第1章 1 磁场对通电导线的作用力-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步新课程学习指导(人教版)

[练案 练案[1] 基础巩固练 1.B安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直， 通电导线受安培力时，力F与磁场方向和电流I的方向都是 垂直的，但B与I可以垂直，也可以不垂直，故A、C、D错误，B 正确。 2.D根据安培定则可知，环形电流产生的磁场方向沿轴线的方 向，此时通电直导线的电流方向与磁场方向相同，即B平行于 1,所以通电直导线不受安培力的作用，即F=0。故选D。 3.C由安培定则可知，B在A处产生的磁场方向垂直纸面向 里，根据左手定则可知，F。的方向向左，如图甲所示，A错误， C正确：由安培定则可知，A在B处产生的磁场方向垂直纸面 向里，根据左手定则可知，F。的方向向右，如图乙所示，B、D 错误。 B A B + F× + + 4.如图所示。 (1) (2) (3) (4) 解析：(1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安 培力方向如图甲所示。 甲 (2)中条形磁铁的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A 受到的安培力的方向如图乙所示。 (3)中由安培定则可判断出电流A处磁场方向垂直纸面向 外，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示。 丙 -22 部分] (4)中由安培定则可判断出电流A处磁场方向水平向左，由 左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示。 5.AB由公式F=IIBsin0知，当增大电流时，可增大通电导线 所受的安培力，故A正确；由公式F=IIBsin0知，当增加直导 线的长度时，可增大通电导线所受的安培力，故B正确；当使 导线在纸面内顺时针转30°时，导线沿垂直磁场方向投影长度 为零，则所受安培力为零，故C错误：当使导线在纸面内顺时 针转45°时，导线沿垂直磁场方向投影长度缩短，则所受安培 力变小，故D错误。 6.D导线在磁场内有效长度为2lsin30°=l,故该V形通电导 线受到安培力大小为F=B1·2lsim30°=Bll,由左手定则可得 方向向上，故D正确。 7.D根据左手定则可知ab边受到的安培力向左，A错误；ac边 受到的安培力Fe=BlLc,ab边受到的安培力F=BILh,因 为Lc>Lb,故ac边受到的安培力大于ab边受到的安培力，B 错误；根据安培力大小的计算公式可知，线框三边受到的安培 力的大小与三边长度成正比，又根据左手定则可知线框三边 受到的安培力的方向，易知线框三边受到的安培力构成一个 三角形，因此整个线框所受的安培力的合力为零，故ab边与 bc边受到的安培力的合力大小等于ac边受到的安培力大小， 方向相反，C错误，D正确。 8.ABD螺旋弹簧形变产生的阻碍效果与线圈受到的安培力的 转动效果方向相反，线圈才能停止转动，使指针稳定；电流表 内磁场是均匀辐射磁场，在线圈转动的范围内，不管线圈转到 什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈所在各处的磁感应 强度大小相等，但方向不同，所以安培力大小与电流大小有关 而与所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针转过的角度 越大，则A、B、D正确，C错误。 综合提升练 9.BD根据左手定则可知，通电后半圆环AB受到的安培力竖 直向下，根据受力分析可知，通电后两绳拉力变大，故A错误， B正确；半圆环AB所受安培力的等效长度为直径AB,则安培 力大小为F=BI·2r=2Br,故C错误，D正确。故选BD。 10.BD若a接正极，b接负极，由安培定则（右手螺旋定则）知 电磁铁上下两磁极间磁场方向向上；若e接正极，f接负极， 由左手定则知L受到的安培力向左；若e接负极，f接正极，L 受到的安培力向右，选项A错误，选项B正确；同理，若a接 负极，b接正极，磁场方向向下；e接正极，f接负极，L所受的 安培力向右；e接负极，f接正极，L所受的安培力向左，选项 C错误，选项D正确。 11.AC由图1可知，a、b两根导线通入的电流方向相同，因此 a、b两根导线相互吸引，故A正确：根据异向电流相互排斥， 知a、b两根导线对c的安培力均为排斥力，且I=lIb,则a、b 两根导线对c的安培力大小相等，结合力的合成法可知，a、b 两根导线对c的安培力方向竖直向上，故B错误；如图1所 示为右侧视图，b、c两根导线对a的安培力分别为吸引力和 排斥力，根据1.=2弘，B=k,F=B1.L,可得：P=2F,则 有sin0=F 2=f迪-)，解得0=30°，所以b,c两根导线对a的安 培力方向竖直向下，故C正确：根据安培定则，三根通电导线 在三角形中心处的磁感应强度如图2所示，可知三根导线在 图中三角形中心处的磁感应强度不为零，故D错误。故 选AC。 c® B a0方--------⊙ 6 B F E ⊙ F 图1 图2 12.C导体棒ab和bc串联，通过的电流I相等，长度L和磁感 应强度B也相同，由F=BL知，两导体棒所受安培力大小相 等，即F=F=F,由左手定则和力的平行四边形定则可 知，导体棒ab和bc所受安培力的合力大小F=1.5F,方向 沿线框平面垂直ac向上，同理可知ad和dc两导体棒所受安 培力的合力大小F'=1.5F,方向沿线框平面垂直ac向上， 故线框所受安培力的合力大小为3F,选项C正确。 13.CD秤盘和线圈向上恢复到未放重物时的位置并静止，说 明安培力的方向向上，由左手定则可判断出电流的方向是逆 时针方向（从上向下看），电流由C流出，由D流入，故A、B 错误；两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,线 圈匝数为N,左、右两侧受到的安培力相等，得Mg=2NILB, 所以M=2LB,在其他条件都不变的情况下，当N增大时。 g M也随之增大，所以增加线圈的匝数，可以扩大电子天平的 量程，故C、D正确。 练案[2] 基础巩固练 1.B根据电势的高低可知电流由边缘流向中心，器皿所在处的 磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆 时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误，B正确；仅 调换N、S极位置或仅调换电源的正、负极位置，安培力方向改 变，液体旋转方向也随之改变，故C、D错误。 2.C当开关闭合后，弹簧中每一圈之间的电流都是同向的，互 相吸引，弹簧缩短，电路就断开，断开后电流消失，弹簧又伸长 接通电路…如此反复，弹簧上下跳动，故C项正确。 3.D直导线通电后，在它周围形成 以导线截面中心为圆心的圆形磁 B 场，如图中虚线所示。圆线圈就是M N 在该磁场中的通电导体，要受到安 培力的作用，安培力方向可由左手 定则判断出。把圆线圈沿MN分成上、下两部分，每部分又可 以看成无数段直线电流元，圆线圈下半部分各处受到的安培 力方向垂直纸面向外，上半部分各处受到的安培力方向垂直 纸面向里。因此圆线圈以MW为轴转动，故D项正确。 23 4.D由左手定则判断安培力方向向左，根据平衡条件可得BL =mg,解得B=0.25T,故选项D正确，A、B、C错误。 5.BC从a端截面分析，当磁场方向为竖直方向时，只有受力分 析如图1时，才能受力平衡，以竖直方向的磁场方向为竖直 向上，且满足Bl=mgtan0,解得B=mgtan9,故A错误，B正 确；从α端截面分析，当磁场方向平行悬线方向时，只有受力 分析如图2，即只有当磁场平行悬线向上时，才能受力平衡，即 F安=B肌=mgsin0,解得B=肾n0,故C正确，D错误。故 选BC。 B G 图1 mg 图2 6.C若磁场方向垂直于斜面向上，由左手定则知安培力平行于 斜面向下，导线不可能静止，故A错误；若磁场方向垂直于水 平面向上，由左手定则知安培力水平向右，导线不可能处于平 衡状态，故B错误：若磁场方向竖直向下，由左手定则知安培 力水平向左，根据平衡条件：mgtan a=Bl,得B=mgtan c,故 C正确；若磁场方向水平向右，受到竖直向下的安培力，故导 线不可能处于平衡状态，故D错误。故选C。 7.BElcos 0-gsin 0 m(R+r) 解析：画出题中装置的侧视图，导体棒受 F、 力分析如图所示，导体棒受重力mg、支持 ①∠F 力F、和安培力F,由牛顿第二定律得 Fcos0-mgsin0=ma,又F=B1l,I=∠0.mg Rp联立可得a BElcos 0 m(R+r) -gsin0。 综合提升练 8.A从图乙可以看出，当电流为1A时，物体开始有加速度，则 有BIL=mg,代人数据解得m=0.1kg;当电流为4A时，加速 度为3m/s2,设棒的质量为m',绳的拉力为Fr,有BlL-F,= m'a,Fn-mg=ma,联立解得m'=0.9kg。 9.D细杆开始运动时的加速度大小a BL=10m/s,故A错 m 误；金属细杆由M点运动至P点的过程，由动能定理得BL· (MN+0P)-mg·0N=2mr2,解得p=25mM,故B错 误；金属细杆运动到P点时向心加速度a,=P=20m/令，故 C错误；在P点，设每一条轨道对金属细杆的作用力大小为 FN,由牛顿第二定律得2F、-Bll=ma.,解得Fx=0.75N,故 D正确。 0练案[1] 第一章1.磁场对 基础巩固练 知识点一安培力的方向 1.关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强 度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列 说法正确的是 A.F、B、I三者必须保持相互垂直 B.F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直 C.B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直 D.I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直 2.一个环形电流的中心有一 根通电导线，如图所示。关 于通电直导线的受力情况 是 () A.受向左的磁场力 B.受向右的磁场力 C.受磁场力使直导线偏离圆环中心 D.不受磁场力 3.如图所示，两条平行直导线A和B 接电源 中通人方向相反的电流，A、B所受安 培力分别记为FA、FB,则 A.B在A处产生的磁场方向垂直纸 面向外 B.A在B处产生的磁场方向垂直纸 面向外 接电源 C.F、的方向向左 D.FB的方向向左 4.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。 ××× I☒A IO A S N ××× (1) (2) (3) (4) 知识点二 安培力的大小 5.（多选)如图所示，直导线处 于足够大的匀强磁场中，与 磁感线成0=30°角，导线中 130°.-- 通过的电流为1，为了增大导 线所受的安培力，可采取的办法是 通电导线的作用力 A.增大电流I B.增加直导线的长度 C.使导线在纸面内顺时针转30°角 D.使导线在纸面内顺时针转45°角 6.如图所示，长为2L的直导线折××× 成边长相等，夹角为60°的V×B× 形，并置于与其所在平面相垂×( 60°/ 直的匀强磁场中，磁感应强度×××× 为B,当在该导线中通以为I的电流时，关于V 形通电导线受到的安培力大小和方向，描述正 确的是 A.安培力大小为2BIL B.安培力大小为零 C.安培力方向顺时针方向 D.安培力方向竖直向上 7.(2025·重庆高二检测)如×。×××。× B 图所示，直角三角形闭合×x× 线框abc处于匀强磁场中，××0 Lacb=30°，磁场垂直线框xb×x× 平面向里，线框中通入顺 时针方向电流时，下列说法正确的是() A.ab边受到的安培力向右 B.ac边受到的安培力与ab边受到的安培力 大小相等 C.ab边与bc边受到的安培力的合力大于ac 边受到的安培力 D.整个线框所受的安培力的合力为零 知识点三磁电式电流表 8.(多选)下列关于磁电式电流表的说法中正确 的是 A.指针稳定后，螺旋弹簧形变产生的阻碍效 果与线圈受到的安培力的转动效果方向是 相反的 B.通电线圈中的电流越大，电流表指针的偏 转角度越大 C.在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀 强磁场 D.在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大 小与电流大小有关，与所处位置无关 33 综合提升练 9.（多选)(2024·福建卷)将半径为r的铜导线 半圆环AB用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂 于天花板上，AB置于垂直纸面向外的大小为 B的磁场中，现给导线通以自A到B大小为I 的电流，则 A.通电后两绳拉力变小 B.通电后两绳拉力变大 C.安培力为πB D.安培力为2B 10.（多选)图中装置可演示 磁场对通电导线的作 用。电磁铁上下两磁极 之间某一水平面内固定 两条平行金属导轨，L是 置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁 铁线圈两端a、b,导轨两端ef,分别接到两个 不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动，下 列说法正确的是 A.若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极， 则L向右滑动 B.若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极， 则L向右滑动 C.若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极 则L向左滑动 D.若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极， 则L向左滑动 11.（多选)(2025·广东广 州市高二期末)超远距 离输电通常采用特高压 直流输电的方式，某段 直流输电线路中三根水平导线a、b、c平行且 间距相等，其中a、b导线位于同一水平面内， 通入的电流大小为1。=21。=21，方向如图所 示。已知通电直导线周围磁感应强度B= 134 k(r为磁场中某点到直导线的距离，k为常 数)，下列说法正确的是 ( ) A.a、b两根导线相互吸引 B.a、b两根导线对c的安培力方向竖直向下 C.b、c两根导线对a的安培力方向竖直向下 D.三根导线在图中三角形中心处的磁感应 强度为零 2.如图所示，菱形线框abcd× 由四根完全相同的导体 棒连接而成，固定在匀强 磁场中，线框所在平面与 磁场方向垂直，现将直流 E 电源E连接在菱形线框的a、c两点之间，此 时导体棒ab所受安培力大小为F,若每根导 体棒的长度均为L,a、c两点间的距离为 1.5L,则菱形线框abcd所受安培力的大小为 A.F B.2F C.3F D.4F 3.（多选)如图是电子天平的原理简略示意图。 秤盘上不放重物时弹簧处于压缩状态，弹簧 的长度为1，此时外界通入线圈中的电流为 0;重物放在秤盘上后，在安培力作用下弹簧 长度恢复为1，可认为此时外界通入线圈的电 流为I,数据处理系统可以根据I的大小计算 出托盘上物体的质量M。已知线圈的匝数为 N,磁极宽度为L,两极间的磁感应强度为B, 重力加速度为g,则以下说法正确的是 秤盘 弹簧 -骨架 线圈 A.电流从C端流入线圈，从D端流出 B.线圈所受的安培力方向向下 C.重物质量为M=2NMLB g D.在其他条件都不变的情况下，增加线圈的 匝数，可以扩大电子天平的量程