第一章 1 磁场对通电导线的作用力-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册练习手册（人教版）

第一章安培力与洛伦兹力。 N第一章 安培力与洛伦兹力 1.磁场对通电导线的作用力 基)础练)习 知识点1安培力方向的判断 ab受磁场力后的运动情况是()》 1.(多选)如图所示装置 A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 可演示磁场对通电导 B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管 线的作用。电磁铁上、 C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管 下两磁极之间某一水 D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 第1题图 平面内固定两条平行 3.图中a、b、c为三根与纸 金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直 面垂直的固定长直导线， 的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b,导轨 其截面位于等边三角形的 两端e、f分别接到两个不同的直流电源 三个顶点上，bc沿水平 方向，导线中均通有大小 第3题图 上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确 的是() 相等的电流，方向如图所示，O点为三角 A.若a接正极，b接负极，e接正极，f接 形的中心(O到三个顶点的距离相等)。 负极，则L向右滑动 则() B.若a接正极，b接负极，e接负极，f接 A.O点的磁感应强度为0 正极，则L向右滑动 B.O点的磁场方向垂直Oc向下 C.若a接负极，b接正极，e接正极，f接 C.导线a受到的安培力方向竖直向上 负极，则L向左滑动 D.导线b受到的安培力方向沿bc连线方 D.若a接负极，b接正极，e接负极，f接 向指向c 正极，则L向左滑动 2.一直导线平行于通电螺 山知识点2安培力大小的计算 线管的轴线放置在螺线 4.如图所示的各图中，磁场的磁感应强度大 管的上方，如图所示， 小相同，导线两端点距离均相等，导线中 如果直导线可以自由地 第2题图 电流均相等，则有关各图中导线所受的安 运动且通以由a到b的电流，则判断导线 培力的大小的判断正确的是() 练 N 高中物理选择性必修第二册（人教版） 导轨所在平面与水平面 间的夹角为0。整个装 置处于沿竖直方向的匀 强磁场中。质量为m 第5题图 的金属杆b垂直导轨放置，当杆中通有 从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚 ● ● 好静止，则（) A.磁场方向竖直向下 第4题图 B.磁场方向竖直向上 A.d图最大 B.b图最大 C.ab所受支持力的大小为mgcos0 C.一样大 D.无法判断 D.ab所受安培力的大小为mgcos0 知识点3 物体在安培力作用下的平衡 或运动问题 5.如图所示，两根光滑金属导轨平行放置， 提升练 6.如图所示，两平行光滑 B 金属导轨固定在绝缘斜 A亭e) k 面上，导轨间距为1， C.2nt1） D. 劲度系数为飞的轻质弹 7.(多选)我国在电磁 簧上端固定，下端与水 第6题图 轨道炮领域的研究走 平直导体棒b相连，弹簧与导轨平面平 在世界的前列。如图 行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两 所示为电磁轨道炮原 导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的 理示意图，图中虚线 第7题图 匀强磁场。闭合开关K后，导体棒中的 表示电流方向，下列说法错误的是() 电流为1，导体棒平衡时，弹簧伸长量为： A.如果电流方向如图中所示，则该电流 ；调转图中电源极性使棒中电流反向， 在两轨道间产生的磁场方向竖直向上 导体棒中电流仍为1，导体棒平衡时弹簧： B.电流大小一定时，两导轨距离越近， 伸长量为x2。忽略回路中电流产生的磁 导轨之间的磁场越强 场，则磁感应强度B的大小为() C.如果电流反向，炮弹所受安培力也会 2 练 第一章安培力与洛伦兹力。 反向，炮弹将无法发射出去 10.(多选)如图所示是导轨式电磁炮的原 D.要提高炮弹的发射速度，导轨间距越 理结构示意图，两根平行长直金属导轨 小越好 沿水平方向固定，其间安放炮弹，炮弹 8.(多选)如图示，在光滑的水平桌面 可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保 上，a和b是两条固定的平行长直导线， 持良好接触。内阻为r的可控电源提供 通过的电流强度相等。矩形线框位于两条 的强大电流从一根导轨流入，经过炮弹， 导线的正中间，通有顺时针方向的电流， 再从另一导轨流回电源。炮弹被导轨中 在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b 电流形成的磁场推动而发射。在发射过 的电流方向可能是( 程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以 A.均向左 简化为磁感应强度为B的匀强磁场。已 B.均向右 知两导轨内侧间距为1，炮弹的质量为 C.a的向左，b的向右 m,炮弹在导轨间的电阻为R,若炮弹滑 D.a的向右，b的向左 第8题图 行s后获得的发射速度为v。不计空气阻 *9.(多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨 力，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应 水平放置，间距为1，其间有竖直向下的 电动势，导轨电阻不计，下列说法正确 匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导 的是( 轨水平对称放置一根均匀金属棒。从=0 炮弹 时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变 发射方向 电流I,周期为T,最大值为Im,图甲中 轨道 【所示方向为电流正方向。则金属棒 电源 第10题图 A.匀强磁场方向为竖直向上 B.电磁炮受到的安培力大小为F=m2 C.可控电源此时的电动势是E=mw2(R+） 2sBl 第9题图 A.一直向右移动 D.这一过程中系统消耗的总能量是Lm 2m3, B.速度随时间周期性变化 m2v3(R+r) 2sB22 C.受到的安培力随时间周期性变化 D.受到的安培力在一个周期内做正功 练 3练习手册参芳答案与解析 第一章安培 >1.磁场对通电导线的作用力 基础练习 1.BD【解析】若a接正极，b接负极，电磁铁磁极 间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定 金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A错误，同理判 定B、D正确，C错误。 2.D【解析】通电螺线管的 磁感线如图所示，则由图示可以 知道左侧导线所处的磁场方向斜 向上，右侧导线所处的磁场斜向 下，则由左手定则可以知道，左 第2题答图 侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上 向下看，导线应为逆时针转动；当导线转过90°时，由 左手定则可得导线受力向下，故可得出导线运动为逆时 针转动的同时还要向下运动。即为a端转向纸外，b端 转向纸里，且靠近通电螺线管，所以D是正确的，A、 B、C错误。 3.B【解析】根据右手螺旋定则，电流a在O点产 生的磁场平行于bc向左，电流b在0点产生的磁场平 行ac指向右下方，电流c在0点产生的磁场平行ab指 向左下方；由于三根导线电流相同，到O点的距离相 同，根据平行四边形定则，则O点合场强的方向垂直 Oc向下，故A错误，B正确；根据左手定则，结合矢 量合成法则，导线a受到的安培力方向水平向左，而导 线b受到的安培力方向平行于a心指向左上方，故C、D 错误。 4.C【解析】安培力公式F=BIlsin a,.其中lsin o为 I垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导 线两端点距离均相等，即导线的有效长度均相等，所以 所受的安培力相等，故C正确，A、B、D错误。 5.B【解析】如果磁场 方向竖直向下，由左手定 则可知，安培力水平向左， 金属杆所受合力不可能为 0,金属杆不可能静止，故 mg A错误；磁场方向竖直向 第5题答图 上，由左手定则可知，金属杆所受安培力水平向右，金 参考答案与解析。 力与洛伦兹力 属杆所受合力可能为O,金属杆可以静止，故B正确； 磁场方向竖直向上，对金属杆进行受力分析，金属杆受 力如图所示，由平衡条件得F=mgcos+BIlsin0,故C错 误；由平衡条件得Bl=ngtan0,故D错误。 提升练习 6.D【解析】设金属导轨倾角为α，由平衡条件得 mgsin a=kx,+Bl,调转题图中电源极性使导体棒中电流 反向，由平衡条件得mgsinα+Bl=k。,联立解得B= 元0 7.CD【解析】如果电流方向如题图所示，根据右 手定则可知，该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向 上，A正确；根据磁场叠加原理可知，当电流大小一定 时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强，B正确； 根据左手定则，如果电流反向，磁场反向，炮弹所受安 培力方向不变，炮弹仍能发射出去，故C错误；要提高 炮弹的发射速度，说明受到的安培力越大，根据F=B 可知导轨间距越大越好，故D错误。 8.CD【解析】当两条导线的电流方向相同时，由 右手螺旋定则可知，其在中间区域产生的磁场方向相 反，由左手定则可知，上下两边受到的安培力方向必然 一致，故受力不平衡，线框不会静止，故A、B错误； 当两条导线的电流方向相反时，由右手螺旋定则可知， 其在中间区域产生的磁场方向相同，由左手定则可知， 对应的两条边由于电流方向相反，故受到的安培力等 大、反向，线框受力平衡，故C、D正确。 9.ABC【解析】根据 题意得出v-t图像如图所 示，金属棒一直向右运动， A正确；速度随时间做周 期性变化，B正确：据F= 第9题答图 Bl及左手定则可判定，F安大小不变，方向做周期性 变化，则C正确；F安在前半周期做正功，后半周期做 负功，则D错误。 10.ACD【解析】由图中的发射方向可知，安培力 方向应水平向右，根据左手定则，磁场方向为竖直向 上，A正确：根据动能定理片=号，可知F然，B 39 高中物理选择性必修第二册（人教版） 错误；由匀加速运动公式=“0，由安培力公式和牛 25 顿第二定律有F=BIl=ma,根据闭合电路欧姆定律有I= ,。联立以上三式，解得E=mP,C正确；因 E 2sBl 为这一过程中的时间为1=，所以系统产生的内能为 Q=r(R+r=mRtD,炮弹获得的动能为Ex=2m2, 1 2sB272 所以这一过程系统消耗的总能量是Em+0}m4 m(+,故D正确。 2sBP 2.磁场对运动电荷的作用力 基础练习 1.D【解析】螺线管内磁场方向沿着轴线方向，所 以粒子运动速度方向和磁场方向平行，粒子不受洛伦兹 力，不计重力，粒子将做匀速直线运动，故D正确。 2.D【解析】只要该空间无磁场或者磁场方向与带 电粒子运动方向平行，则粒子就不受洛伦兹力，就不会 发生偏转。 3.C【解析】因为f必定垂直于B、,但B不一定垂 直于v,只要粒子在垂直磁场方向的分速度不为0，粒子 就会受到洛伦兹力作用，所以该带负电的粒子可能在xO: 平面内运动，故C正确。 4.quB NqvB【解析】根据运动电荷在磁场中运动 时所受洛伦兹力可以知道导体中电荷所受洛伦兹力为 gvB,导体中的运动电荷运动方向相同，故所受洛伦兹 力方向相同，所以该段导线所受的安培力为F=NgB。 5.AC【解析】磁场对电子的洛伦兹力始终垂直于 电子速度方向，因此洛伦兹力始终不做功，故A正确； 洛伦兹力大小不变但是方向一直在变化，故B错误；电 子做匀速圆周运动，速度大小不变，因此动能不变，故 C正确：电子速度大小不变，但是方向在一直变化，故 D错误。 6.BCD【解析】带电小球在运动过程中，受到重 力、拉力及洛伦兹力的共同作用，拉力和洛伦兹力对小 球不做功，仅重力做功，则小球机械能守恒，所以小球 连续两次经过最低点时，速度大小相同，所以动能相 同，洛伦兹力大小相等，因为速度方向不同，根据左手 定则可以知道，洛伦兹力方向不同，则洛伦兹力不同， 故A错误，B正确：根据公式、F=ma,可以知道 小球的向心加速度大小相同，且方向指向固定点，即加 40 速度相同，受到的合力相同，所以C、D正确。 7.BC【解析】有磁场时，小球下落过程中要受重 力和洛伦兹力共同作用，重力方向竖直向下，大小方向 都不变；洛伦兹力的大小和方向都随速度的变化而变 化，但在能落到地面的前提下洛伦兹力的方向跟速度方 向垂直，总是指向右上方某个方向，其水平分力f水 平向右，竖直分力f竖直向上。如图所「 示，竖直方向的加速度仍向下，但小于 重力加速度g,从而使运动时间比撤去 磁场后要长，即t>2,所以小球水平方 向也将加速运动，从而使水平距离比撤 去磁场后要大，即s1>s2,所以A错误， mg B正确；在重力和洛伦兹力共同作用 第7题答图 时，其洛伦兹力的方向每时每刻都跟速度方向垂直， 不对小球做功，不改变小球的动能，有磁场和无磁场 都只有重力做功，动能的增加是相同的。有磁场和无 磁场，小球落地时虽然速度方向并不相同，但速度的 大小是相等的，因此C正确、D错误。 提升练习 8.D【解析】电荷只要处在电场中，就会受到电场 力，而电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力，只有当电荷 运动且速度方向与磁场方向不平行时，电荷才会受到洛 伦兹力，A错误、D正确；尽管电场力对电荷可以做 功，但如果电荷在电场中不动或沿等势面移动时，电场 力不做功，B错误：洛伦兹力的方向与磁感线垂直，与 运动方向也垂直，C错误。 9.BC【解析】小球开始滑动时有Fu(mg-qvB)=ma, 随v增大，a增大，摩擦力fu(mg-qwB)减小；当v= mg时，a达到最大值，此时洛伦兹力等于mg,支 aB m 持力等于0，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持 力反向增大，此后滑动过程中有F。u(qvB-mg)=ma,随 )增大，a减小，摩擦力增大，当。mg时，4=0， ugB 此时达到平衡状态，速度不变，所以整个过程中，先增 大后不变；a先增大后减小，所以B、C正确，A、D错误。 o台V西 【解析】由带电液滴自由下落的过程机械能守恒可 知m2=mh,得=V2g幼①。 液滴进入电场、磁场和重力场的复合场中做匀速圆 周运动，说明液滴的重力与电场力是一对平衡力，相当 于液滴只受洛伦兹力作用，所以，mg=qE②，据牛顿