第一章 1.磁场对通电导线的作用力-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册作业与测评word（人教版）

物理　选择性必修·第二册[人教版]作业与测评 1.磁场对通电导线的作用力 典型考点一　安培力的方向 1．将通电直导线放入磁场中，电流方向、磁场方向及导线受力方向如下图所示，其中不正确的是(　　) 答案：A 解析：A图中磁场方向与电流方向平行，导线不受安培力；由左手定则可知，B、C、D三图中导线受力正确。本题选不正确的，故选A。 2．一新型电磁船的船体上安装了用于产生强磁场的超导线圈，在两船舷之间装有电池，导电的海水在磁场力作用下即可推动该船前进。如图是新型电磁船的简化原理图，其中MN、PQ、电池与海水构成闭合回路，且与船体绝缘。要使该船水平向左运动，则超导线圈在MNQP所在区域产生的磁场方向是(　　) A．垂直水面向上 B.垂直水面向下 C．水平向左 D.水平向右 答案：B 解析：海水中电流方向从MN流向PQ，要使该船水平向左运动，则船体所受的安培力方向应水平向左，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向应水平向右，再根据左手定则可知，超导线圈在MNQP所在区域产生的磁场方向是垂直水面向下，故B正确。 典型考点二　安培力的大小 3.如图所示，匀强磁场垂直于水平桌面向下，桌面上水平放置一通电直导线。已知磁场的磁感应强度B＝0.1 T，导线长度L＝0.2 m，导线中的电流I＝1.0 A，则该导线所受安培力的大小为(　　) A．0.02 N B．0.03 N C．0.04 N D．0.08 N 答案：A 解析：根据安培力大小F＝ILB，代入数据得F＝1.0×0.2×0.1 N＝0.02 N，故选A。 4.如图所示，长为2 m的直导线折成边长相等、夹角为90°的“V”形，并置于与其所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为1 T。当在导线中通以2 A的电流时，该导线受到的安培力大小为(　　) A．1 N B．2 N C. N D. N 答案：B 解析：由图可知，导线在磁场中的等效长度为V形导线构成的等腰直角三角形的斜边长度，即l＝ m，当在导线中通以2 A的电流时，该导线受到的安培力大小为F＝BIl＝1×2× N＝2 N，故选B。 5．在北半球某地很小的区域，地磁场可看成匀强磁场，磁感应强度的大小是5.0×10－5 T，沿南北方向且与水平方向的夹角为6°。在该处地面上有一根沿南北水平方向的长直输电导线，长30 m，载有自南向北大小为1.6 A的电流，地磁场对这根导线的安培力是(sin6°＝0.10)(　　) A．0 B．2.4×10－3 N，水平向东 C．2.4×10－4 N，水平向西 D．2.4×10－4 N，水平向东 答案：C 解析：画出导线所在竖直平面内导线和磁场方向如图所示，磁场与导线不垂直，夹角为θ＝6°，B可分解为与电流方向平行向北的分量B1＝Bcosθ和与电流方向垂直向下的分量B2＝Bsinθ，其中B1对导线没有安培力作用，B2对导线有安培力作用，则磁场对这根导线的安培力大小F＝B2Il＝5.0×10－5×sin6°×1.6×30 N＝2.4×10－4 N；根据左手定则可知，安培力的方向水平向西，故选C。 典型考点三　磁电式电流表 6．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体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，线圈中的某一条导线a中的电流方向垂直纸面向外，导线b中的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。则当线圈处在图乙所示位置时，下列说法正确的是(　　) A．该磁场是匀强磁场 B．通过该线圈的磁通量为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IlB 答案：D 解析：匀强磁场的磁感线是一系列等间距的平行直线，故该磁场不是匀强磁场，A错误；线圈平面与磁感线平行，故通过该线圈的磁通量为零，B错误；a导线中的电流方向垂直纸面向外，磁场向右，根据左手定则，其所受安培力方向向上，C错误；b导线与磁感线垂直，故受到的安培力大小为IlB，D正确。 1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　) A．安培力的方向可以不垂直于直导线 B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 答案：B 解析：安培力的方向垂直于电流I和磁场B所确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A错误，B正确；当电流I的方向平行于磁场B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场B的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，将直导线从中点折成直角，其等效直导线与磁场方向不同，所受安培力大小不同，故C、D错误。 2．已知长沙市区地磁场的磁感应强度B约为4.0×10－5 T，其水平分量约为3.0×10－5 T；若市区一高层建筑安装了高50 m的竖直金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，经避雷针开始放电，电流方向自上而下，大小为1.0×105 A，此时金属杆受到地磁场对它的安培力方向和大小分别为(　　) A．向西，约为150 N B．向西，约为200 N C．向东，约为150 N D．向东，约为200 N 答案：C 解析：当带有正电的乌云经避雷针放电时，放电电流方向沿避雷针向下，若面向北方而立，则避雷针所在处地磁场水平分量的方向如图所示。由左手定则可知，金属杆所受安培力方向向东，大小约为F＝IlB＝1.0×105×50×3.0×10－5 N＝150 N，故C正确。 3.(多选)质量为m的导体棒垂直于宽度为L的水平金属轨道处于静止状态，通过的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，且垂直于导体棒，如图所示。关于导体棒所受的安培力，判断正确的是(　　) A．方向水平向左 B．方向垂直于导体棒和磁场B斜向左上 C．大小为BIL D．大小为BILsinθ 答案：BC 解析：根据左手定则可知，导体棒所受的安培力方向垂直于导体棒和磁场B斜向左上，A错误，B正确；由于导体棒与磁场垂直，所以导体棒所受的安培力大小为F＝BIL，C正确，D错误。 4.将一根粗细均匀的硬质合金丝制成半径为r的圆形导线框，P、Q两点接入电路，电流表示数为I，范围足够大的匀强磁场垂直于导线框平面(图中未画出)，磁感应强度大小为B，则线框所受安培力大小为(　　) A．0 B.BIr C.πBIr D.BIr 答案：B 解析：由图可知，圆形导线框的大圆弧部分与小圆弧部分并联，两段圆弧所受安培力的等效长度相等，均为l＝r；根据左手定则可知，两段圆弧所受安培力的方向相同，均在导线框平面且垂直P、Q连线；由于大圆弧部分的电阻是小圆弧部分电阻的3倍，而电流表示数为I，根据串并联电路规律可得，通过大圆弧部分与通过小圆弧部分的电流大小分别为I大＝，I小＝；根据上述分析，结合安培力公式，可知线框所受安培力大小为F安＝BI大l＋BI小l＝BIr，故选B。 5．(多选)磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁体的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针，不通电流时指针指在表盘中央刻度线。蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，由题中的信息可知(　　) A．若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 B．表盘越向两侧刻度值越大 C．线圈(指针)偏角θ与通过线圈的电流I成正比 D．电流表的灵敏度定义为，更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度 答案：BC 解析：若线圈中通以如图乙所示的电流时，根据左手定则，线圈左侧边所受安培力向上，线圈右侧边所受安培力向下，则线圈将沿顺时针方向转动，A错误；根据NBIS＝kθ可知，电流越大，线圈停止转动时，指针转动的角度越大，所以表盘越向两侧刻度值越大，B正确；根据题意，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，解得θ＝I，可知线圈(指针)偏角θ与通过线圈的电流I成正比，C正确；根据题意NBIS＝kθ，解得电流表的灵敏度＝，可知更换k值更大的螺旋弹簧，电流表的灵敏度减小，D错误。 6.一圆线圈的半径为R，载有电流I，置于均匀外磁场B中，如图所示。在不考虑载流圆线圈本身所激发的磁场的情况下，则线圈导线一段较短的圆弧ab受到其他部分的________(选填“压力”或“拉力”)，这个力的大小为________。 答案：拉力　BIR 解析：根据左手定则可知，ab圆弧导线受到的安培力背离圆心向外，这段圆弧导线受力平衡，则其受到其他部分的拉力；这段圆弧导线受力分析如图所示，根据共点力平衡条件可知F安＝2Tsin，这段圆弧载流导线的有效长度为l＝2Rsin，所受安培力大小为F安＝BIl，联立解得圆弧ab受到其他部分的拉力大小T＝BIR。 6 学科网（北京）股份有限公司 $