第1章 第1节 安培力-课后达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册教用Word(教科版)

本讲义聚焦安培力的方向判断与大小计算核心知识点，系统梳理从左手定则基础应用，到磁场叠加、有效长度分析，再到电磁推进舰艇、避雷针等实际情境的综合应用，构建递进式学习支架。 资料以2024年多地联考真题为载体，通过“海影号”舰艇推进、三角形线框受力等情境，强化运动与相互作用物理观念，培养科学推理与模型建构能力。课中辅助教师系统讲解，课后助力学生通过典型例题巩固知识，查漏补缺。

题组1　安培力的方向 1．(2024·安徽校联考)图甲为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。图乙为舰艇沿海平面的截面简化图，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使M、N间海水内电流方向为M→N，此时加一定方向的磁场，可使M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向左前进。关于所加磁场的方向，下列说法正确的是(　　) A．垂直于纸面向外　 B．垂直于纸面向里 C．水平向右 D．水平向左 解析：选A。海水中电流方向从M流向N，船向左运动，则船受到海水的作用力向左，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根据左手定则可知，磁场方向应为垂直于纸面向外，A正确。 2.(2024·淮安市高二期末)如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置靠近 ab 且相互绝缘。当线圈 abcd 通以逆时针电流时，线圈所受安培力的合力方向(　　) A．向左 B．向右 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里 解析：选A。根据安培定则可知，题图中直导线MN在右侧产生的磁场方向垂直于纸面向里，在左侧产生的磁场方向垂直于纸面向外，矩形线圈的bc边、ad边电流方向相反，故安培力等大反向；根据左手定则可知，ab、cd所受安培力方向都向左，所以abcd受到的合力方向向左。 3.(2024·四川成都期末)如图所示，两条垂直于纸面放置的直导线，通有大小相等、方向相同的电流。O为两导线连线的中点，P、Q为两导线连线中垂线上的两点，且OP＝OQ。下列说法正确的是(　　) A．O点的磁感应强度不为零 B．P、Q两点的磁感应强度方向相同 C．若在Q点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则其受力方向为Q→O D．若在P点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则其受力方向为水平向左 解析：选C。根据安培定则可以判断O点的磁感应强度为零，P点的磁感应强度方向水平向左，Q点的磁感应强度方向水平向右，故A、B错误；若在Q点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则根据左手定则得受力方向为Q→O，故C正确；若在P点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则根据左手定则得受力方向为P→O，故D错误。 题组2　安培力的大小 4.(2024·福建仙游县华侨中学期中)收音机上某一器件的工作原理如图所示，一段通电直导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由上而下。在导线以其中心点轴顺时针转动180°的过程中，导线受到的安培力(　　) A．大小不变，方向不变 B．大小由最大减小到零再增至最大，方向时刻改变 C．大小由最大减小到零再增至最大，方向不变 D．大小由最大减小到零再增至最大，方向由垂直于纸面向外变为垂直于纸面向内 解析：选D。初始位置，根据左手定则可知，导线受到的安培力垂直于纸面向外，此时电流方向与磁场方向垂直，安培力最大；当导线转动90°时，电流方向与磁场方向平行，受到的安培力为0；当导线转动180°时，根据左手定则可知，导线受到的安培力垂直于纸面向内，电流方向与磁场方向垂直，安培力最大；则转动180°的过程中导线受到的安培力大小由最大减小到零再增至最大，方向由垂直于纸面向外变为垂直于纸面向内。 5.如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于0，可以(　　) A．适当减小磁感应强度 B．使磁场反向 C．适当增大电流 D．使电流反向 解析：选C。首先对金属棒MN进行受力分析，金属棒MN受竖直向下的重力mg，受两根软导线竖直向上的拉力F和竖直向上的安培力。平衡时，2F＋IlB＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力IlB，所以可增大磁场的磁感应强度B或增大通过金属棒中的电流I，或二者同时增大。 6．(2024·四川绵阳南山中学期末)已知绵阳地磁场磁感应强度的水平分量为3.0×10－5 T，某大楼的顶部安装了高10 m的金属杆作为避雷针。假设某次雷雨天气中当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电，形成的瞬间放电电流为105 A，此时金属杆所受安培力的大小和方向分别为(　　) A．15 N、向东 B．15 N、向南 C．30 N、向西 D．30 N、向北 解析：选C。金属杆所受安培力的大小F＝BIL＝3×10－5×105×10 N＝30 N，地磁场水平分量向北，放电电流向上，根据左手定则判断出金属杆所受磁场力方向由东向西，故C正确，A、B、D错误。 7.(2024·河北邯郸联考)如图所示，“L”形导线abc固定并垂直于磁场放置在磁感应强度大小B＝1 T的匀强磁场中。已知ab＝bc＝l＝1 m，ab垂直于bc。导线通入的恒定电流I＝1 A时，导线abc受到的安培力大小为(　　) A．1 N B． N C．2 N D． N 解析：选B。导线的有效长度L有＝＝ m，则安培力大小F＝BIL有＝1×1× N＝ N。 8.(2024·江苏镇江统考期中)如图所示，a、b、c三根导体棒构成一等腰直角三角形线框，直角边长为L；磁感应强度为B的匀强磁场平行于三角形所在平面，且垂直于a棒，线框内通以电流为I的顺时针方向的电流，则(　　) A．a棒所受安培力方向垂直于纸面向里 B．c棒所受安培力大小为BIL C．a棒、b棒所受安培力合力大小为BIL D．整个导棒框架所受安培力大小为BIL 解析：选C。根据左手定则可知，a棒所受安培力方向垂直于纸面向外，故A错误；c棒电流与磁场方向的夹角为45°，根据安培力的定义，可得c棒所受安培力大小Fc＝BI·L sin 45°＝BIL，故B错误；由于电流的三边构成闭合的三角形，根据等效长度的特点可知，a棒、b棒所受安培力合力的大小等于c棒所受安培力的大小，方向相反，则整个导棒框架所受安培力大小为零，故C正确，D错误。 9.如图所示，三根互相平行的固定长直导线L1、L2和L3，其位置构成图示顶角为120°的等腰三角形。L2和L3中通有同向等大电流I，L1中通有反向电流I′。若导线间距离远大于导线直径，则(　　) A．L1受到的磁场作用力为零 B．L1受到的磁场作用力方向与L2、L3所在平面平行 C．L3中的电流反向、大小不变时，L1受到的磁场作用力大小变为原先的 D．L3中的电流反向、大小不变时，L1受到的磁场作用力大小变为原先的 倍 解析：选D。根据安培定则和左手定则可知，L1受到L2的安培力沿着L1、L2连线斜向上，L1受到L3的安培力沿着L1、L3连线斜向上，上述两个力在水平方向上的分量大小相等、方向相反，所以L1受到的磁场作用力的方向竖直向上，与L2、L3所在平面垂直，故A、B错误；设原先L1受到L2的安培力与L1受到L3的安培力大小均为F，两个力的合力大小F1＝2F cos 60°＝F，L3中的电流反向、大小不变时，L1受到L2和L3的安培力大小不变，仍均为F，但L1受到L3的安培力方向变为沿着L1、L3连线斜向下，所以此时两个力的合力大小F2＝2F cos 30°＝F＝F1，所以当L3中的电流反向、大小不变时，L1受到的磁场作用力大小变为原先的 倍，故C错误，D正确。 10.(2024·河北衡水阶段练)如图所示，边长为L的等边三角形线框ABC由相同的导体连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，将线框按如图所示方式接入电路，设导体AC受到的安培力大小为F，下列说法正确的是(　　) A．导体AB受到的安培力大小为F B．导体BC受到的安培力大小为F C．导体AB和导体BC受到的安培力的合力大小为F D．三角形线框ABC受到的安培力的合力大小为2F 解析：选C。导体AB、BC的总电阻是导体AC的2倍，所以导体AB、BC的电流是导体AC电流的一半，所以导体AB、BC所受的安培力都是F，故A、B错误；导体AB和导体BC受到的安培力的合力大小FABC＝2×F×cos 60°＝F，故C正确；三角形线框ABC受到的安培力的合力大小F合＝F＋FABC＝F，故D错误。 11.(2024·北京通州统考期末)矩形金属线圈abcd位于通电长直导线附近，通电长直导线中电流I的方向如图所示，线圈与导线在同一个平面内，线圈的ab、cd边与导线平行。在这个平面内，下列说法正确的是(　　) A．穿过线圈abcd的磁场方向垂直于纸面向外 B．若线圈远离导线，则穿过线圈的磁通量会增大 C．若通过直导线的电流增大，则穿过线圈的磁通量会增大 D．若线圈中也通有方向为a→b→c→d→a的电流，导线会吸引线圈 解析：选C。通电长直导线中电流I方向向上，根据右手螺旋定则可知穿过线圈abcd的磁场方向垂直于纸面向里，故A错误；若线圈远离导线，则线圈所处位置的磁场变弱，穿过线圈的磁通量会减小，故B错误；若通过直导线的电流增大，则电流周围的磁场变强，则穿过线圈的磁通量会增大，故C正确；若线圈中也通有方向为a→b→c→d→a的电流，导线ad与bc中电流方向相反，直导线周围磁场施加的安培力等大、反向，导线ab与直导线中的电流为反向电流会有相互排斥的安培力，距离近而力较大，导线cd与直导线中的电流为同向电流会有相互吸引的安培力，距离远而力较小，故合力为排斥力，导线会排斥线圈，故D错误。 12.(2024·重庆市育才中学期末)如图所示，三根长为L的通电直导线固定在等边三角形的三个顶点，导线A、B中的电流的方向垂直于纸面向里，导线C中的电流的方向垂直于纸面向外，电流大小均为I，其中导线A、B中的电流在导线C处产生的磁感应强度的大小均为B0，则导线C受到的安培力的大小和方向是(　　) A．B0IL，水平向左 B．B0IL，水平向右 C．B0IL，水平向左 D．B0IL，水平向右 解析：选B。导线A、B中的电流在导线C处产生的磁感应强度的大小均为B0，根据力的平行四边形定则，结合几何关系，可得导线C处磁感应强度方向为竖直向下，大小BC＝B0，再由左手定则可知，安培力方向水平向右，大小F＝B0IL。 13．(2024·江苏南京校考期末)等边三角形电阻丝与电源构成如图所示的电路，D、E分别是BC、AC的中点，当线圈处在同一匀强磁场的不同位置时，线圈所受安培力最小的是(　　) 解析：选C。四个电路中的电流I和磁场B都相同，根据F＝BIL可知，线圈所受安培力的大小主要取决于线圈在磁场中的有效长度；设三角形边长为a，则题图A中有效长度等于三角形的高，即LA＝a，题图B中有效长度等于ED的距离，即LB＝a，题图C中有效长度等于E点到AB的距离，即LC＝a，题图D中有效长度等于ED的距离，即LD＝a，即有效长度最短的是C，即题图C受安培力最小，故C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $