北京市2025-2026学年高二物理寒假作业系列（旧知重练）（十三）磁场对通电导线的作用力

北京市2025-2026学年度高二物理寒假作业系列 旧知重练（十三） 磁场对通电导线的作用力 作业时间： 月 日 （作业时长建议：45分钟） 一、知识回顾 1.定义：磁场对电流的 叫安培力。 2.安培力的大小计算 （1）当、垂直时， 。若与夹角为 ，则 （2）公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场。 3.安培力的方向 （1）判定：左手定则。 （2）安培力的方向特点：，，即垂直于和决定的平面 二、典型例题 例1、如图所示，金属棒两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由向的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为 。如果仅改变下列某一个条件， 角的相应变化情况是（ ） A.棒中的电流变大， 角变大 B.两悬线长度变短， 角变小 C.金属棒质量变大， 角变大 D.磁感应强度变大， 角变小 导学追问： ①金属棒受几个力作用？请画出金属棒的受力分析图。 ②如何判断安培力的方向？ ③各个力之间的等量关系是什么？ 参考答案：A 三、强化提升 基础篇 1.如图所示，水平放置的U形导线框中接有电源，电流为I，导线框垂直于匀强磁场放置，磁感应强度大小为B，导线框间距为d。一导体棒与竖直虚线成θ角放置，则导体棒所受安培力的大小和方向分别为(　　) A.BId，方向水平向右 B.，方向水平向右 C.BId sin θ，方向垂直导体棒向左 D.，方向垂直导体棒向右 2.有一边长为l的正三角形线框 abc悬挂在弹簧测力计下面，线框中通有 cbac方向的恒定电流I，直线MN是匀强磁场的边界线，磁场方向垂直于△abc所在平面向里。平衡时，弹簧测力计的读数为F；若将线圈上提，让线圈上部分露出磁场，其他条件都不改变，再次平衡时，磁场边界线MN刚好过 ab和 ac边的中点，这种情况下，弹簧测力计的读数为3F，则匀强磁场的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 3. 2025年蛇年春晚的舞台上，机器人的表演赢得观众的喜爱，引起了高中生学习电磁学的热情。机器人中有很多电动机，电动机的基本原理就是磁场对通电导线有作用力。比如，如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，若给直导线通以向左的电流，导线受到的磁场力方向为（　　） A.水平向左 B.水平向右 C.竖直向上 D.竖直向下 4.如图所示，用两根不可伸长的绝缘细绳将一段质量为m的铜质导体竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，导体的长度均为L，且。现给导体通以方向从c到a、大小为I的电流，则（　　） A.通电后两绳拉力变小 B.通电后两根细绳偏离竖直方向 C.导体所受安培力大小为 D.导体所受安培力大小为 5.在如图所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是（   ） A. B. C. D. 6.如图所示，与电源、电阻箱连接的水平导轨固定在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.2T、方向与导轨所在平面的夹角为θ。质量为0.05kg的金属杆垂直于导轨和磁场放置，金属杆接入电路中的长度为0.5m。已知电源的电动势为6V，内阻为0.4Ω，金属杆与水平导轨间的动摩擦因数为0.5且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sinθ=0.6，取重力加速度大小g=10m/s2，不计金属杆和导轨的电阻。若金属杆始终静止，则电阻箱接入电路的最小阻值为（ ） A.1Ω B.1.5Ω C.2Ω D.4Ω 7.《大国重器》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示，管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平，某时刻B、C中电流方向垂直于纸面向外、A中电流方向垂直于纸面向里，A、B、C中电流大小均为，则（　　） A.A、C输电线缆相互吸引 B.输电线缆B所受安培力方向指向O点 C.输电线缆A、B、C在正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向右 D.输电线缆A、B、C在B、C连线中点处的磁感应强度方向由B指向C 提高篇 8.如图甲是磁电式电流表的结构，其内部极靴与铁质圆柱间的磁场分布如图乙所示。下列关于磁电式电流表的说法正确的是（　　） A.铁质圆柱中的磁感线相交于圆柱中心 B.极靴与铁质圆柱间的磁场为匀强磁场 C.当线圈位置和电流方向如图乙所示时，线圈将逆时针偏转 D.通过恒定电流时，线圈在磁场中不同位置时受到的安培力大小相等 9.两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动或平动。它们通以图示方向的直流电流时，CD导线将（　　） A.逆时针方向转动，同时靠近导线AB B.顺时针方向转动，同时靠近导线AB C.逆时针方向转动，同时离开导线AB D.顺时针方向转动，同时离开导线AB 10.电磁灭火弹为高层建筑和森林灭火等提供有力保障，其简化模型如图所示，线圈与灭火弹加速装置绝缘并固定，可在水平导轨上无摩擦滑动的距离为s=2m，线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B=0.1T，恒流源与线圈连接。已知线圈匝数n=500匝，每匝周长L=1m，灭火弹的质量（含线圈）m=10kg，为了实现发射速度达到v=200m/s，不计空气阻力，恒流源应提供的电流I为（　　） A.4000A B.2000A C.200A D.20A 11.如图所示，一根可以自由转动的直导线ab平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的正上方，则直导线ab通以由a到b的电流后，运动情况为（　　） A.从上向下看顺时针转动并远离螺线管 B.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 12.一个可以自由运动的线圈和一个固定的线圈互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通过如图所示的电流时，从左向右看，则线圈将（　　）。 A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.向纸面内平动 13.今年4月《央视军事》报道，处于世界领先技术的国产电磁炮能在100公里外打穿8厘米的钢板。电磁炮是一种利用电磁发射技术工作的先进动能发射武器，其工作原理可简化如图所示，水平面上放置两根间距为d、长度为L的平行导轨，导轨上放有质量为m的炮弹，通上电流后，炮弹在安培力的作用下沿导轨水平加速运动。设炮弹与导轨间的弹力沿竖直方向，导轨间的磁感应强度为B，方向垂直导轨平面，不计空气阻力，已知重力加速度大小为g。当通上电流I时（不考虑电流对磁场的影响），炮弹恰好做匀速直线运动。求： （1）炮弹受到安培力的大小； （2）炮弹与导轨间的动摩擦因数； （3）若将电流增大一倍，求静止的炮弹可在导轨上获得的最大速度的大小。 14.如图所示，水平导轨间距为，导轨电阻忽略不计。导体棒垂直导轨放置，质量，电阻，与导轨接触良好。电源电动势，内阻，电阻。外加匀强磁场的磁感应强度，方向垂直于，与导轨平面成。与导轨间动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），不计其余摩擦。细绳垂直于且沿水平方向跨过一轻质定滑轮悬挂一重物。重力加速度，处于静止状态。已知，。求： （1）受到的安培力大小； （2）重物重力的取值范围； （3）若重物重力，由静止释放重物的瞬间金属棒加速度大小为多少。 15.如图所示，两光滑平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。现把一个质量的导体棒ab垂直放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为时，导体棒恰好静止，g取。已知，，求：（1）磁场的磁感应强度为多大？ （2）若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多少？ 参考答案 答案 1.D 2.D 3.D 4.D 5.B 6.C 7.D 8.D 9.A 10.B 11.D 12.B 13.（1） （2）. （3）. 14.（1）12N （2） （3） 15.（1）；（2），沿斜面向下 学科网（北京）股份有限公司 $