选项A错，B对；圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小，为BIR，选项C错，D对．] 12.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？ 解析：从b向a看截面如图所示． (1)水平方向： Ff＝F安sinθ　　① 竖直方向： FN＋F安cosθ＝mg　　② 又F安＝BIL＝BL　　③ 联立①②③得： FN＝mg－，Ff＝. (2)要使ab棒所受支持力为零，且让磁感应强度最小，可知安培力竖直向上， 则有F′安＝mg，Bmin＝， 根据左手定则判定磁场方向水平向右． 答案：(1)mg－　 (2)　方向水平向右 13.如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重力G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2) 解析：依据物块的平衡条件可得， ab棒恰不右滑时： G－μmg－BI1L＝0 ab棒恰不左滑时：G＋μmg－BI2L＝0 依据闭合电路欧姆定律可得： E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r) 由以上各式代入数据可解得： R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω 所以R的取值范围为：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω. 答案：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω 学科网（北京）股份有限公司 $$