1.1 磁场对通电导线的作用力 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

1.1 磁场对通电导线的作用力 同步练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，长为0.5m的通电直导线垂直放在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.2T。当导线中的电流为1.0A时，导线所受安培力的大小为（  ） A．0 B．0.05N C．0.10N D．0.15N 2．水平桌面上放条形磁铁，磁铁正中上方吊着导线与磁铁垂直，导线中通入向纸内的电流，如图所示，产生的情况是（　　） A．悬线上的拉力没有变化 B．悬线上的拉力变小 C．条形磁铁对桌面压力变小 D．条形磁铁对桌面压力变大 3．如图所示，有一个由同种均匀材料制成的正三角形金属线框，水平放置在粗糙水平桌面上。线框所在区域有如图示的垂直线框平面向里的匀强磁场。在BC之间加上图示直流电流，线框ABC始终保持静止。已知AC间直导线受到的安培力大小为F，则（　　）    A．线框ABC受到的安培力大小为零 B．线框ABC受到的安培力大小为3F C．与未通电时相比，通电时线框ABC对桌面的压力减小了 D．桌面对线框的摩擦力方向垂直BC指向A 4．如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将AB两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为F，若将AB边移走，则余下线框受到的安培力大小为（    ） A． B． C． D． 5．如图所示，用两绝缘细线将质量为、长为的直导线悬挂于两点。导线中通有如图所示的电流，在直导线所在空间加上匀强磁场，直导线稳定时绝缘细线与竖直方向的夹角为，重力加速度大小为。空间所加匀强磁场最弱时（    ） A．磁感应强度大小为，方向沿细线向下 B．磁感应强度大小为，方向沿细线向上 C．磁感应强度大小为，方向沿细线向下 D．磁感应强度大小为，方向沿细线向上 6．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于虚线方框内的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B方向与线圈平面垂直，当线圈中通有如图所示电流I时，调节砝码使天平达到平衡．然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中拿走质量为m的砝码，才能使天平再达到新的平衡，由此可知（　　） A．磁场方向垂直线圈平面向内，大小为B= B．磁场方向垂直线圈平面向内，大小为B= C．磁场方向垂直线圈平面向外，大小为B= D．磁场方向垂直线圈平面向外，大小为B= 7．如图甲所示，匀质导体棒MN通以由M到N的恒定电流，用两根等长的平行绝缘、轻质细线悬挂在点静止于匀强磁场中，细线与竖直方向的夹角为，磁场方向与绝缘细线平行且向上。现使磁场方向顺时针缓慢转动（由M到N观察），同时改变磁场的磁感应强度大小，保持细线与竖直方向的夹角不变，该过程中每根绝缘细线拉力F大小与磁场转过角度的正切值关系如图乙所示。重力加速度g取，磁场变化过程中MN中的电流不变。下列说法正确的是（　　） A．导体棒的质量为0.5kg B． C．导体棒所受安培力可能为4.5N D．可能为90° 二、多选题 8．2019年12月6日，时速600公里磁悬浮列车在杭州亮相；磁悬浮列车利用了安培力的作用，下列说法中正确的是（         ） A．通电导线在磁场中一定受到安培力的作用 B．安培力与导体所处区域的磁感应强度成正比 C．安培力与处在磁场区域内的导体长度成正比 D．左手定则中，拇指所指方向为电流方向 9．如图所示，倾斜光滑的金属导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，一金属杆ab水平放在导轨上。当回路电流强度为I时，金属杆处于静止。以下判断正确的是 A．金属杆ab所受的安培力方向垂直ab杆沿斜面向上 B．金属杆ab所受的安培力方向垂直ab杆水平向右 C．