课时分层检测(2) 安培力的应用-【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)

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 7.D[由题意知，通入恒定电流I后，铜棒所 m/kg 受安培力的方向垂直纸面向外，结合左手定 则可知，棒中电流的方向为a·b,故A错 0.145.-.---- 误；当ab静止时满足ILB=mgtan9,若只增 大两细线的长度，ab静止时，细线与竖直方 向的夹角仍为，故B错误：若只改变磁感应mg 强度大小和方向，使b静止时细线与竖直方向的夹角日不！ -0.0090 IA 变，如图所示，由力的动态矢量三角形可知，当安培力与细！ 线垂直时，磁感应强度最小，此时有ILBm=mngsin6,解得 答案(1)0.03kg(2)0.145kg12(3)图见解析 磁感应强度的最小值为B=msin9,故C错误，D正确] 课时分层检测（三） IL !1.B[安培力和洛伦兹力都是磁场力性质相同，A错误；洛伦 8.A[假设流过金属棒的电流最小时，安培 FN 力方向与竖直方向的夹角为日，对金属棒受 ILB 兹力方向与电荷运动方向总垂直，所以洛伦兹力不做功，安 力分析，如图所示，有ILBsin 0=uFN,FN十 培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移 动的电荷不做功，但对导线可以做功，B正确；电荷的运动 ILBcos 0=mg,解得ILB= umg sinB+cos0,而 方向与磁感线方向平行时，洛伦兹力为零，但B可以不为 零，C错误；洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但改变 sin 0+ucos 0=v1+u'sin(0+),tan g 速度的方向，D错误。] 公，即9=30，故当日=60时，可使流过金属捧的电流最：2.A根据围周运动的受力条件可以从图乙中判断帝电小 琼带的一定是负电，且在电场中小琼的运动方向与电场力 小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为30°，故A: 的方向无关；图甲中洛伦兹力方向垂直于磁感线向上，根据 正确。] 9.解析(1)从右向左看导体棒受力分 左手定则可知，带电小球一定沿逆时针方向运动，故选A。] 析如图所示。 3.A[根据洛伦兹力公式F=q0B可知，若粒子速度与磁场 导体棒受的安培力为F=BIL 方向垂直，当该磁场的磁感应强度增大为原来的2倍时，洛 根据欧姆定律得I=尺 E 伦兹力将变为原来的2倍，故选A。] 4.C[由图可知，阴极射线管中的电子受到的洛伦兹力的方向 根据平衡条件得 向下，所以阴极射线管处的磁场的方向垂直于纸面向里，由安 培定则可知，AB中电流的方向向左，故A错误，B正确：若要使 2FN=√F+(mg) 解得F、=0.5N 电子束的径迹向上偏，则阴极射线管处的磁场方向需垂直于纸 面向外，可以通过改变AB中的电流方向来实现，故C正确：电 根据牛顿第三定律，导体棒对每一个环的压力为F×'= 子束的径迹与AB中的电流方向有关，故D错误。] 0.5N。 5.AC[O点处导线中的电流方向垂直于 (2)由图中几何关系有tam0= mg 纸面向外，P点处导线中的电流方向垂直 解得0=53° 于纸面向里，根据安培定则知两导线在Q 此位置与环底的高度差是h=r(1一cos)=0.2m。 点处的磁感应强度方向夹角为120°，如图 答案(1)0.5N(2)0.2m 所示，合磁感应强度B'=B,则电子所受 10.B[从t=0时刻起，金属棒通以电流I=t,由左手定则！ 洛伦兹力大小为F=eB,根据左手定则 O4...............P 可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，导致金属 可知，电子经过Q点时所受的洛伦兹力的 棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减【 方向水平向左，故A、C正确，B、D错误。] 小，当滑动摩擦力小于重力时速度与加速度方向相同，所！6，解析以滑块为研究对象，自轨道上A点滑到C点的过程 以金属棒做加速度减小的加速运动：当滑动摩擦力大小等 中，受重力mg,方向竖直向下；静电力qE,方向水平向右； 于重力时，加速度为零，此时速度达到最大；当安培力继续： 洛伦兹力F=q沁B,方向始终垂直于速度方向. 增大时导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方 (1)滑块从A到C的过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得 向相反，因此做加速度增大的减速运动。)-t图像的斜率！ 绝对值表示加速度的大小，故选项C、D均错误。对金属： mgR-qBR=合m 棒MN,由牛顿第二定律得mg-uFx=ma,而FN=BIL= Btl,即mg一B队L=ma,因此a=g-达BL1,显然加速 得uc一 2(mg一9E)迟=2m/s,方向水平向左. m (2)根据洛伦兹力公式得，在C,点时滑块所受的洛伦兹力大 度a与时间t成线性关系，故选项A错误，B正确。] 小为 11.解析(1)对金属棒受力分析有F,=Mgsin0+BIL F=qB=5×102×2×1N=0.1N,方向竖直向下. 对秤盘受力分析有Fr=mg (3)在C,点，根据牛顿第二定律得 解得mo=0.03kg。 (2)当电路中电流最大时，此“电磁秤”称得最大质量，电路 r一mg一F=m发 中最大电流为电流表量程，即1，一R干R。 E 代入数据得FN=20.1N 解得R=12 根据牛顿第三定律，滑块对轨道的压力大小为20.1N」 对金属棒及秤盘有Mgsin9+Bl.L=(m。十mmax)g 答案(1)2m/s,方向水平向左 解得mmx=0.145kg。 (2)0.1N,方向竖直向下 (3)电流与所称物体质量的关系式为 (3)20.1N Mgsin 0+BIL=(mo +m)g !7.D[由题意可知，、b两段导线串联，则电流相等，根据F 代入教格得m=(分1-0.05)kg0<1≤3A =BIl可知，安培力的大小相等，故A、B错误；由于导体受 到的安培力是所有自由电荷受到的洛伦兹力的集中体现， -I图像如图所示： 因铜导线单位体积内的自由电荷数是一个定值，且相同长 230班级 姓名 课时分层检测（二 …0基础达标练0… 1.由干电池、铜线圈和钕磁铁组成的简易电动 机如图所示，此装置中的铜线圈能从静止开 始绕虚线OO轴转动起来，那么 0 →铜线圈 →干电池 钕磁铁 A.若磁铁上方为N极，从上往下看，线圈将 顺时针旋转 B.若磁铁上方为S极，从上往下看，线圈将 顺时针旋转 C.线圈匀速转动过程电池的化学能全部转 化为线圈的动能 D.线圈加速转动过程电池的化学能全部转 化为线圈的动能 2.截面为正方形的绝缘弹性 长管中心有一固定长直导 线，长管外表面固定着对 ⊕ 称分布的四根平行长直导 线。若中心直导线通入电 流I1,四根平行直导线均通入电流12，I1> I2,电流方向如图所示。下列截面图中可能 正确表示通电后长管发生形变的是 ( ☒ & ☒ ⊙ C D 3.在如图所示的电路中，三节干电池相同，当 开关S分别置于A、B两处时，导线MM与 NN'之间的安培力的大小分别为FA、FB。 可判断这两段导线 12 得分 安培力的应用 A.相互吸引，FA>FB B.相互排斥，FA>FB C.相互吸引，FA<FB D.相互排斥，FA<FB 4.如图所示，在水平地面上 固定一对与水平面夹角 为0的光滑平行金属导 轨，顶端接有电源，直导 体棒ab垂直两导轨放置，且与两导轨接触良 好，整套装置处于匀强磁场中。下列各选项 为沿a→b方向观察的侧视图，其中所加磁场 可能使导体棒ab静止在导轨上的是( ) B B A × Bx Ix B。I x0×.×」 C 5.如图所示，用三条相同细线悬 挂的水平圆形线圈共有N 匝，线圈由粗细均匀、单位长 度质量为2g的导线绕制而 成，三条细线呈对称分布，稳 定时线圈平面水平。在线圈 0 正下方放一个圆柱形磁铁，磁 铁的中轴线OO垂直于线圈平面且通过其圆 心O,测得线圈所在位置的磁场的方向与水平 班级 姓名 方向成60°角，线圈中通过的电流为0.1A。 若三条细线上的张力为零（重力加速度g取 10m/s2),则磁感应强度B的大小为( A.4T B.25T 15 C.25T D.0.4T 5 6.如图所示，力传感器 ∠L∠LL∠LLLL∠LL4L4 taiiiliiiii 固定在天花板上，边 长为L的正方形匀 质导线框abcd用不 可伸长的轻质绝缘 细线悬挂于力传感 X 器的测力端，导线框与磁感应强度方向垂！ 直，导线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d: 两点位于匀强磁场的水平边界线上。若在 导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒： 定电流，导线框处于静止状态时，力传感器： 的示数为F1。只改变电流方向，其他条件不： 变，力传感器的示数为F,。该匀强磁场的磁 感应强度大小为 A.F2-F B.F-F2 4IL 4IL C.E(F2-F1) D.(F:-F2) 4IL 4IL …0能力提升练 0 7.如图所示，质量为m、 长为L的铜棒ab,用 两根等长的绝缘细线 水平悬吊在竖直向上 的匀强磁场中。ab中未通电流时，细线竖 直，通入恒定电流I后，棒静止时细线向纸： 面外偏转的角度为0，重力加速度为g,则 ( A.棒中电流的方向为b→a B.若只增大两细线的长度，ab静止时，细线： 与竖直方向的夹角小于0 13 得分 C.若仅改变磁感应强度大小和方向，使ab 静止时细线与竖直方向的夹角0不变，则 磁感应强度的最小值为咒 D.若仅改变磁感应强度大小和方向，使ab 静止时细线与竖直方向的夹角0不变，则 磁感应强度的最小值为ngsin0 IL 8.如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定 在匀强磁场中，磁感应强度为B,导轨宽度为 L,一端与电源连接。一质量为m的金属棒 αb垂直于平行导轨放置并与导轨接触良好， 金属棒与导统问的动摩擦因数为=停，在 安培力的作用下，金属棒以速度o向右匀速 运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流 过金属棒的电流最小，此时磁感应强度的方 向与竖直方向的夹角为 6 A.30° B.37 C.45 D.60° 9.如图示，电源电动势为3V,内阻不计，两 个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂 在等长的细线上，金属环面平行，相距1m, 两环分别与电源正负极相连。现将一质量 为0.06kg、电阻为1.52的细导体棒轻放 在环上，导体棒与环接触良好。两环之间有 方向竖直向上、磁感应强度为0.4T的匀强 磁场。当开关闭合后，导体棒上滑到某位置 静止不动，则： 班级 姓名 (1)在此位置上导体棒对每一个环的压力为： 多大？ (2)若已知环半径为0.5m,此位置与环底的： 高度差是多少？ …0情景创新练0… 10.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两： 根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF,导轨： 上放一金属棒MN,金属棒静止。现从t=: 0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且 电流与时间成正比，即I=k,其中k为常 量，金属棒开始运动，金属棒与导轨始终垂： 直且接触良好。以竖直向下为正方向，下 列关于金属棒的速度v、加速度a随时间t 变化的关系图像，可能正确的是 C E 11.某同学在学习了磁场对电流的作用后产生： 想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图， 两平行金属导轨CD、EF间距为L= 0.1m,与电动势为Eo=9V且内阻不计的！ 电源、电流表（量程0~3A)、开关、滑动变 阻器R(阻值范围为0~1002)相连，质量 为M=0.05kg、电阻为Ro=22的金属棒 131 得分 MN垂直于导轨放置构成闭合回路，回路 平面与水平面成0=30°角，垂直接在金属棒 中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮 后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨 平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B= 5T,在秤盘中放入待测物体，闭合开关，调 节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取 电流表的示数就可以知道待测物体的质 量。己知秤盘中不放物体时，使金属棒静 止时电流表示数为I。=0.1A。其余电阻、 摩擦以及轻绳质量不计，g取10m/s2。 4 E B (1)求秤盘的质量mo; (2)求此“电磁秤”的称量物体的最大质量 及此时滑动变阻器接入电路的阻值； (3)为了便于知道秤盘上物体质量m的大 小，请在图中作出其与电流表读数关系的 m-I图像。 个m/kg IA