1.1磁场对通电导线的作用力 同步练-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 分层清晰，从基础概念到综合应用再到拓展计算，覆盖安培力核心知识点，适配新授课巩固与能力提升，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|安培力计算、左手定则、磁感应强度等单一知识点|10道选择，聚焦概念辨析与公式直接应用，夯实物理观念| |能力提升练|两导线相互作用、电流天平、斜面受力分析等综合应用|7题（含多选），结合力学平衡与电磁学，提升科学推理能力| |培优拓展练|多导体棒平衡、动态磁场分析等复杂情境|3道解答题，需综合力学与电磁学规律，培养问题解决能力|

1.1 磁场对通电导线的作用力 同步练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础过关练 1．如图所示，A、B是两根平行且水平放置的长直导线，通以大小相等、方向如图所示的恒定电流，在A、B连线的垂直平分线上放置一段长为的直导线，A、B、C刚好在正三角形的三个顶点上，现给通以恒定电流，受到的安培力大小为，若给导线通以原来两倍的电流，则受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D． 2．下列说法正确的是（    ） A．磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处磁感应强度一定为零 B．由定义式可知，电流I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小 C．通电线圈可等效成条形磁铁，它周围的磁感线起始于线圈一端，终止于线圈的另一端 D．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直 3．如图所示，水平长直软导线两端固定，小磁针在软导线下方与导线平行，给软导线通入从到的恒定电流，看到的现象是（　　） A．软导线最终向上弯曲 B．软导线沿水平方向向纸面外弯曲 C．小磁铁保持静止不动 D．俯视看，小磁针沿顺时针方向转动一定角度 4．如图是磁电式电流表，当通以相同的电流时，指针偏转的角度越大，表示电流表的灵敏度越高。下列关于电流表灵敏度的说法中正确的是（　　） A．增加电流表中的线圈匝数，可以提高电流表的灵敏度 B．增大螺旋弹簧的劲度系数，可以提高电流表的灵敏度 C．减小线圈的面积，可以提高电流表的灵敏度 D．电流表中永久磁铁的磁性若减弱，可以提高电流表的灵敏度 5．如图所示，间距为1m的平行金属导轨固定在水平面内，导轨间的匀强磁场竖直向下，磁感应强度为0.5T。静止的直导体棒与导轨接触良好且夹角，通过它的电流为1A，则该导体棒所受安培力的大小为（     ） A．0.375N B．0.4N C．0.5N D．0.625N 6．如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。现将一半径为r通有电流为I的闭合超导圆环（忽略圆环粗细）置于水平桌面，则超导圆环所受的安培力大小为（     ） A．0 B． C． D． 7．如图所示，固定斜面体的倾角为θ，斜面上有一长为L的水平通电直导线，电流方向垂直纸面向里，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。当通电直导线中的电流为I时，导线与斜面间刚好无摩擦力，导线的重力不可忽略，则此时斜面对导线的弹力大小为（　　） A． B． C． D． 8．电磁炮是通过给导轨回路通以很大的电流，在导轨间产生磁场，使炮弹在安培力F作用下沿导轨加速运动，最终以很高的速度将炮弹发射出去。如图为电磁炮的原理示意图，电流方向如图所示。若改变图示中的电流方向，则（     ） A．磁场方向不变，安培力方向不变 B．磁场方向改变，安培力方向不变 C．磁场方向改变，安培力方向改变 D．磁场方向不变，安培力方向改变 9．有关直流电动机的换向器的作用，以下说法正确的是（　　） A．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变电流方向 B．当线圈平面与磁感线垂直时，自动改变电流方向 C．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变磁感线的方向 D．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变线圈转动方向 10．下列各选项图中，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是（　　） A． B． C． D． 能力提升练 11．如图所示，绝缘光滑直角三棱柱固定在水平地面上，ABC为横截面，AC面与水平面夹角为θ1，BC面与水平面夹角为θ2。直导线a、b分别水平放置在AC、BC面上同一高度处，在导线a、b中通以同向电流后，两导线均处于静止状态。则通电导线a、b的质量之比为（     ） A． B． C． D． 12．电流天平是一种可用于测量匀强磁场磁感应强度的装置。如图所示，其右臂挂有匝数为。底边长为的矩形线圈，线圈平面与磁场垂直，下部悬于匀强磁场中。当线圈通以电流时，两臂平衡；若使电流反向、且大小不变，需在左盘增加质量为的砝码才能再次平衡，则该磁场的磁感应强度的大小为（     ） A． B． C． D． 13．磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c、d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（     ） A．线圈将会逆时针转动 B．a、b两点的磁感应强度相同 C．铁制圆柱将磁场屏蔽，内部没有磁场 D．c、d两点的磁感应强度大小相等 14．如图，一长度为、质量为的金属棒用一根弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为，方向垂直于纸面向内，弹簧的上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与电池相连，电路的总电阻为。已知开关断开时弹簧的伸长量为；闭合开关，系统重新平衡后，弹簧的伸长量与断开时相比改变了，。关于电池的电动势大小正确的是（     ） A． B． C． D． 15．（多选）小亮设计了一个装置测量磁场的磁感应强度大小。 如图1所示，虚线方框内为垂直于线圈平面向外的被测匀强磁场，线圈未通电时，往轻质托盘内加入质量的细沙，线圈保持静止，线圈中通以特定方向电流后，需往托盘内增加细沙使线圈再次静止。 记录细沙总质量和电流大小，作出图像如图2所示，已知线圈匝数为，水平底边长度为，图像斜率为，纵轴截距为，重力加速度为，下列说法正确的是（     ） A．线圈的质量 B．装置的原理是通电线圈在磁场中受安培力 C．线圈中电流方向为逆时针 D．被测磁场的磁感应强度 16．（多选）赤道上的地磁场可看成沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度约为T，该地一根长500m的导线中的电流为10A，则该导线受到的安培力可能是（     ） A．0 B．0.1N C．0.3N D．0.4N 17．（多选）在一足够大的匀强磁场中，沿某一方向放一长度为、通有电流的导线，发现导线受到一定的安培力，则（     ） A．若导线受到的安培力为，则该匀强磁场的磁感应强度有可能为 B．若导线受到的安培力为，则该匀强磁场的磁感应强度一定为 C．若电流增大到原来的倍，其他条件不变，则导线所受的安培力一定增大到原来的倍 D．若导线的长度增大到原来的倍，其他条件不变，则导线所受的安培力可能不变 培优拓展练 18．如图所示，在匀强磁场中倾斜放置的两根平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面成，平行导轨间距L=1.0m，匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度B=0.20T，两根金属杆ab和cd可以在导轨上无摩擦地滑动，两金属杆的质量均为m=0.20kg，若用与导轨平行的拉力F作用在ab上，使ab杆和cd杆在导轨上都恰好保持平衡，整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好。重力加速度g=10m/s2，求： (1)金属杆cd所受安培力的大小； (2)通过金属杆cd的电流大小和方向； (3)拉力F的大小； 19．如图所示，金属棒MN的长度L=0.2m，两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T。金属棒中通以沿棒方向，大小I=1A的电流。平衡时两悬线向右偏离竖直方向的夹角均为θ=45°，重力加速度g取10m/s2。 (1)求金属棒的质量m； (2)如果将匀强磁场的方向变为沿绳向上，要使金属棒依然在原位置处于平衡状态，求匀强磁场磁感应强度的大小。 20．如图所示，两平行金属导轨间的距离，导轨与水平面的夹角，在导轨所在区域内分布着垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小，导轨的一端接有电动势，内阻的直流电源，一根与导轨接触良好，质量为的导体棒垂直放在导轨上，棒恰好静止。棒与导轨接触的两点间的电阻，不计导轨的电阻，取，，。 (1)求棒上的电流大小和棒受到的安培力的大小； (2)求棒受到的摩擦力大小； (3)若只把匀强磁场的方向改为竖直向上、磁感应强度大小改为，动摩擦因数为，其他条件都不变，求导体棒刚开始运动瞬间的加速度大小。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《1.1磁场对通电导线的作用力》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D A D A A B B B 题号 11 12 13 14 15 16 17 答案 B A A B BCD AB AC 1．C 【知识点】两根通电导线之间的作用力方向 【详解】据电流方向相同相互吸引、电流方向相反相互排斥可得A和B对C安培力如图所示。 由于A、B是两根平行且水平放置的长直导线，通以大小、方向均相同的恒定电流，所以， 若给C导线通以原来两倍的电流，A、B导线分别对C导线的作用力方向不变，大小变为原来的两倍，则合力也为原来的两倍。 所以给C导线通以原来两倍的电流，则C受到的安培力大小为。 故选C。 2．D 【知识点】通电导线在磁场中的作用力方向、磁感应强度的定义（式）、磁感线的概念与特征 【详解】A．安培力大小满足，其中为电流方向与磁感应强度方向的夹角，若电流方向与磁场方向平行，，即使，也为0，因此受力为零不能说明磁感应强度为零，故A错误； B．是磁感应强度的比值定义式，磁感应强度由磁场本身性质决定，与电流、导线长度、安培力均无关，故B错误； C．磁感线是闭合曲线，通电线圈的磁感线外部从N极指向S极，内部从S极指向N极，不存在起始和终止点，故C错误； D．根据左手定则，安培力方向垂直于磁感应强度方向与电流方向所构成的平面，因此安培力方向既与磁感应强度方向垂直，又与电流方向垂直，故D正确。 故选D。 3．D 【知识点】直线电流周围的磁场、判断通电直导线在磁场中的运动趋势 【详解】CD．导线通电后，根据安培定则可知，导线下方的磁场方向垂直于纸面向里，因此俯视看，小磁针将沿顺时针方向转动一定角度，故C错误，D正确； AB．根据小磁针产生磁场的分布规律，可以确定该磁场在导线所在位置的磁场方向，根据左手定则可知，小磁针的磁场对直导线的安培力先是左侧向外，右侧向内，最终向下，因此软导线先是左侧向外弯曲、右侧向里弯曲，最终向下弯曲，故AB错误。 故选D。 4．A 【知识点】磁电式电流表 【详解】A．根据磁电式电流表指针偏转的原理，线圈通过电流后受到的安培力与螺旋弹簧弹力平衡。增加线圈匝数时，通过相同电流时受到的安培力更大，所以偏转角度更大，灵敏度更高，A正确； B．增大螺旋弹簧的劲度系数时，相同的安培力大小，螺旋弹簧偏转角度变小，所以不会提高电流表的灵敏度，B错误； C．减小线圈的面积，对受力无影响，所以不会提高电流表的灵敏度，C错误； D．电流表中永久磁铁的磁性若减弱，则通过相同电流时受到的安培力变小，偏转角度变小，所以不会提高电流表的灵敏度，D错误。 故选A。 5．D 【知识点】安培力的计算式及初步应用 【详解】导体棒在两导轨间的长度为，由几何关系有，解得= 由于导体棒在水平面内且磁场竖直向下，导体棒与磁场垂直，其所受安培力大小为 故选D。 6．A 【知识点】计算非直导线的安培力大小 【详解】对于垂直匀强磁场中的任意载流导线，安培力的计算公式为，其中是从导线起点指向终点的等效长度。本题中圆环是闭合回路，起点和终点重合，等效长度的大小，因此总安培力；也可通过对称性分析：圆环上各个电流元所受安培力方向沿径向，对称位置的安培力矢量相互抵消，总合力为零，因此安培力大小为。 故选A。 【点睛】 7．A 【知识点】斜轨道上的导体棒受力分析 【详解】由题知，导线所受安培力水平向右，大小为 对导线受力分析，导线受到的支持力在水平方向的分力等于安培力，即 所以 故选A。 8．B 【知识点】电磁炮 【详解】导轨间的磁场由两根导轨中的电流产生，根据安培定则（右手螺旋定则），当整个回路的电流方向改变后，导轨的电流全部反向，因此导轨间的磁场方向也会随之改变。电流整体反向后，炮弹（导体）中的电流方向也同步反向。安培力方向由磁场方向和电流方向共同决定，根据左手定则：磁场方向反向、电流方向也反向时，安培力的方向不变。 故选B。 9．B 【知识点】直流电动机 【详解】当线圈平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡位置，此时安培力与线圈在同一平面内，安培力的力矩为零。线圈依靠惯性越过此位置后，如果不改变电流方向，安培力方向不变，但其产生的力矩将阻碍线圈转动。为了使线圈能持续转动，换向器在此时自动改变线圈中的电流方向，从而改变受力方向，使力矩方向与转动方向保持一致。 故选B。 10．B 【知识点】通电导线在磁场中的作用力方向、左手定则的内容及初步应用 【详解】A．让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，根据左手定则，可知A图中通电直导线所受安培力的方向垂直导线斜向上，A错误； B．让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，根据左手定则，可知B图中通电直导线所受安培力的方向水平向右，B正确； C．让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，根据左手定则，可知C图中通电直导线所受安培力的方向竖直向下，C错误； D．让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，根据左手定则，可知D图中通电直导线所受安培力的方向水平向左，D错误。 故选B 。 11．B 【知识点】两根通电导线之间的作用力方向 【详解】在导线a、b中通以同向电流，二者相互吸引，力沿虚线方向，根据平衡条件可得，对导线，有 对导线，有 根据牛顿第三定律可知，a、b导线间相互作用力大小相等，则 所以 故选B。 12．A 【知识点】安培力的计算式及初步应用 【详解】根据平衡条件可得 解得 故选A。 13．A 【知识点】通电导线在磁场中的作用力方向、磁感线的概念与特征 【详解】A．由左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向下，右侧通电导线受到安培力向上，所以线圈将会逆时针转动，故A正确； B．a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，故B错误； C．磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，故C错误； D．因c点处的磁感线较d点密集，可知c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，故D错误。 故选A。 14．B 【知识点】安培力的计算式及初步应用、弹簧劲度系数、闭合电路欧姆定律的内容及公式 【详解】静止时金属棒受力平衡， 解得 弹簧伸长量改变了0.2cm，则弹力大小变化量 系统重新平衡后， 解得 则电源电动势，故选B。 15．BCD 【知识点】通电导线在磁场中的作用力方向、安培力的计算式及初步应用 【详解】A．线圈未通电时不受安培力，轻质托盘中细沙质量为，线圈静止，根据平衡条件有 解得 由图像可知时，所以，而kb的单位不是质量单位，故A错误； B．线圈通电后，处在磁场中的有效边受安培力，为使线圈再次静止，需要通过增加细沙质量来平衡安培力，因此装置原理是利用通电线圈在磁场中受安培力，故B正确； C．细沙质量随电流增大而增大，说明线圈受到的安培力方向应向下。磁场垂直于线圈平面向外，由左手定则可知，底边电流方向应从左向右，因此线圈中电流方向为逆时针，故C正确； D．设通电后细沙总质量为，线圈受向下的安培力大小为，线圈静止时根据平衡条件有 整理得 结合图像斜率可得 解得，故D正确。 故选BCD。 16．AB 【知识点】安培力的计算式及初步应用 【详解】当B与I垂直时，安培力最大，F＝BIL＝0.2N 当B与I平行时，安培力为零，为最小值，可知安培力的大小范围是0≤F≤0.2N 故选AB。 17．AC 【知识点】安培力的计算式及初步应用 【详解】安培力的公式为，其中为电流方向与磁场方向的夹角，题目中导线受安培力，故。 A．由得，当时，，存在这种可能，故A正确； B．只有当（即）时，才有，为其他值时，“一定为”的表述不成立，故B错误； C．电流变为原来的2倍，均不变，则 安培力一定增大为原来的2倍，故C正确； D．导线长度变为原来的2倍，均不变，则 安培力一定变为原来的2倍，不可能不变，故D错误。 故选AC。 18．(1) (2)，方向由c到d (3)2N 【知识点】安培力的计算式及初步应用、斜轨道上的导体棒受力分析 【详解】（1）金属杆ab、cd恰好保持平衡，受力如图             对金属杆cd，由平衡条件可得 解得 （2）根据安培力的计算公式可得 解得 根据左手定则可得金属杆cd的电流方向为由c到d。 （3）对金属杆ab，由平衡条件可得 其中 可得 19．(1)0.01kg (2) 【知识点】安培力的计算式及初步应用 【详解】（1）对金属棒受力分析，如图 受到的安培力 又 可得 （2）如果将匀强磁场的方向变为沿绳向上，对金属棒受力分析，安培力与绳子拉力垂直。设磁感应强度大小为，有 可得 20．(1)1.5 A；0.3 N (2)0.06 N (3)2.6 m/s2 【知识点】斜轨道上的导体棒受力分析 【详解】（1）已知、、、、，导轨电阻不计，导体棒与电源构成闭合回路。根据闭合电路欧姆定律有 代入数据解得 导体棒的有效长度等于两导轨间距，且导体棒与磁场垂直，根据安培力公式有 结合电流的表达式得 代入数据解得 （2） 由图中电源极性及左手定则可知，导体棒所受安培力沿斜面向上，重力沿斜面向下的分力为。由于，导体棒有沿斜面向上的运动趋势，故静摩擦力沿斜面向下。导体棒静止，根据沿斜面方向的平衡条件有 纯符号推导得 代入数据解得 （3） 设改变后的磁感应强度为。导体棒刚开始运动的瞬间速度为零，没有产生动生电动势，因此棒中电流仍为 磁场竖直向上，导体棒水平放置，因此安培力沿水平方向，其大小为 安培力方向指向斜面上方，其沿斜面向上的分力和垂直斜面向内的分力分别为， 垂直斜面方向受力平衡，根据牛顿第二定律有 导体棒沿斜面向上运动，滑动摩擦力沿斜面向下，其大小为 沿斜面方向根据牛顿第二定律有 联立各式得 代入数据解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $