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

第1节 磁场对通电导线的作用力 课时训练 一、选择题: 1．如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受到的安培力方向向右的是(　　) 2．一根容易发生形变的弹性导线两端固定，导线中通有电流，方向竖直向上．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右和垂直于纸面向外的匀强磁场时，如图所示描述导线状态的四个图示中正确的是(　　) 3.如图所示，A为一水平旋转的橡胶圆盘，带有大量均匀分布的正电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向已在图中标出．当圆盘绕中心轴OO′按图示方向高速转动时，通电直导线所受安培力的方向是(　　) A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向外 D．水平向里 4.如图所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内．某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为(　　) A.BIL B.nBIL C．nBIL D.nBIL 5.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为(　　) A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝Fc C．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc 6.如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为(　　) A．2F B．1.5F C．0.5F D．0 7.如图所示，位于纸面内的细直导线，长L＝5 m，通有I＝3 A的恒定电流，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B＝2 T．当导线与B成60°夹角时，发现其受到的磁场力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B′的可能值为(　　) A. T B. T C．2 T D. T 8.(多选)如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．关于导线abcd所受磁场作用力的合力，下列说法正确的是(　　) A．方向沿纸面垂直bc向上，大小为(＋1)ILB B．方向沿纸面垂直bc向下，大小为(＋1)ILB C．若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小不变 D．若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半 9．(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表．这种电流表的构造如图6甲所示．蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A．磁电式电流表内部的蹄形磁体和铁芯间的磁场是匀强磁场 B．磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成反比 C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱 D．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电线圈的转动作用 10.(多选)如图所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码后，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，线圈质量忽略不计，重力加速度为g，由此可知(　　) A．磁感应强度方向垂直于纸面向里，B＝ B．磁感应强度方向垂直于纸面向里，B＝ C．磁感应强度方向垂直于纸面向外，B＝ D．磁感应强度方向垂直于纸面向外，B＝ 11.(多选)如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是(　　) A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶∶1 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 12．如图所示，PQ和EF为水平平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，导体棒与导轨垂直，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用与棒垂直的细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度大小为B＝2 T，方向竖直向下，g＝10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为了使物体保持静止，应在棒中通入多大的电流？方向如何？ 13.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)．现垂直于导轨放置一根质量为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，重力加速度为g，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？ 参考答案： 1.答案　B解析　根据左手定则，选项A中导线受到的安培力方向向左，选项B中导线受到的安培力方向向右，选项C中导线与磁场方向平行，不受安培力，选项D中导线受到的安培力方向垂直纸面向里，故A、C、D错误，B正确． 2.答案　D解析　用左手定则可判断出，A中导线所受安培力为零，B中导线所受安培力垂直于纸面向里，C、D中导线所受安培力向右，导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致，故D正确，A、B、C错误． 3.答案　C解析　带正电圆盘如题图转动时，从上向下看，形成顺时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘上方形成的磁场方向竖直向下，根据左手定则，通电直导线所受安培力的方向水平向外，故选C. 4.答案　D 5.答案　D解析　设a、b两棒的长度分别为La和Lb，c的直径为d. 由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b、c三棒所受安培力的大小分别为： Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId； c棒所受安培力与长度为d的直导体棒所受安培力的大小相等，则Fc＝BId； 因为La＞d，则Fa＞Fb＝Fc，D正确． 6.答案　B解析　设三角形边长为l，通过导体棒MN的电流大小为I，则根据并联电路的规律可知通过导体棒ML和LN的电流大小为，如图所示，依题意有F＝BlI，则导体棒ML和LN所受安培力的合力为F1＝BlI＝F，方向与F的方向相同，所以线框LMN受到的安培力大小为F＋F1＝1.5F，选项B正确． 7.答案　C解析　通电导线所受磁场力为零，则电流方向与磁场方向平行，说明该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B′与B的合磁场的磁感应强度方向沿导线方向，由平行四边形定则可知，当B′与合磁场(通电导线)垂直时，B′最小，最小值为Bsin 60°＝ T，则B′≥ T，所以B′的可能值为2 T，故C正确，A、B、D错误． 8.答案　AC解析　整段导线的有效长度为(＋1)L，由安培力公式F＝BIl可知，导线abcd所受磁场作用力的合力大小为(＋1)BIL，方向竖直向上．在纸面内将abcd旋转任何角度，安培力的大小均不变，故A、C正确，B、D错误． 9.答案　CD 10.答案　AB解析　电流反向时，右边再加质量为m的砝码后，天平重新平衡，说明安培力的方向原来竖直向下，由左手定则知磁感应强度方向垂直于纸面向里，根据平衡条件有m1g＝m2g＋NBIl，m1g＝m2g＋mg－NBIl，所以B＝或B＝，A、B正确． 11.答案　BC解析　因三根导线中电流相等、两两等距，则由对称性可知两两之间的作用力大小均相等．因平行电流间同向吸引、反向排斥，各导线受力如图所示，由图中几何关系可知，L1所受磁场作用力F1的方向与L2、L3所在平面平行，L3所受磁场作用力F3的方向与L1、L2所在平面垂直，A错误，B正确；设单位长度的导线两两之间作用力的大小为F，则由几何关系可知L1、L2单位长度所受的磁场作用力大小为F，L3单位长度所受的磁场作用力大小为2Fcos 30°＝F，故C正确，D错误． 12.答案　1 A≤I≤2 A　方向由a指向b 解析　对导体棒ab受力分析，由平衡条件得 竖直方向有FN＝mg 又Ff＝μFN 水平方向，Mg>Ff，所以安培力方向向左 如果摩擦力向右，电流有最大值，有BImaxL－Ff－Mg＝0 如果摩擦力向左，电流有最小值，有BIminL＋Ff－Mg＝0 联立解得1 A≤I≤2 A 由左手定则知电流方向由a指向b. 13.答案　(1)mg－　(2)　方向水平向右 解析　(1)从b向a看，对金属棒受力分析如图所示， 水平方向：Ff＝F安sin θ① 竖直方向：FN＋F安cos θ＝mg② 又F安＝BIL＝BL③联立①②③式解得： 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，且F安′＝mg，Bmin＝，根据左手定则可知此时磁场方向水平向右． 学科网（北京）股份有限公司 $