课时检测 第一章 专题强化1 安培力作用下导体的平衡与运动问题-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

专题强化1　安培力作用下导体的平衡与运动问题 1.BD　由右手螺旋定则可知，线圈向外的一面相当于磁铁的S极，因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈沿顺时针方向转动，同时靠近磁铁，故B、D正确。 2.B　两不平行的直流线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势，假设导线CD转过90°，此时两电流为同向电流，相互吸引，所以导线CD逆时针方向转动，同时靠近导线AB，故B正确，A、C、D错误。 3.A　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，轻绳拉力变大，故A正确，B错误；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、D错误。 4.D　当线框中电流方向为逆时针时，由左手定则可知bc边所受安培力方向竖直向上，由共点力的平衡条件有mg＝F1＋nILB，线框中电流方向为顺时针时，由左手定则可知bc边所受安培力方向竖直向下，由共点力的平衡条件有mg＋nILB＝F2，联立解得B＝，故D正确。 5.B　由题图知炮弹向右加速，需受到向右的安培力，根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，A错误；闭合开关瞬间电流为I＝，则安培力大小为F安＝BIL＝，炮弹的加速度大小为a＝＝，B正确；根据F安＝BIL可知，减小磁感应强度B的值，炮弹受到的安培力变小，C错误；若同时将电流方向和磁场方向反向，根据左手定则可知，安培力方向不变，D错误。 6.D　当导线静止在题图甲右侧位置时，对导线受力分析如图所示，可知要让安培力为图示方向，则导线中电流方向应由M指向N，A错误；由于与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，有sin θ＝，FT＝mgcos θ，则可看出sin θ与电流I成正比，当I增大时θ增大，则cos θ减小，静止后，导线对悬线的拉力FT减小，B、C错误，D正确。 7.D　由左手定则可知，导体棒ab所受的安培力沿斜面向上，则由平衡条件可得mgsin α＝kx1＋ILB；调换题图中电源极性使导体棒中电流反向，导体棒ab所受的安培力沿斜面向下，由平衡条件可得mgsin α＋ILB＝kx2，联立解得B＝（x2－x1），故选D。 8.C　根据题意可知，垂直纸面的导线，电流方向向外，根据安培定则可知，其磁感线是以导线为圆心的逆时针方向的一系列同心圆，再根据左手定则可知，KL边受到的安培力垂直纸面向外，则将垂直纸面向外运动，故A错误；根据左手定则可知，MN边受到的安培力垂直纸面向里，则将垂直纸面向里运动，故C正确；线框KLMN的KL边垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动，从右侧观察线框KLMN做逆时针转动，故B、D错误。 9.A　对导线受力分析，受重力、支持力和安培力，三力平衡，三力动态矢量图如图所示。 当安培力平行斜面向上时最小，故安培力的最小值为Fmin＝mgsin θ，即BminIL＝mgsin θ 故磁感应强度的最小值为Bmin＝ 根据左手定则，可知磁场方向垂直斜面向下。故选A。 10.（1）4 N，方向水平向左　（2）10 N 解析：（1）电路的电流I＝＝1 A，ab受到的安培力F＝BIL＝4 N，方向水平向左。 （2）ab受到的最大静摩擦Ffm＝μmg＝6 N，根据平衡条件可知，摩擦力方向向左时，重物的重力最大，即FT＝F＋Ffm，对重物可知Gmax＝FT＝10 N。 11.（1）0.1 N　（2）3～11 Ω　（3）3.75 m/s2 解析：（1）对金属棒受力分析可得 F安＝mgsin θ＝20×10－3×10× N＝0.1 N。 （2）若金属棒ab与导轨间的动摩擦因数μ＝，受到的最大静摩擦力Ff＝μmgcos θ， ①当摩擦力沿斜面向上时， 有mgsin θ＝F1＋Ff， 此时I1＝＝， 解得R1＝11 Ω； ②当摩擦力沿斜面向下时，有mgsin θ＋Ff＝F2 此时I2＝＝，解得R2＝3 Ω； 故滑动变阻器R接入电路中的阻值在3～11 Ω之间。 （3）当滑动变阻器的电阻突然调节为23 Ω时， 即R＝23 Ω，I＝＝0.5 A， 由牛顿第二定律得a＝＝3.75 m/s2。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题强化1　安培力作用下导体的平衡与运动问题 1.〔多选〕把轻质的导电线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心且与线圈平面在同一平面内，如图所示。当线圈通过图示电流时，线圈将（　　） A.发生转动同时离开磁铁 B.发生转动同时靠近磁铁 C.静止不动 D.从上往下看顺时针转动 2.两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由活动，当直流电流按图示方向通过两条导线时，导线CD将（从纸外向纸内看）（　　） A.顺时针方向转动，同时靠近导线AB B.逆时针方向转动，同时靠近导线AB C.逆时针方向转动，同时远离导线AB D.顺时针方向转动，同时远离导线AB 3.（2025·湖北黄冈期中）如图所示，天花板下方用轻绳系着长直导线，水平桌面有一条形磁铁放在导线的正中下方，磁铁正上方吊着导线与磁铁垂直，当导线中通入向纸内的电流时，则（　　） A.轻绳上的拉力变大 B.轻绳上的拉力变小 C.条形磁铁对桌面压力不变 D.条形磁铁对桌面压力变大 4.（2025·湖南长沙期末）如图所示，一弹簧测力计下面挂有质量为m、匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为L，磁感应强度B的方向与线框平面垂直（在图中垂直于纸面向里），当线框中通以逆时针方向的电流I，此时弹簧测力计的示数为F1；保持电流大小不变，改变电流的方向，弹簧测力计的示数变为F2。则磁场的磁感应强度大小为（　　） A.B＝ B.B＝C.B＝ D.B＝ 5.根据磁场对通电导体有安培力作用的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示。间距为L的平行导轨水平放置，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源，可导电金属炮弹质量为m，垂直放在导轨上，电阻为R，导轨电阻不计，添加竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B。炮弹与导轨间的阻力忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A.磁场方向为竖直向下 B.闭合开关瞬间，炮弹的加速度大小为 C.减小磁感应强度B的值，炮弹受到的安培力变大 D.若同时将电流方向和磁场方向反向，安培力方向也会反向 6.如图甲，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上，其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场，与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图乙所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是（　　） A.当导线静止在图甲右侧位置时，导线中电流方向由N指向M B.电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变 C.tan θ与电流I成正比 D.sin θ与电流I成正比 7.如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场。闭合开关S后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调换图中电源极性，使导体棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2。忽略回路中电流产生的磁场，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为（　　） A.（x1＋x2） B.（x2－x1） C.（x2＋x1） D.（x2－x1） 8.（2025·山东青岛期中）如图所示，KN和LM是圆心为O、半径分别为ON和OM的同心圆弧，在O处有电流方向垂直纸面向外的载流直导线。用一根导线围成KLMN回路，当回路中沿图示方向通过电流时（电源未在图中画出），下列说法正确的是（　　） A.KL边受到垂直纸面向里的力 B.线框KLMN将向右平动 C.MN边垂直纸面向里运动 D.线框KLMN将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 9.（2025·四川绵阳期末）如图所示，在倾角为θ的光滑固定斜面上垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流大小为I，方向垂直纸面向里，重力加速度为g，欲使导线静止于斜面上，外加磁场磁感应强度的最小值的大小和方向是（　　） A.，方向垂直斜面向下 B.，方向竖直向下 C.，方向水平向左 D.，方向水平向右 10.（2025·重庆万州区月考）如图所示，电阻忽略不计、间距L＝0.4 m的平行导轨，水平放置在磁感应强度大小B＝10 T的匀强磁场中。磁场方向垂直导轨平面向上，一质量m＝2 kg，电阻不计的导体棒ab垂直于导轨放置，并与导轨接触良好。导体棒ab与重物用轻细线连接（线质量不计）。细线对ab的拉力为水平方向。初始细线被拉直，现将重物静止释放后导体棒ab始终保持静止。已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝5 Ω，ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.3（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），其余一切摩擦不计。取重力加速度g＝10 m/s2。则： （1）导体棒ab受到的安培力； （2）重物的重力G的最大值。 11.如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上固定一间距L＝0.5 m的两平行金属导轨，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大小为B＝0.10 T，方向垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g＝10 m/s2。 （1）若导轨光滑，要保持金属棒在导轨上静止，求金属棒受到的安培力大小； （2）若金属棒ab与导轨间的动摩擦因数μ＝，金属棒要在导轨上保持静止，求滑动变阻器R接入电路中的阻值范围； （3）若导轨光滑，当滑动变阻器的阻值突然调节为23 Ω时，求金属棒的加速度a的大小。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $