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

1.1 磁场对通电导线的作用 一、单选题 1．如图所示，足够长直导线a中通有竖直向上的电流，另有一圆形导线b中通有顺时针方向的电流。建立坐标系，使导线a与y轴重合，导线b的圆心与坐标原点O重合，关于导线a、b之间作用力的方向，下列说法正确的是（　　） A．导线b整体所受导线a的作用力为0 B．导线b整体所受导线a的作用力沿y轴正向 C．导线b整体所受导线a的作用力沿x轴负向 D．导线b整体所受导线a的作用力沿x轴正向 2．如图所示，一根通电导线弯折后固定在匀强磁场中，bc与磁感线垂直，则导线ab、bc所受安培力大小之比及方向为（　　） A．  相同 B．  相反 C．  相同 D．   相反 3．如图，电源、导线、水平导轨和金属杆ab组成一闭合回路，回路中的电流为I，回路处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面夹角为θ斜向下并垂直于金属杆ab，金属杆ab连入电路中的长度为L，金属杆ab静止于水平导轨上。则金属杆ab受到的安培力大小为（　　） A．ILBcosθ B．ILBsinθ C．ILB D．ILBtanθ 4．如图，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，平衡时两细线与竖直方向夹角均为。则（　　） A．两细线等长变短，角变小 B．棒中的电流变大，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 5．如图所示，两根长直平行导线、，分别通以大小为和的同向电流，两导线所在的平面内有一点到两导线的距离相等。下列说法正确的是（　　） A．导线受到导线的作用力为相互吸引的作用 B．若仅使导线电流加倍，则其受到的安培力不变 C．移走导线前后，点的磁感应强度方向不会改变 D．在两导线所在平面外的有限空间内，存在磁感应强度为零的位置 6．如图，两根相互平行的长直导线与一个圆形线圈固定在同一平面内，圆形线圈的圆心到两导线的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流、，且。当圆形线圈中通有顺时针方向的电流时，下列说法不正确的是（　　） A．圆形线圈所受安培力的方向水平向右 B．若圆形线圈中电流变为逆时针，安培力方向不变 C．圆形线圈上半圆所受安培力等于下半圆所受安培力 D．若仅增大，但始终满足，圆形线圈所受安培力一定减小 7．如图所示，水平面上有三根平行通电直导线甲、乙、丙垂直纸面放置，足够长的甲、丙通以垂直纸面向里的电流，长度为的乙通以垂直纸面向外的电流，甲、乙的间距为，乙、丙的间距为，已知通电直导线在周围产生磁场的磁感应强度（为已知常数，为距导线的距离），下列说法正确的是（　　） A．导线乙受到的安培力向右 B．导线乙受到的安培力向下 C．导线乙受到的安培力大小为 D．导线乙受到的安培力大于 二、多选题 8．匀强磁场磁感应强度大小为、方向竖直向上，将一个四分之三正方形导体框固定在图示位置。在导体框中通以方向从的恒定电流，将磁场绕轴沿顺时针方向（从左侧看）缓慢旋转的过程中，下列说法不正确的是（　　） A．导体框受到的安培力的大小始终不变 B．导体框受到的安培力的大小先增大后变小 C．在磁场方向旋转的过程中，导体框受到安培力的方向始终垂直纸面向外 D．当磁场方向旋转时，导体框受到安培力的方向垂直纸面向里 9．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，接电源负极；沿边缘内壁放一个半径与玻璃皿内径相当的圆环形电极，接电源正极。然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在蹄形磁铁的磁场中（如图），液体就会旋转起来。下列说法不正确的是（   ） A．导电液体之所以会旋转，是因为发生了电磁感应现象 B．俯视发现液体顺时针旋转，说明蹄形磁铁下端是S极，上端是N极 C．俯视发现液体顺时针旋转，说明蹄形磁铁下端是N极，上端是S极 D．液体转后，可以用欧姆定律计算导电液体的电阻 10．如图所示，宽为的平行光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角，导轨的一端与电动势为（未知）、内阻的直流电源相连接，空间分布着磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场。一质量为的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，已知金属杆接入电路的有效电阻，导轨电阻不计，取，，，则下列说法不正确的是（　　） A．电源的电动势 B．电源的电动势 C．若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆保持静止，磁感应强度的最小值B1=0.29T D．若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆保持静止，磁感应强度方向不能调整为水平方向 三、实验题 11．按照如图所示进行实验。 (1)仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？ (2)仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ (3)仔细分析实验现象，结合课本说明用 定则判定安培力的方向。 12．如图所示为“探究磁场对通电导线的作用”的部分实验装置，通电导线与磁场方向垂直。请根据下面的实验操作按要求填空。 (1)如图所示分别接通“1、4”和“2、3”，发现导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与 有关。 (2)只上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向 （选填“改变”或“不改变”）。 四、解答题 13．磁场中放置一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5A，导线长1cm，受到的安培力为。求： (1)这个位置的磁感应强度B； (2)如果把通电导线中的电流增大到5A，此时直导线受到的安培力F。 14．2025年11月14日，全球首艘电磁弹射两栖攻击舰“四川舰”正式启航。电磁弹射简化模型图如图所示，有一质量为、长度为的金属棒，垂直放置在足够长的水平固定导轨上，导轨处在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。闭合开关，电源控制回路电流大小恒为，金属棒由静止做匀加速运动至达到“弹射”速度，即完成“弹射”。金属棒始终与导轨接触良好，不计一切摩擦。求： (1)金属棒由静止匀加速到“弹射”速度的时间； (2)金属棒由静止匀加速到“弹射”速度一半的过程中流过金属棒的电荷量。 15．如图所示，两光滑平行金属导轨、间距为，导轨平面与绝缘水平面间的夹角为，导体棒水平放在导轨上，与导轨垂直并接触良好。整个装置处在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直两导轨所在的平面向上。若将一电动势为、内阻为的电源接在、间，导体棒恰能静止在导轨上。已知导体棒接入电路中的电阻为，两导轨电阻不计，重力加速度为。 (1)判断导体棒中的电流方向； (2)求导体棒受到的安培力的大小； (3)求导体棒的质量。 试卷第6页，共7页 试卷第6页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 1.1 磁场对通电导线的作用参考答案 1．D 【详解】根据右手安培定则可知导线a电流产生的磁场在y轴右侧向里，左侧向右。越靠近a导线的地方，磁场越大，导线b分成多个电流元，部分电流元受到的安培力方向如图 箭头长短表示了力的大小，箭头方向表示力的方向，对称性可知，导线b整体所受导线a的作用力沿y轴方向抵消为0，总的安培力方向只有沿x轴正方向的分量。 故选D。 2．D 【详解】由图可知导线ab垂直于磁感线方向的长度与导线bc的长度相等，两条导线电流大小相等方向相反。由可知导线ab、bc所受安培力大小之比为，由左手定则可知两条导线所受安培力方向相反。 故选D。 3．C 【详解】磁场方向与电流方向垂直，则安培力大小为 故选C。 4．C 【详解】对金属棒受力分析，如图所示 设棒长为，根据受力平衡可得 A．两细线等长变短，则不变，角保持不变，A错误； B．棒中的电流变大，则变大，角变大，B错误； C．金属棒质量变大，则变小，角变大，C正确； D．磁感应强度变大，则变大，角变大，D错误。 故选C。 5．A 【详解】A．两根长直平行导线、通以同向电流时，根据安培定则和左手定则判断可知，两导线表现为相互吸引的作用，故A正确； B．若仅使导线电流加倍，而导线b在导线a处产生的磁感应强度不变，导线长度也不变，由可得，其受到的安培力也加倍，故B错误； C．根据安培定则，a、b中的电流在P点产生的磁感应强度方向相反，移走导线b前，b的电流较大，则P点磁场方向与b产生磁场方向相同，垂直纸面向里，移走b后，导线a在P点产生的磁场方向垂直纸面向外，所以移走导线前后，点的磁感应强度方向会改变，故C错误； D．