金属杆ab所受的支持力FN＝ D．若把磁场撤去，则金属杆ab所受的支持力会变小 10．如图所示，水平面上固定有一内表面为四分之一光滑圆弧面的滑块，A点为圆弧的最低点，C点与圆心O等高，且。空间分布有从圆心O沿圆弧半径方向向外辐射的磁场，圆弧面上的磁感应强度大小均为B。现将一根不太长且质量分布均匀的导体棒ab静置在A点，然后在该导体棒中通以垂直纸面的电流（电路未画出），若仅通过逐渐改变导体棒ab中的电流大小，使该导体棒沿着圆弧面从A点缓慢移动到C点，则下列说法正确的是（　　） A．导体棒ab中通的是垂直纸面向里的电流 B．导体棒ab中通的是垂直纸面向外的电流 C．导体棒ab受到圆弧面的作用力一直增大 D．导体棒ab受到圆弧面的作用力一直减小 三、填空题 11．如图为放置在水平桌面上，测 U 型磁铁两磁极间磁感应强度的实验装置。现将质量为 M、宽度为 d 的 U 型磁铁开口向上放置在电子天平上；匝数为 n、宽度为 d 的矩形线框用导线静止悬挂在绝缘支架上。当通以大小为 I，方向如图所示的电流时，稳定后读得天平的示数为 m，则线框所受安培力方向为 ，U 型磁铁两极间的磁感应强度 B= 只考虑线框下边沿的水平边在磁场中所受的安培力）。 12．如图所示，挂在天平底部的矩形线圈abcd的一部分悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通入如图所示的电流I时，调节两盘中的砝码，使天平平衡。然后使电流I反向，这时要在天平的 （填“左”或“右”）盘上加质量为2×10-2kg的砝码，才能使天平重新平衡。则磁场对bc边作用力F= N。若已知矩形线圈共10匝，通入的电流I=0.1A，bc边长度为10cm，则该磁场的磁感应强度B= T。（g取10m/s2） 四、解答题 13．如图甲所示， PQ 和MN为水平、平行放置的两金属导轨， 两导轨相距导体棒ab垂直于导轨放在导轨上，导体棒和导轨间的动摩擦因数 导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，细绳的一部分与导轨共面且平行，另一部分与导轨所在平面垂直， 物体放在水平面上，匀强磁场的磁感应强度为 B=0.5 T，方向竖直向下，开始时绳子刚好拉直。现给导体棒中通入电流，使导体棒向左做加速运动，物体运动的加速度大小与导体棒中通入的电流大小关系如图乙所示，重力加速度大小为，求： （1）导体棒中电流的方向和开始运动时的安培力大小； （2）物体和导体棒的质量分别为多少？    14．如图所示，U形平行金属导轨与水平面成37°角，金属杆ab横跨放在导轨上，其有效长度为0.5m，质量为0.2kg，与导轨间的动摩擦因数为0.1。空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场。要使ab杆在导轨上保持静止，则ab中的电流大小应在什么范围？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《1.1 磁场对通电导线的作用力 同步练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C B C A D B BC BCD AD 1．C 【详解】导线所受安培力 故选C。 2．C 【详解】 AB．以导线为研究对象，导线所在位置的磁场方向水平向右，导线中电流方向向里，由左手定则可知，导线所受安培力的方向竖直向下，悬线拉力变大，故AB错误； CD．由牛顿第三定律得知，导线对磁铁的磁场力方向竖直向上，则磁铁对桌面的压力变小，故C正确，D错误。 故选C。 3．B 【详解】ABC．BA与AC边电流相同，安培力大小相等，根据左手定则，可知两边安培力方向均垂直于边向外，因此BAC边合力 方向竖直垂直BC边指向A，BAC边与BC边并联，故流过BAC的电流为流过BC边的，故BC边安培力为 方向垂直BC边指向A，因此整个线框受到的安培力为 方向垂直BC边指向A，竖直方向支持力不变，因此AC错误，B正确； D．水平方向，根据平衡条件可得 方向由A垂直指向BC边，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图 由于曲线ACB上产生的安培力等效于长AB上的电线产生的安培力，所以等效电路为r和2r并联，并联后总电阻为： 根据欧姆定律：并联的电流： 则安培力 若将AB边移走 余下线框受到的安培力大小为： A. 与分析不符，故A错误。 B. 与分析不符，故B错误。 C. 与分析相符，故C正确。 D. 与分析不符，故D错误。 5．A 【详解】直导线受到竖直向下的重力、沿细线方向的拉力，受力分析如图所示 当安培力与细线拉力垂直时安培力有最小值，所加磁场的磁感应强度最小，由 解得 由左手定则可知磁感应强度的方向沿细线向下。 故选A。 6．D 【详解】AB．当磁场方向垂直线圈平面向内，根据左手定则可知开始时安培力方向向上，然后使电流反向，大小不变，根据左手定则可知安培力方向向下，这时需要在左盘中加砝码，才能使天平再达到新的平衡，故AB错误； CD．当磁场方向垂直线圈平面向外，根据左手定则可知开始时安培力方向向下，然后使电流反向，大小不变，根据左手定则可知安培力方向向上，这时需要在左盘中拿走砝码，才能使天平再达到新的平衡， 根据平衡条件有 得 故C错误，D正确； 故选D。 7．B 【详解】A B．由图可知当时，N，根据共点力平衡条件可知 当时，N，根据共点力平衡条件可知 解得 即 ，kg 故A错误，B正确； C．由上述分析可知导体棒重力为10N，根据力的矢量合成作图如下 安培力的最小值 故导体棒所受安培力不可能为4.5N，故C错误； D．转过90°时，安培力与细线拉力在同一直线，导体棒受力不平衡，故D错误。 故选B。 8．BC 【详解】A．通电导线的电流方向和磁场平行时不会受到安培力的作用，故A错误； B C．由可知故安培力与导体所处区域的磁感应强度成正比，与处在磁场区域内的导体长度成正比，故BC正确； D．左手定则中，拇指所指方向为安培力方向，故D错误。 故选BC。 9．BCD 【详解】AB．由于ab棒与磁场垂直，所以导体棒ab受到安培力的大小为：F=BIL，导体棒中电流方向为b→a，由左手定则判断可知导体棒ab受到安培力的方向为垂直于杆方向水平向右；故A错误，B正确； CD．对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示： 根据共点力平衡条件，有： ， 根据力的分解可知支持力等于重力垂直斜面的分量与安培力垂直斜面的分量之和，所以若把磁场撤去，则金属杆ab所受的支持力会变小，故CD正确。 故选BCD。 10．AD 【详解】AB．导体棒ab沿着圆弧面从A点缓慢移动到C点过程中，该导体棒始终处于平衡状态，所受安培力沿圆弧切线向上，由左手定则可知，棒内所通电流方向垂直纸面向里，选项A正确，B错误； CD．设运动过程中，导体棒ab与O点的连线与竖直方向的夹角为，其受力如图所示，由力的平衡条件可知，圆弧面对该导体棒的作用力 从A点缓慢移动到C点过程中，逐渐增大，可知一直减小，选项C错误，D正确。 故选AD。 11． 竖直向上 【详解】[1]．由左手定则知：则线框所受安培力方向为竖直向上； [2]．根据平衡条件可知 Mg=mg+nBId 解得 12． 左 0.1 1 【详解】[1]根据开始时线圈受安培力向上，当通入电流反向时，线圈所受安培力方向竖直向下，则要使得天平处于平衡状态要在天平的左盘中加砝码； [2]开始时 磁场反向时 可得 [3]磁场对bc边作用力F安=NBIL 可得 13．（1）a到b，2N；（2）0.1kg，0.5kg 【详解】（1）要保持导体棒向左运动，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b。 由图可知导体棒将要运动时的电流为I0=2A，则安培力 F0=BI0L=2N （2）导体棒向左加速运动时 即 由图像可知 当I=2A时a=0，则 解得 M=0.5kg m=0.1kg 14．1.21A≤I≤1.84A 【详解】先画出金属杆受力的侧面图，由于安培力的大小与电流有关，因此改变电流的大小，可以改变安培力的大小，也可以使导线所受的摩擦力方向发生变化。由平衡条件可知，当电流较小时，导线所受的摩擦力方向沿斜面向上，如图所示。 　 解得 当电流较大时，导线所受的摩擦力方向沿斜面向下，如图所示。 解得 电流大小的变化范围是 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $