第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力-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(人教版)

题组1　安培力的方向 1．(2024·云南玉溪期末)如图所示，水平悬挂的直导体棒ab中通有从a到b的恒定电流，若使悬挂ab棒的细线弹力为零，则在该空间上所加磁场为(　　) A．水平向右的匀强磁场 B．水平向左的匀强磁场 C．垂直于纸面向里的匀强磁场 D．垂直于纸面向外的匀强磁场 解析：选C。若使悬挂ab棒的细线弹力为零，则只需ab棒受向上的安培力，因电流方向从a到b，根据左手定则可得匀强磁场方向垂直于纸面向里。 2．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、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。 3．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所受安培力都向左，所以abcd受到的合力向左。 4.如图，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，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，其受力方向为水平向左 解析：选C。根据安培定则可以判断出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，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，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 5.(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。 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”型导线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.(多选)通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，电流方向均如图所示，ab边与MN平行。关于MN产生的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是(　　) A．线框有两条边所受的安培力方向相同 B．线框有两条边所受的安培力大小相等 C．线框所受的安培力的合力为零 D．线框所受的安培力的合力方向向右 解析：选BD。通电直导线周围的磁场不是匀强磁场，离电流越远处磁场越弱，磁感线是以通电直导线为中心的同心圆，判断电流的磁场方向用安培定则，判断安培力方向用左手定则。由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，bc边、ad边处于非匀强磁场中，但由于对应位置的磁感应强度相同，由F＝IlB及左手定则可判断出bc边和ad边所受安培力大小相等、方向相反；ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd，因为ab边所处位置的磁场较强，cd边所处位置的磁场较弱，故Fab＞Fcd，则线框所受安培力的合力方向向右。 题组3　磁电式电流表 9．(多选)电流表的灵敏度，是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小。偏角越大，灵敏度越高。下列方法可提高磁电式电流表灵敏度的是(　　) A．增强永久磁铁的磁性 B．增大螺旋弹簧的劲度系数 C．增大线圈的面积 D．增加线圈的匝数 解析：选ACD。通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同的电流时，让指针的偏转角度增大，所以要减小螺旋弹簧的劲度系数，或使安培力变大(增强永久磁铁的磁性、增大线圈的面积或增加线圈的匝数)，A、C、D正确。 10．(2024·广东两阳中学校考)将一节五号干电池的负极放在强磁铁上，强磁铁产生磁场的磁感线如图所示。将一矩形金属框与该电池组成闭合回路，在安培力作用下，线框发生转动，这样就构成一台简易“电动机”，下列说法正确的是(　　) A.图中强磁铁下端为N极 B．从上向下看，图中金属框将逆时针转动 C．调转磁极，再次接入后金属框将反向转动 D．电池消耗的电能全部转化为金属框的动能 解析：选C。根据磁场的磁感线分布可知强磁铁下端为S极，A错误；由于金属框下方的磁感应强度比上方的大，研究金属框下方的受力情况，根据左手定则可知从上向下看，题图中金属框将顺时针转动，B错误；调转磁极，安培力方向将反向，故再次接入后金属框将反向转动，C正确；电池消耗的电能一部分转化为金属框的动能，一部分转化为内能，D错误。 11．(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，有效长度最短的是C，则题图C受安培力最小，故C正确。 12．(2023·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少，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。 13．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。 学科网（北京）股份有限公司 $