课时分层检测(1) 磁场对通电导线的作用力-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步辅导与测试(人教版)

班级 姓名 得分 课时分层检测（一） 磁场对通电导线的作用力 :5.如图所示，正方形线 ×a××b× …0 基础达标练。… 框abcd由四根相同 1.在下列四幅图中，正确标明通电直导线所受 的导体棒连接而成， 安培力F方向的是 固定于匀强磁场中， ×××× ×k ···B B 线框平面与磁场方向 B 垂直，线框顶点a、d 分别与直流电源（内阻不计）的负极和正极 A B 相接。若ab棒受到的安培力大小为F,则 2.如图，通电导线MN与 M ad棒受到的安培力 ) 单匝矩形线圈abcd共 A.大小为3F,方向向左 面，位置靠近ab且相互 B.大小为3F,方向向右 绝缘。当线圈abcd通以 C.大小为F,方向向右 逆时针方向的电流时，线 D.大小为F,方向向左 圈所受安培力的合力方 6.如图所示是磁电式电流表中的辐向磁场。 向 假设长方形线圈的匝数为n,垂直于纸面的 A.向左 B.向右 边长为L1,平行于纸面的边长为L2,线圈垂 C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里 直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大 3.重量相同、形状不同的导线中通有大小相等 小为B。当通入电流I,线圈以角速度ω绕 的电流，放在相同的磁场中，用细线悬吊着， 垂直纸面的中心轴OO转动到水平位置时， 在外力F作用下处于平衡状态。其中外力 下列判断正确的是 F最大的是 ( A.穿过线圈的磁通量为BL1L2 B.线圈左侧边所受的安培力方向竖直向上 C.线圈左侧边所受的安培力大小为nBIL1 D.线圈左侧边转动的线速度o= 2 …0 能力提升练0 4.已知某市区地 磁场的磁感应 南 北7.如图所示，一个边长为L的正 XD×XCX 强度水平分量 方形金属框竖直放置，各边电 ×××× 为B1,竖直分 阻相同，金属框放置在磁感应 量为B2,市区 B, 强度大小为B、方向垂直金属 + B 南北走向的街道有一小段长度为L的地下 框平面向里的匀强磁场中。 ×↑××1× 电缆，通有电流大小为I、方向自南向北的电： 若A、B两端与导线相连，由A到B通以如 流，则此时这段地下电缆受到地磁场对它的： 图所示方向的电流（由A点流入，从B点流 安培力大小和方向分别为 出)，流过AB边的电流为I,则金属框受到 A√B12十B2IL,方向水平向东 的安培力大小和方向分别为 ( ) B.B2L,方向水平向西 A.2BL,竖直向下 B.专BL,竖直向上 C.B1IL,方向竖直向上 D.√B12十B22IL,方向竖直向下 C.BIL,竖直向上 D专BL,竖直向下 127 班级 姓名 得分 8.如图所示，水平导轨 圈的电流为I,数据处理系统可以根据I的 接有电源，导轨上固 大小计算出托盘上物体的质量M。已知线 定有三根导体棒a、 圈的匝数为N,磁极宽度为L,两极间的磁 b、c,c为直径与b等 R a 感应强度为B,重力加速度为g,则以下说 长的半圆，长度关系 法正确的是 ( 为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀 秤盘 弹簧 强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有 等大的电流通过，则三根导体棒受到的安培： 架 力大小关系为 ( A.Fa>Fb>F。 B.F=F=F C.Fb<Fa<F。 D.F。>Fb=F。 9.如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电 流，线圈将会 ( ) 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.重物的质量为M=NBIL g D.在其他条件都不变的情况下，增加线圈 纵向 的匝数，可以扩大电子天平的量程 12.如图所示为电流天 A.纵向收缩，径向膨胀 平，可以用来测量匀 B.纵向伸长，径向膨胀 强磁场的磁感应强 C.纵向伸长，径向收缩 度。它的右臂挂着 D.纵向收缩，径向收缩 矩形线圈，匝数为n, 10.将一段通电直导线abc从中点b折成120°， 线圈的水平边长为 分别放在如图所示的匀强磁场中，图甲中： ,处于匀强磁场内， 导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙 磁感应强度B的方 中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若 向与线圈平面垂直。 两图中两导线所受的安培力大小相等，则 当线圈中通过电流I 甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比 时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电 B1为 ( 流反向，大小不变。这时需要在左盘中增 加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新 a B2。 的平衡。重力加速度g取10m/s2。 I B (1)导出用n、m、1、I、g计算B的表达式。 b (2)当n=9,l=10.0cm,I=0.10A,m= 8.78g时，磁感应强度是多大？ 甲 乙 A. B23 C 3 ·6 D 3√3 3 3 2 情景创新练 11.如图所示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，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，可认为此时外界通入线： 128课时分层检测参芳答案与解析 课时分层检测（一） Mg=2NBIL,所以M=2NBI业，在其他条件都不变的情 1B[根据左手定则判断可知，A中通电直导线所受安培力： g 的方向竖直向下，B中通电直导线所受安培力的方向竖直： 况下，当V增大时，M也随之增大，所以增加线圈的匝数， 向下，C中通电直导线所受安培力的方向竖直向下，D中通： 可以扩大电子天平的量程，故C错误，D正确。] 电直导线所受安培力的方向垂直纸面向外，故B正确。] 12.解析(1)设电流方向未改变时，等臂天平的左盘内砝码 2.A[根据安培定则，图中直导线MN在右侧产生的磁场方 的质量为m1,右盘内砝码和线图的质量为2，则由等臂天 向垂直纸面向里，在左侧产生的磁场方向垂直纸面向外，矩 平的平衡条件，有m1g=mg一nBIl,电流方向改变后，同 形线圈的bc边、ad边电流方向相反，故安培力等大反向；根： 理了得(m十mg=g十B1,两式相减，得B=器。 据左手定则，ab、cd所受安培力方向都向左，所以abcd受到： 的合力方向向左，故选项A正确。] (2)将n=9,1=10.0cm,I=0.10A,m=8.78g代入B= 3,D[由左手定则可知，导线所受安培力方向向上，则F= 2器得B≈0.40T. mg一F安=mg一BIL,而在这四个图中，D图导线的等效长 答案见解析 度L最短，安培力最小，外力F最大，故选D。] 课时分层检测（二） 4.B[安培力大小为F=B,L,由左手定则可知，安培力方向1，A[若磁铁上方为N极，线圈左边的电流是向下的，磁场 水平向西，故选B。] 是向左的，根据左手定则可知安培力是向内的，同理，线圈 5.A[设每一根导体棒的电阻为R、长度为1，则通过ab棒的 右边的电流也是向下的，磁场是向右的，根据左手定则可知 电流1，-员有下=1，B,通过ad排的电流1，=是ad排 E 安培力是向外的，故从上往下看，线圈将顺时针旋转，故A 受到的安培力大小F2=IlB,解得F,=3F,C、D错误；通过 正确；若磁铁上方为S极，根据A项的分析易知，从上往下 ad棒的电流方向由d到a,根据左手定则，ad棒受到的安 看，线圈将逆时针旋转，故B错误；线圈匀速转动过程电池 培力方向向左，A正确，B错误。] 的化学能转化为线圈的动能和电路的焦耳热，故C错误；线 6.C[线圈在水平位置时，穿过线圈的磁通量为零，选项A 圈加速转动过程电池的化学能同样转化为线圈的动能和电 错误：根据左手定则可知，线圈位于水平位置时，其左侧边 路的焦耳热，故D错误。] 所受的安培力方向竖直向下，选项B错误；由于线图匝数为：2.C[根据“同向电流相互吸引，异向电流相五排斥”的作用 ,根据安培力公式可知，线圈左侧边所受的安培力大小为 规律可知，左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引， F=nBIL,选项C正确：根据线速度与角速度的关系可知，： 上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥，C正确。] 线国左侧边转动的线遮度。=，选项D错误。] 3.D[当开关S置于A处时电源为一节千电池，电流的方向 是M'MNN',电流大小为IA,由于导线MM与NN'中电流 7.B[由题图可知，电流由A,点流入，从B点流出，则有A· 方向相反，故两段导线相互排斥：当开关S置于B处时电源 B和A→D→C→B的电流，而A→D→C→B的电流产生的： 为两节干电池，电流的方向仍是MMNN',电流大小为Ig 安培力可等效成DC边受到的安培力。由于流过AB边的 由于导线MM与NN'中电流方向相反，故两段导线相互排 电流为I,根据电路并联特点可知，流过DC边的电流为} 斥。IB>IA,MM在NN'处的磁感应强度BA<BB,应用安 培力公式F=BIL可知FAF6,故D正确。] 百安培力为B儿，根据左于定则，方！4B「导轨光滑， F 向竖直向上，故选B。] 部分受力分析如图所示，所以导体棒一 8.D[设a、b两棒的长度分别为L。和L6c的直径为d。由 定会受到安培力作用，且方向与重力和 于导体棒都与匀强磁场垂直，则、b、c三棒所受安培力的！ 支持力的合力方向相反。C,D选项中 大小分别为：F,=BIL.;F,=BILb=BId;c棒所受安培力 磁场方向与电流方向平行，导体棒不受 ∠A0.mg 与长度为d的直导体棒所受安培力的大小相等，则F。= 安培力：由左手定则可知，A选项中安培力方向水平向左， BId;因为Lm>d,则F>F=F,D正确。 导体棒不可能平衡，B选项中安培力方向水平向右，导体棒 9.A将通电线圈的每一匝都视为一个小磁体，且排列方向 可能平衡，故B正确。 一致，故纵向收缩；每匝线圈关于圆心对称的两段小电流元5.D[设线图半径为r,单匝线图质量m线=2r×2X103(kg), 的电流方向相反，相互排斥，故径向膨胀。故选A。] 磁感应强度的水平分量为Bsn30°，线圈受到的安培力竖直 10.B[设导线的总长为2L,通过导线的电流为1，题图甲中· 向上的分力为F=VX Bsin30°XIX2πr,由于细线中的张 号线交到的安培力大小为B+Bc0s601L=是BL, 力为零，则线圈所受安培力竖直向上的分力等于线圈的重 力，有NX2πrX2X103X10=N×Bsin30°XIX2πr,解得 题图乙中导线受到的安培力的大小为B,I·2Lcos30°=： B=0.4T,故选D。] 5B,L,根据题意有号BL=5B,L,则有 B=25,6.C[导线框在磁场中受到安培力的等效长度为6d=L, 3 当电流方向为图示方向时，由左手定则可知导线框受到的 B正确。] 安培力竖直向上，大小为F=√2ILB 11.D[秤盘和线图向上恢复到未放重物时的位置并静止，说· 由导线框受力平衡可得F1十F=mg 明安培力的方向向上，由左手定则即可判断出电流的方向 当导线框中的电流反向时，安培力方向竖直向下，此时有 是逆时针方向（从上向下看），电流由C流出，由D流入，： mg十F=F2 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,线图匝数为N,左、右两侧受到的安培力相等，得 联立可得B=②(E一E》,故C正确.] 4IL 229