1. 磁场对通电导线的作用力（分层作业）物理人教版选择性必修第二册

1．磁场对通电导线的作用力 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、安培力的方向 1 考点二、安培力的大小 3 考点三、安培力的应用 6 【拓思维·重难突破】 7 【链高考·精准破局】 14 考点一、安培力的方向 1．如图所示，通电导体ab的电流方向由a向b，导体受到磁场力的方向向右，则磁场的方向是（　　） A．由导线左方向右方 B．由导线右方向左方 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外 2．类比法是物理学中重要的思想方法。在电场中放入试探电荷q，用静电力F与q的比值定义电场强度E；类比电场，在磁场中垂直磁场放入电流元IL，用安培力F与IL的比值定义磁感应强度B。下列说法正确的是（  ） A．B与F、I、L均无关，由磁场本身决定 B．改变IL与磁场的方向关系，若F为零，则此处的磁感应强度为零 C．磁感应强度B的方向与IL在此处受安培力F的方向相同 D．IL所受安培力的方向一定垂直于磁感应强度方向 3．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙金属导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN，现从t=0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流I的大小与时间t成正比，即I=kt，其中k为常量，不考虑电流对匀强磁场的影响，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，下列关于金属棒的加速度a、速度v随时间t变化的关系图像，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f，两根直导线垂直纸面放在a、d两点，现给导线通有大小相等，方向垂直纸面向里的电流，下列说法正确的是（　　） A．O处磁感应强度最大 B．d处导线所受安培力方向沿ad连线向右 C．b、c、e、f四点的磁感应强度相同 D．c和f两点的磁感应强度等大反向 考点二、安培力的大小 5．如图所示，将六分之一圆弧导线固定于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，圆弧导线两端点A、C连线竖直。若给导线通以方向由A到C、大小为I的恒定电流，圆弧的半径为R，则导线受到的安培力的大小和方向是（    ） A．，水平向左 B．，水平向右 C．，水平向左 D．，水平向右 6．把长0．10 m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．已知磁场的磁感应强度的大小为5.0×10-3T，当导线中通过的电流为3.0A时，该直导线受到的安培力的大小是（  ） A．3.0×10-3N B．2.5×10-3N C．2.0×10-3N D．1.5×10-3N 7．特高压直流输电是国家重点能源工程，目前该技术已达世界先进水平，再次体现了中国速度，惊艳了全世界。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，已知。 a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。不考虑地磁场的影响，则（　　） A．两输电直导线间因安培力而互相排斥 B．b、d两点处的磁感应强度大小相等 C．a点处的磁感应强度方向竖直向下 D．b、d两点处的磁感应强度方向相同 8．如图所示，两根相距为d的平行金属导轨与水平方向的夹角为θ，两导轨右下端与滑动变阻器、电源、开关连接成闭合回路，在两导轨间轻放一根质量为m、长为d的导体棒MN，导轨间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，闭合开关S，调节滑动变阻器，当通过导体棒的电流方向相同，大小为I和3I时，导体棒MN均恰好静止。已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（　　） A．a端为电源的负极 B．当通过导体棒的电流为3I时，摩擦力沿斜面向上 C．匀强磁场的磁感应强度 D．导体棒与导轨间的动摩擦因数 9．如图所示，通电导体ab的电流方向由a向b，导体受到磁场力的方向向右，则磁场的方向是（　　） A．由导线左方向右方 B．由导线右方向左方 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外 考点三、安培力的应用 10．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，磁场方向垂直纸面，当线圈中不通电流时，在天平左右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡，当线圈中通有电流I时方向如图所示，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知 A．磁感应强度的方向垂直纸面向外 B．磁感应强度的方向垂直纸面向里 C．磁感应强度的大小为 D．磁感应强度的大小为 11．如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图，在发射过程中，可以简化为炮弹始终处于磁感应强度为B的竖直方向匀强磁场中。不计一切阻力、不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法中正确的有（    ） A．匀强磁场方向为竖直向下 B．发射过程中安培力对炮弹做负功 C．若只增大电流，炮弹飞出速度将增大 D．若调换电源正负极并同时将磁场方向变为反向，则炮弹所受磁场力方向也会反向 12．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是（　　） A．丙和丁的情况下，导线所受到的安培力都大于甲的情况 B．乙的情况下，导线不受力 C．乙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 D．甲、丙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 13．长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是（　　） A． B． C． D． 14．如图所示，磁单极子会在其周围形成均匀辐射磁场。质量为m、半径为R的圆环当通有恒定的电流I时，恰好能水平静止在N极正上方的H处。已知与磁单极子N极相距r处的磁感应强度大小为，其中k为常数，重力加速度为g。则（　　） A．静止时圆环受到的安培力大小等于圆环的重力 B．静止时圆环沿其半径方向有收缩的趋势 C．静止时圆环的电流 D．静止时圆环的电流 15．通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图所示的电流，则（ ） A．直导线A受到的安培力大小为零 B．直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向右 C．导线环B受到的安培力的合力大小不为零 D．导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右 16．如图所示，在动摩擦因数为的粗糙水平面上，垂直平面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒在水平面上做匀速运动（不考虑电磁感应现象），可加一平行于纸面的匀强磁场B，下列说法中正确的是（　　） A．导线一定向右匀速运动 B．当磁场方向竖直向上时，磁感应强度大小为 C．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度一直减小 D．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度B的最小值 17．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是（　　） A．丙和丁的情况下，导线所受到的安培力都大于甲的情况 B．乙的情况下，导线不受力 C．乙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 D．甲、丙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 18．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上放置一根长为L，质量为m，通过电流为I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为（　　） A．，方向垂直于斜面向下 B．，方向垂直于斜面向上 C．,方向竖直向下 D．,方向水平向右 19．通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图所示的电流，则（ ） A．直导线A受到的安培力大小为零 B．直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向右 C．导线环B受到的安培力的合力大小不为零 D．导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右 20．如图所示，在动摩擦因数为的粗糙水平面上，垂直平面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒在水平面上做匀速运动（不考虑电磁感应现象），可加一平行于纸面的匀强磁场B，下列说法中正确的是（　　） A．导线一定向右匀速运动 B．当磁场方向竖直向上时，磁感应强度大小为 C．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度一直减小 D．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度B的最小值 21．（2024高考贵州卷物理真题）如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流，且，则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右 22.（高考模拟2022·浙江1月卷）利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，然后保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，得到导线受到的力F分别与I和L的关系图像，则正确的是（　　） A. B. C. D. 23．（四川省成都市蓉城名校联盟2021-2022学年高二上学期期末联考物理试题）某学习小组利用如图所示装置测量虚线框内匀强磁场的磁感应强度。U形单匝金属框底边水平、两侧边竖直且等长，其上端通过绝缘轻质细线跨过滑轮与托盘相连，且U形单匝金属框平面与磁场方向垂直。其实验步骤如下： ①用刻度尺测出U形单匝金属框的底边长为L； ②在托盘内加入适量细沙，使形单匝金属框处于静止状态，并用天平称出此时细沙的质量为m1； ③将U形单匝金属框接入电路，使其底边通入大小为I、方向水平向右的电流后，需在托盘内增加适量细沙，才能使U形单匝金属框重新处于静止状态，并用天平称出此时细沙的总质量为m2。 （1）由实验可知，U形单匝金属框底边受到的安培力方向 （填“竖直向上”或“竖直向下”），磁场方向垂直于纸面 （填“向里”或“向外”）。 （2）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小为B= 。 24．（天津市第一中学2023-2024学年高三上学期第三次月考暨期末物理试题）某同学利用台秤（与磁铁间没有磁力作用）来测量蹄形磁铁磁极之间的磁感应强度，装置如图所示。该同学把台秤放在水平桌面上，再把磁铁、铁架台放在台秤上，在铁架台横梁上系两条绝缘细绳，把一根铜条水平吊在磁极之间，并让铜条与磁感线垂直。已知蓄电池的电动势为E，蓄电池内电阻为r，铜条的电阻为R，铜条在磁场中的长度为L。 （1）按图连接好电路，闭合开关之前记录下台秤的示数为，闭合开关后发现台秤的示数没有变化，仍等于，不能测量出磁感应强度，经检查电路完好，请指出进一步操作正确的是 。 A．将铜条竖直悬挂 B．将铁架台从台秤上移下置于水平桌面上 C．将磁铁水平旋转180度 D．将电源正负极反向再次连入电路 （2）在（1）正确调试基础上，保证其它条件不变，闭合开关后，台秤示数为，根据图中的电源“+”“”以及磁铁“N”“S”的标识，判断 （填“＞”或“＜”）。 （3）匀强磁场的磁感应强度测量值为 （由E、r、R、F1、F2、L表示）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 1．磁场对通电导线的作用力 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、安培力的方向 1 考点二、安培力的大小 3 考点三、安培力的应用 6 【拓思维·重难突破】 7 【链高考·精准破局】 14 考点一、安培力的方向 1．如图所示，通电导体ab的电流方向由a向b，导体受到磁场力的方向向右，则磁场的方向是（　　） A．由导线左方向右方 B．由导线右方向左方 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外 【答案】C 【详解】根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，四指指向电流方向，则指向竖直向下，拇指指向安培力方向：向左，由于磁感线向里穿过手心，则手心朝外，所以磁场方向即为垂直纸面向里。 故选C。 2．类比法是物理学中重要的思想方法。在电场中放入试探电荷q，用静电力F与q的比值定义电场强度E；类比电场，在磁场中垂直磁场放入电流元IL，用安培力F与IL的比值定义磁感应强度B。下列说法正确的是（  ） A．B与F、I、L均无关，由磁场本身决定 B．改变IL与磁场的方向关系，若F为零，则此处的磁感应强度为零 C．磁感应强度B的方向与IL在此处受安培力F的方向相同 D．IL所受安培力的方向一定垂直于磁感应强度方向 【答案】AD 【详解】AB．磁感应强度由磁场本身决定，与F、I、L均无关，A正确，B错误； CD．磁感应强度B的方向与IL在此处受安培力F的方向垂直，C错误，D正确。 故选AD。 3．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙金属导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN，现从t=0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流I的大小与时间t成正比，即I=kt，其中k为常量，不考虑电流对匀强磁场的影响，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，下列关于金属棒的加速度a、速度v随时间t变化的关系图像，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．由题，棒中通入的电流与时间成正比 I=kt 棒将受到安培力作用，当安培力大于最大静摩擦力时，棒才开始运动，根据牛顿第二定律得 F-f=ma 而 F=BIL I=kt 得到 BkL•t-f=ma 可见，a随t的变化均匀增大。当t=0时，f=-ma，根据数学知识可知，选项AB错误。 CD．速度图像的斜率等于加速度，a增大，则v-t图像的斜率增大。故C错误，D正确。 故选D。 4．如图所示，以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f，两根直导线垂直纸面放在a、d两点，现给导线通有大小相等，方向垂直纸面向里的电流，下列说法正确的是（　　） A．O处磁感应强度最大 B．d处导线所受安培力方向沿ad连线向右 C．b、c、e、f四点的磁感应强度相同 D．c和f两点的磁感应强度等大反向 【答案】D 【详解】A．根据右手螺旋定则可判断处的电流在点产生的磁场竖直向下，处的电流在点产生的磁场竖直向上，故点的磁感应强度为零。A错误； B．根据左手定则可判断出d处导线所受安培力方向沿ad连线向左。B错误； C．磁感应强度既有大小又有方向，四点的磁感应强度方不同。C错误； D．画出每点的磁场应强度方向分析可知c和f两点的磁感应强度等大反向。D正确。 故选D。 考点二、安培力的大小 5．如图所示，将六分之一圆弧导线固定于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，圆弧导线两端点A、C连线竖直。若给导线通以方向由A到C、大小为I的恒定电流，圆弧的半径为R，则导线受到的安培力的大小和方向是（    ） A．，水平向左 B．，水平向右 C．，水平向左 D．，水平向右 【答案】A 【详解】根据几何知识可得导线在磁场中受安培力的有效长度为 导线受到的安培力的大小为 根据左手定则可知安培力的方向为水平向左，故选A。 6．把长0．10 m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．已知磁场的磁感应强度的大小为5.0×10-3T，当导线中通过的电流为3.0A时，该直导线受到的安培力的大小是（  ） A．3.0×10-3N B．2.5×10-3N C．2.0×10-3N D．1.5×10-3N 【答案】D 【详解】由于导线和磁场方向垂直，导体棒在磁场中受到的安培力 故选D。 7．特高压直流输电是国家重点能源工程，目前该技术已达世界先进水平，再次体现了中国速度，惊艳了全世界。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，已知。 a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。不考虑地磁场的影响，则（　　） A．两输电直导线间因安培力而互相排斥 B．b、d两点处的磁感应强度大小相等 C．a点处的磁感应强度方向竖直向下 D．b、d两点处的磁感应强度方向相同 【答案】C 【详解】A．两通电直导线电流方向相同，所以存在相互吸引的作用力，故A错误； BD．由于，根据安培定则和叠加原理可知，b点处的磁感应强度为0，d点处的磁感应强度不为0，且方向与a、c连线方向平行指向c，故BD错误； C．根据安培定则可知电流在a点产生的磁感应强度方向竖直向下，在a点产生的磁感应强度方向竖直向下，则a点处的磁感应强度方向竖直向下，故C正确。 故选C。 8．如图所示，两根相距为d的平行金属导轨与水平方向的夹角为θ，两导轨右下端与滑动变阻器、电源、开关连接成闭合回路，在两导轨间轻放一根质量为m、长为d的导体棒MN，导轨间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，闭合开关S，调节滑动变阻器，当通过导体棒的电流方向相同，大小为I和3I时，导体棒MN均恰好静止。已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（　　） A．a端为电源的负极 B．当通过导体棒的电流为3I时，摩擦力沿斜面向上 C．匀强磁场的磁感应强度 D．导体棒与导轨间的动摩擦因数 【答案】C 【详解】A．根据题意可知，导体棒受到沿导轨向上的安培力，根据左手定则可知，导体棒中的电流方向由M指向N，则a端为电源的正极，故A错误； B．当通过导体棒的电流为3I时，安培力较大，则摩擦力沿斜面向下，故B错误； C．根据平衡条件可得， 联立解得 故C正确； D．由于 联立可得 故D错误。 故选C。 9．如图所示，通电导体ab的电流方向由a向b，导体受到磁场力的方向向右，则磁场的方向是（　　） A．由导线左方向右方 B．由导线右方向左方 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外 【答案】C 【详解】根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，四指指向电流方向，则指向竖直向下，拇指指向安培力方向：向左，由于磁感线向里穿过手心，则手心朝外，所以磁场方向即为垂直纸面向里。 故选C。 考点三、安培力的应用 10．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，磁场方向垂直纸面，当线圈中不通电流时，在天平左右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡，当线圈中通有电流I时方向如图所示，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知 A．磁感应强度的方向垂直纸面向外 B．磁感应强度的方向垂直纸面向里 C．磁感应强度的大小为 D．磁感应强度的大小为 【答案】BD 【详解】AB．当线圈中通有如图所示方向的电流I时，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡， 可知线圈受安培力向下，由左手定则可知，磁感应强度的方向垂直纸面向里，故A错误，B正确； CD．由平衡条件可知 mg=NBIL 所以 故D正确，C错误． 故选BD。 11．如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图，在发射过程中，可以简化为炮弹始终处于磁感应强度为B的竖直方向匀强磁场中。不计一切阻力、不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法中正确的有（    ） A．匀强磁场方向为竖直向下 B．发射过程中安培力对炮弹做负功 C．若只增大电流，炮弹飞出速度将增大 D．若调换电源正负极并同时将磁场方向变为反向，则炮弹所受磁场力方向也会反向 【答案】AC 【详解】A．根据左手定则可知，匀强磁场方向为竖直向下，故A正确； B．发射过程中安培力对炮弹做正功，动能增加，故B错误； C．若只增大电流，则根据 F=BIL 可知，安培力变大，则安培力做功变大，加速度变大，则炮弹飞出速度将增大，故C正确； D．若调换电源正负极并同时将磁场方向变为反向，则炮弹所受磁场力方向不变，故D错误。 故选AC。 12．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是（　　） A．丙和丁的情况下，导线所受到的安培力都大于甲的情况 B．乙的情况下，导线不受力 C．乙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 D．甲、丙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 【答案】BD 【详解】由图像得甲、丙、丁三图中导线均与磁场垂直，乙图中导线与磁场平行，故甲、丙、丁、三种情况下，导线的安培力大小均为 乙情况下导线所受安培力为0。所以AC错误，BD正确。 故选BD。 13．长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AB 【详解】A．电流方向与磁场方向的夹角为，则安培力 A正确； B．电流的方向与磁场方向垂直，则安培力为 B正确； C．电流的方向与磁场方向垂直，则安培力为 C错误； D．电流的方向与磁场方向垂直，则安培力为 D错误。 故选AB。 14．如图所示，磁单极子会在其周围形成均匀辐射磁场。质量为m、半径为R的圆环当通有恒定的电流I时，恰好能水平静止在N极正上方的H处。已知与磁单极子N极相距r处的磁感应强度大小为，其中k为常数，重力加速度为g。则（　　） A．静止时圆环受到的安培力大小等于圆环的重力 B．静止时圆环沿其半径方向有收缩的趋势 C．静止时圆环的电流 D．静止时圆环的电流 【答案】ABC 【详解】A．由于圆环处于静止状态，根据平衡条件可知，静止时圆环受到的安培力大小等于圆环的重力，A正确； B．结合上述，根据左手定则，作出左右对称的微元所受安培力如图所示 可知，静止时圆环沿其半径方向有收缩的趋势，B正确； CD．将圆环等分为n个微元，对其中对称的两个微元受力分析如上图所示，则有 解得 C正确，D错误。 故选ABC。 15．通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图所示的电流，则（ ） A．直导线A受到的安培力大小为零 B．直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向右 C．导线环B受到的安培力的合力大小不为零 D．导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右 【答案】BC 【详解】根据右手螺旋定则知，直导线周围的磁场在导线的左侧垂直纸面向里，在圆形导线的左右两侧各取一小段，根据左手定则，左端所受的安培力方向向右，右端所受安培力的方向向左，因为电流的大小相等，圆环左端的磁感应强度小于右端的磁感应强度，可知左端的受力小球右端的受力，则圆环B所受的合力方向向左，大小不为零．根据牛顿第三定律知，直导线所受的合力大小不为零，方向水平向右．故BC正确，AD错误． 故选BC． 【点评】解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围磁场的方向，会根据左手定则判断安培力的方向． 16．如图所示，在动摩擦因数为的粗糙水平面上，垂直平面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒在水平面上做匀速运动（不考虑电磁感应现象），可加一平行于纸面的匀强磁场B，下列说法中正确的是（　　） A．导线一定向右匀速运动 B．当磁场方向竖直向上时，磁感应强度大小为 C．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度一直减小 D．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度B的最小值 【答案】BD 【详解】A．由于磁场方向未知，因此导线运动方向不能确定，若磁场竖直向上，根据左手定则可知，导线向右运动，若磁场竖直向下，则导线向左运动，故A错误； B．当磁场方向竖直向上时，根据平衡条件可得 解得 故B正确； CD．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，设磁场方向与水平方向的夹角为，根据平衡条件有 可得 根据数学知识可得 式中 则可知，当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度并非一直减小，而其最小值为 故C错误，D正确。 故选BD。 17．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是（　　） A．丙和丁的情况下，导线所受到的安培力都大于甲的情况 B．乙的情况下，导线不受力 C．乙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 D．甲、丙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 【答案】BD 【详解】由图像得甲、丙、丁三图中导线均与磁场垂直，乙图中导线与磁场平行，故甲、丙、丁、三种情况下，导线的安培力大小均为 乙情况下导线所受安培力为0。所以AC错误，BD正确。 故选BD。 18．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上放置一根长为L，质量为m，通过电流为I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为（　　） A．，方向垂直于斜面向下 B．，方向垂直于斜面向上 C．,方向竖直向下 D．,方向水平向右 【答案】AC 【详解】AB．据题意，要使导线静止在斜面上，需要使导线的合力等于0；对导线受力分析，受到重力G、支持力N和安培力F；当磁场垂直斜面向下，安培力沿斜面向上，有可能是导线合力等于0，其大小为： A正确，B错误； C．当磁场方向竖直向下，安培力水平向右，有可能使导线合力等于0，其大小为 C正确； D．当磁场方向水平向右则安培力竖直向下，不可能使导线合力等于0， D错误。 故选AC。 19．通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图所示的电流，则（ ） A．直导线A受到的安培力大小为零 B．直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向右 C．导线环B受到的安培力的合力大小不为零 D．导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右 【答案】BC 【详解】根据右手螺旋定则知，直导线周围的磁场在导线的左侧垂直纸面向里，在圆形导线的左右两侧各取一小段，根据左手定则，左端所受的安培力方向向右，右端所受安培力的方向向左，因为电流的大小相等，圆环左端的磁感应强度小于右端的磁感应强度，可知左端的受力小球右端的受力，则圆环B所受的合力方向向左，大小不为零．根据牛顿第三定律知，直导线所受的合力大小不为零，方向水平向右．故BC正确，AD错误． 故选BC． 20．如图所示，在动摩擦因数为的粗糙水平面上，垂直平面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒在水平面上做匀速运动（不考虑电磁感应现象），可加一平行于纸面的匀强磁场B，下列说法中正确的是（　　） A．导线一定向右匀速运动 B．当磁场方向竖直向上时，磁感应强度大小为 C．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度一直减小 D．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度B的最小值 【答案】BD 【详解】A．由于磁场方向未知，因此导线运动方向不能确定，若磁场竖直向上，根据左手定则可知，导线向右运动，若磁场竖直向下，则导线向左运动，故A错误； B．当磁场方向竖直向上时，根据平衡条件可得 解得 故B正确； CD．当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，设磁场方向与水平方向的夹角为，根据平衡条件有 可得 根据数学知识可得 式中 则可知，当磁场方向从竖直向上缓慢变化到水平向左的过程中，磁感应强度并非一直减小，而其最小值为 故C错误，D正确。 故选BD。 21．（2024高考贵州卷物理真题）如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流，且，则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右 【答案】C 【详解】根据右手螺旋定则可知导线框所在磁场方向向里，由于，可知左侧的磁场强度大，同一竖直方向上的磁场强度相等，故导线框水平方向导线所受的安培力相互抵消，根据左手定则结合可知左半边竖直方向的导线所受的水平向左的安培力大于右半边竖直方向的导线所受的水平向右的安培力，故导线框所受安培力的合力方向水平向左。 故选C。 22.（高考模拟2022·浙江1月卷）利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，然后保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，得到导线受到的力F分别与I和L的关系图像，则正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 根据 F=BIL 可知先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，则F-I图像是过原点的直线，图像B正确，图像A错误；若保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，则F-L是过原点的直线，则CD均错误。 故选B。 23．（四川省成都市蓉城名校联盟2021-2022学年高二上学期期末联考物理试题）某学习小组利用如图所示装置测量虚线框内匀强磁场的磁感应强度。U形单匝金属框底边水平、两侧边竖直且等长，其上端通过绝缘轻质细线跨过滑轮与托盘相连，且U形单匝金属框平面与磁场方向垂直。其实验步骤如下： ①用刻度尺测出U形单匝金属框的底边长为L； ②在托盘内加入适量细沙，使形单匝金属框处于静止状态，并用天平称出此时细沙的质量为m1； ③将U形单匝金属框接入电路，使其底边通入大小为I、方向水平向右的电流后，需在托盘内增加适量细沙，才能使U形单匝金属框重新处于静止状态，并用天平称出此时细沙的总质量为m2。 （1）由实验可知，U形单匝金属框底边受到的安培力方向 （填“竖直向上”或“竖直向下”），磁场方向垂直于纸面 （填“向里”或“向外”）。 （2）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小为B= 。 【答案】 竖直向下 向外 【详解】（1）[1][2]通电后需在托盘内增加适量细沙，才能使U形单匝金属框重新处于静止状态，由此可知安培力方向竖直向下，电流方向水平向右，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外。 （2）[3]设U形单匝金属框质量为m，托盘质量为M，未通电时，有 通电后，有 联立解得 24．（天津市第一中学2023-2024学年高三上学期第三次月考暨期末物理试题）某同学利用台秤（与磁铁间没有磁力作用）来测量蹄形磁铁磁极之间的磁感应强度，装置如图所示。该同学把台秤放在水平桌面上，再把磁铁、铁架台放在台秤上，在铁架台横梁上系两条绝缘细绳，把一根铜条水平吊在磁极之间，并让铜条与磁感线垂直。已知蓄电池的电动势为E，蓄电池内电阻为r，铜条的电阻为R，铜条在磁场中的长度为L。 （1）按图连接好电路，闭合开关之前记录下台秤的示数为，闭合开关后发现台秤的示数没有变化，仍等于，不能测量出磁感应强度，经检查电路完好，请指出进一步操作正确的是 。 A．将铜条竖直悬挂 B．将铁架台从台秤上移下置于水平桌面上 C．将磁铁水平旋转180度 D．将电源正负极反向再次连入电路 （2）在（1）正确调试基础上，保证其它条件不变，闭合开关后，台秤示数为，根据图中的电源“+”“”以及磁铁“N”“S”的标识，判断 （填“＞”或“＜”）。 （3）匀强磁场的磁感应强度测量值为 （由E、r、R、F1、F2、L表示）。 【答案】 B ＜ 【详解】（1）[1] 把磁铁、铁架台放在台秤上之后，铜条受到的安培力是系统的内力，因此通电之前与通电之后台秤的示数不会变化。需要把铁架台从台秤上拿下来放在桌面上。 故选B。 （2）[2]根据左手定则，铜条受到的安培力方向向下，铁架台悬线拉力向上增加，台秤示数减小，即小于； （3）[3]对铜条受力分析可得 电路中的电流为 解得匀强磁场的磁感应强度测量值为 由于高出的液体处于平衡状态，因此有： 所以解得： / 学科网（北京）股份有限公司 $