第1章 第1节 第2课时 通电导线在磁场中的平衡与运动-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

第2课时 通电导线在磁 白题 题型1通电导体在磁场中的运动 1.*(2024·湖南邵阳期末)如图所示，在条 形磁体的右侧放置一个可以自由运动的矩形 通电线圈abdc,线圈最初与条形磁体处于同 一平面内，ac边、bd边与条形磁体的方向平 行，且ac边、bd边中点的连线过条形磁体的 中心.通以顺时针方向的电流后，该线圈的 运动情况为 A.ab边转向纸内，同时靠近 磁体 B.ab边转向纸外，同时远离 磁体 C.ab边转向纸内，同时远离磁体 D.ab边转向纸外，同时靠近磁体 2.*(2025·浙江杭州联考)电磁炮是利用电 磁发射技术制成的新型武器，如图所示为电 磁炮的原理结构示意图.若某水平发射轨道长 7.5m,宽1.5m,发射的炮弹质量为50g,炮弹 被发射时从轨道左端由静止开始加速.当电路 中的电流恒为20A,轨道间匀强磁场B=1.0× 103T时，不计空气及摩擦阻力.下列说法正确 的是 电流方向 一发射方向 平行轨道 电流房询 A.磁场方向为竖直向下 B.炮弹的加速度大小为3×10m/s2 C.炮弹在轨道中加速的时间为5×10-3s D.炮弹发射过程中安培力的最大功率为4.5× 108W 题型2通电导体在磁场中的平衡 3.**(2025·山东名校联盟期 中)如图所示，空间存在着垂直 /31 于导轨平面向下的匀强磁场 磁感应强度大小为0.5T.宽为1m的平行金 选择性必修第二册黑 场中的平衡与运动 限时：15min 属导轨与水平面成37°角，质量为0.5kg、长为 1m的金属杆ab水平放置在导轨上，杆中通 有恒定电流1时能静止在导轨上.已知杆与导 轨间的动摩擦因数为u=0.5,重力加速度大 小g取10m/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8，则 下列说法正确的是 ) A.金属杆中的电流方向一定为b→a B.金属杆中的电流方向可能为b→a C.金属杆中电流的最大值为=5A D.金属杆中电流的最小值为I=2A *(2025·辽宁朝阳期中)如图所示，用两 根等长的轻细金属丝将质量为m、长为l的金 属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内.当 棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖 直方向0角，处于平衡状态.为了使棒平衡在 该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的 大小、方向为 ) mgtane d A. ,竖直向上 L mgtan 6 B ,竖直向下 L C. mgsin 6 ,平行悬线向下 D.mgsin 0 D,平行悬线向上 如图所示，圆形硬质金属×× h 导线M-a-N-b-M固定于水平××。 桌面上，导线平面与匀强磁场 方向垂直，圆弧MaW的长度为 ×M米 xa 圆周长的}，触头M,w与直流 电源两端相接.已知圆弧导线MaN受到的安 培力大小为2F,则圆弧导线MbN因为安培力 作用而受到的附加张力大小为 ) FB.2。 32 6 2r C.R 3 2 D.2-F 题004 黑题 应用提优 限时：20min 1.*（2025·四川成都开学考)用一根硬导线弯 阻与长度成正比，总电阻均为R,与电源连接处 成如图1形状的线圈，该线圈是由两个形状和大 靠得很近但彼此绝缘，不计电路其余部分的电 小相同、但电流方向相反的平面回路组成的一个 阻，重力加速度为g.下列说法正确的是( 整体，线圈的端点A、B通过水银槽和固定支架相 连，这样，线圈既可通入电流，又可自由转动，被 称为无定向秤则通电后 ( A.当处于非匀强磁 场中，线圈可能会 A.磁场方向垂直斜面向上 转动 B.导体棒静止在导轨的不同位置时，电流保 B.当处于平行线圈平 持不变 面的匀强磁场中， C.导体棒静止在导轨的不同位置时，导轨对 线圈可能会转动 图1 图2 导体棒的作用力不同 C.当处于垂直线圈平面的匀强磁场中，线圈 D.匀强磁场的磁感应强度为B=mg5 可能会转动 EL D.将如图2那样的通电硬导线靠近该秤，线 压轴挑战 圈可能会转动 4.整(2025·山东名校 2.*质量均匀分布的直导体棒放置于四分之 统一调研)一根长度为 一的光滑圆弧轨道上，其截面如图所示.导体棒 L、质量为m、粗细可忽 777777777777 中通有大小为1的电流，空间存在磁感应强度 略的导体棒A,紧靠在一个足够长的绝缘半 大小为B的匀强磁场，磁场的方向竖直向上导 圆柱体底端静止，半圆柱体固定在水平面上， 体棒平衡时，导体棒与圆心的连线跟竖直方向 导体棒A与半圆柱体表面间的动摩擦因数为 的夹角为0(0<45)，轨道对导体棒的弹力为 “,其截面如图所示整个空间中加有沿半圆柱 F、下列说法正确的是 ( 体半径向内的辐向磁场，半圆柱体表面处磁 A.若仅将电流I缓慢增大，则0逐渐减小 感应强度大小均为B,在导体棒A B.若仅将电流I缓慢增大，则F、逐渐减小 中通入方向垂直纸面向外的变化 C.若0=30°，则1=3mg 3BL 电流，使导体棒A沿半圆柱体从底端缓慢向 D.若仅将磁场方向沿逆时针缓 上滑动，导体棒A跟圆心的连线与水平方向 慢转过90°时，则FN=0 的夹角用0表示.在导体棒A从底端运动到顶 3.*(2025·河北保定一模)如图甲所示，两根 端的过程中，下列说法正确的是 长为L夹角为60的光滑导轨M、N一端固定在 A.tan0=u时导体棒A所受的安培力最大 地面上，另一端与电动势为E的电源连接，两 B.导体棒A所受的摩擦力先增大后减小 根导轨形成倾角为30°的斜面，有匀强磁场垂 C.导体棒A所受重力与支持力的合力大小不变 直斜面.质量为m足够长的导体棒P平行于斜 D.导体棒A所受重力和安培力的合力与安 面底端放置，垂直斜面的视图如图乙所示，导体 培力方向的夹角变大 棒可静止在导轨的任意位置.已知两导轨的电 第-章黑白题005第2课时通电导线在磁场中的平衡与运动 白题基础过关 1.A2.C3.D 4.D解析：由F=BL,在I和l这两个量不变的情况下，要求 出最小的磁感应强度，则要求出最小的安培力，对金属棒受 力分析，金属棒受重力、悬线拉力和安培力，如图所示，由解 析图与平衡条件可知，当金属棒所受安培力与悬线的拉力垂 直时，安培力最小，则有磁场的磁感应强度最小，可得 F安=mgsi血0，联立可得B最水几=mgsin0,解得B小=mgsin9, 由左手定则可知，所需磁场的最小磁感应强度的方向平行悬 线向上，故D符合题意，ABC不符合题意故选D. F mg 5.B解析：圆弧MaN的长度为圆周长的 4,则有圆弧导线MN的长度为圆周 × E人 、0 长的子，因此圆孤导线MBN的电阻是×× x 圆弧导线MaN的3倍，圆弧导线MaN×M不×a× 海X 的电阻是圆弧导线MN的了，两电阻 并联，流经圆弧导线MaW和圆弧导线MbN的电流与电阻成 反比，如图，圆弧导线ME部分和NF部分受到安培力大小相 等，方向相反，互相抵消，因此圆弧导线MaN与圆弧导 线MbN受到安培力的等效长度相同，由安培力的表达式 F安=BIL,已知圆弧导线MaN受到安培力大小为2F,则圆弧 导线MbN受到的安培力大小是导线MaV的写，则有R,= 子，对金属导线受力分析，圆弧导线奶N受到两指的尉 张力与安培力平衡，由平衡条件可得F张= 2F 3c0s45°= ,ACD错误，B正确故选B. 3 黑题 应用提优 1.A 2.C解析：AB.对导体棒受力分析，导体棒受重力、支持力和 安培力，受力如图，若仅将电流「缓慢增大，安培力逐渐增 大，根据受力平衡和平行四边形定则可知0逐渐增大，F、逐 渐增大，故AB错误；C.若0=30°，则mgtan30°=BlL,得I= 5m,故C正确；D.由平衡条件可得，磁场竖直向上时 3BL BIL=ngtan0,又0<45°，故BIL<mg,若仅将磁场方向沿逆时 针缓慢转过90°时，安培力大小不变，方向竖直向上，因为 BIL<mg,故F、≠0，故D错误故选C. 选择性必修第二册 G 3.D解析：A.对导体棒进行受力分析，导体棒受到重力、导轨 的支持力以及安培力作用而能静止在导轨的任意位置，则安 培力必须沿斜面向上来平衡重力沿斜面向下的分力，根据左 手定则知，磁场方向垂直斜面向下，故A错误；B根据题意， 设导体棒静止在导轨上时，接触点以上部分导轨的长度为 ,根据欧姆定律，电流1三？一=2，L不同，电流不同， 2R L 故B错误；C.导体棒静止时，受到重力mg、导轨的支持力N 和安培力F,根据平衡条件，可知N=mgcos30°，则导轨对导 体棒的作用力，即支持力相同，与导体棒在导轨上的位置无 关，故C错误；D.根据B项分析有I=E=L R ,对导体 2 棒，根据平衡条件B队1=咖30，联立解得B=,故 D正确.故选D 压轴挑战 4.A解析：A导体棒在上升至某位置时的受力分析如图所 示，根据平衡条件可知FN=mgsin0,Fx=mgcos+f,其中导 体棒A所受摩擦力f=FN,解得导体棒A所受的安培力 F安=mg√1+wsin(0+p),其中sinp= 玩0在090范 1 围内增大，可知安培力先增大后减小，当0+φ=90°时，导体 棒A所受的安培力最大，此时sinp=cos0,解得tan0=u, 故A正确：B.在到达顶端前的过程中，0增大，根据前面的表 达式可知F、增大，f增大，故B错误：C.根据平衡条件可知， 重力与支持力的合力大小为F安f=mgcos0,随0增大而减 小，故C错误；D.令支持力和滑动摩擦力的合力方向与摩擦 力的方的失角为，则有四®-品女即支持方和 擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角始终不变，由于支持 力、摩擦力、重力与安培力四个力的合力为零，则重力、安培 力的合力与支持力、摩擦力的合力等大反向，摩擦力与安培 力位于同一直线上，则重力和安培力的合力方向与安培力的 方向的夹角始终不变，故D错误.故选A. AA 777777777777 0 第2节 磁场对运动电荷的作用力 白题基础过关 1.D2.A3.A4.B5.C6.D7.D8.C 9.C解析：判定通电直导线产生的环形磁场的方向应使用安 培定则，即四指的指向为磁场的方向，可知通电导线的位置 黑白题02