因直线电流产生的磁场的磁感线是以直线电流为圆心的同心圆，故在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D错误。 故选A。 6．B 【详解】A．根据“同向相吸，异向相斥”，因每条直导线相对于圆形线圈较近的部分都是异向电流，则每条直导线对线圈都是排斥力，因可知，左侧直导线对线圈向右的排斥力更大，可知圆形线圈所受安培力的方向水平向右，A正确； B．若圆形线圈中电流变为逆时针，则每条直导线相对于圆形线圈较近的部分都是同向电流，则每条直导线对线圈都是吸引力，因可知，左侧直导线对线圈向右的吸引力更大，可知圆形线圈所受安培力的方向水平向左，即安培力方向改变，B错误； C．由对称性可知，圆形线圈上半圆所受安培力等于下半圆所受安培力，C正确； D．由A的分析可知，若仅增大，但始终满足，两直导线的电流大小之差减小，左右两侧直导线对圆形线圈的安培力之差减小，即圆形线圈所受安培力一定减小，D正确。 故选B。 7．A 【详解】AB．由安培定则可知导线甲在导线乙的位置产生磁感应强度 方向竖直向下，导线丙在导线乙的位置产生磁感应强度 方向竖直向上，导线乙处的合磁感应强度 方向竖直向下，由左手定则可知导线乙受到的安培力水平向右，故A正确，B错误； CD．导线乙受到的安培力大小，故CD错误。 故选A。 8．BC 【详解】AB.根据安培力公式，只有最上边导体受到安培力，且转动过程中导体棒与磁场始终垂直，所以安培力的大小始终不变，故A正确，B错误； CD.由左手定则易知，导体框ab受到安培力的方向先垂直纸面向外，后转动到垂直纸面向里，故C错误，D正确。 故BC。 9．ACD 【详解】A．给电极通上电流后，电极正接线柱与负接线柱之间的导电液体形成“通电导体”，当加上竖直方向的磁场时，“通电导体”在安培力的作用下发生转动，因此导电液体之所以会旋转，是因为导电液体受到安培力作用，故A错误； BC．给电极通上电流后，电极正接线柱与负接线柱之间的导电液体形成"通电导体"，电流方向由容器边缘指向圆心，俯视发现液体顺时针旋转，根据左手定则可知磁场方向竖直向下，说明蹄形磁铁下端是S极，上端是N极，故C错误、B正确； D．液体旋转后，正负电极之间的导电液体切割磁感线运动产生感应电动势，因此不能利用电压与电流的比值求解导电液体的电阻，故D错误。 故选ACD。 10．ACD 【详解】AB．对金属杆受力分析，根据共点力平衡条件可得安培力 根据安培力 又因为 联立，解得，故A错误，B正确； C．当安培力沿斜面向上时，即磁感应强度的方向垂直于导轨平面向上时，安培力最小，磁感应强度最小，则 解得，故C错误； D．当磁感应强度方向调整为水平向左，根据左手定则可知，此时金属杆受到的安培力方向竖直向上，当安培力与重力恰好等大反向时，金属杆保持静止，即若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆保持静止，磁感应强度方向可以调整为水平方向，故D错误。 故选ACD。 11．(1)发生改变 (2)发生改变 (3)左手 【详解】（1）仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，根据左手定则可知，导线受力的方向发生改变。 （2）仅改变导线中电流的方向，根据左手定则可知，导线受力的方向发生改变。 （3）仔细分析实验现象，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则，即用左手定则判定安培力的方向。 12．(1)导线在磁场中的长度 (2)改变 【详解】（1）分别接通“1、4”和“2、3”，则磁场中的通电导线的长度不同，实验中观察到导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与导线在磁场中的长度有关。 （2）安培力的方向是由磁感应强度的方向和电流方向共同决定的，故只上下交换磁极的位置以改变磁场方向，则导线受力的方向将发生改变。 13．(1)2T (2)0.1N 【详解】（1）根据 其中L=1cm=0.01m，代入数据解得 （2）根据 其中，代入数据解得 14．(1) (2) 【详解】（1）设金属棒在水平方向匀加速运动的加速度为，由静止匀加速到“弹射”速度的时间为，则， 解得 （2）设金属棒由静止匀加速到“弹射”速度一半的时间为，流过金属棒的电荷量为，则， 解得 15．(1)由b流向a (2) (3) 【详解】（1）对导体棒受力分析，导体棒受竖直向下的重力，垂直于导轨平面向上的支持力和沿导轨平面向上的安培力，根据左手定则可知，导体棒中的电流方向由b流向a； （2）根据安培力的计算公式可得， 所以 （3）根据平衡条件可得 联立解得 2 学科网（北京）股份有限公司 $