磁场对导线及运动电荷的作用力 专项训练 -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** 聚焦磁场力方向判断与定量计算，通过分层题型构建“概念-规律-应用”逻辑链，强化科学推理与模型建构 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础判断|3题（第1、2、14题）|左手定则应用|洛伦兹力/安培力概念生成| |实际应用|4题（第10、11、12、13题）|临界状态分析|实际场景模型建构| |综合分析|3题（第5、7、16题）|受力平衡与功能关系综合|力学与电磁学规律整合|

磁场对导线及运动电荷的作用力 一、单选题 1．下列有关运动电荷和通电导线受到磁场对它们的作用力方向判断正确的是（　　） A． B． C． D． 2．地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而保护地球。下列说法中正确的是（　　） A．地磁场的南极与地理的北极重合 B．图中A处没有磁感线，说明该处不存在磁场 C．垂直射向地球表面的带电粒子在南、北两极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强 D．地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转 3．如图所示，粗糙木板竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。时，一个质量为m，电荷量为q的带正电物块沿以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的图像不可能是（    ） A． B． C． D． 4．如图所示，一细金属导体棒在匀强磁场中沿纸面由静止开始向右加速运动，磁场方向垂直纸面向里。下列说法正确的是（　　） A．导体棒P端的电势比Q端的电势低 B．导体棒中电子受到的洛伦兹力水平向左 C．导体棒受到的安培力大小等于导体棒中所有电子受到的洛伦兹力的合力大小 D．导体棒中的电场强度逐渐增大 5．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆，与水平面的夹角为37°，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为q，重力加速度大小为g，，下列说法正确的是（   ） A．小环带正电 B．小环滑到P处时的速度大小 C．当小环的速度大小为时，小环对杆没有压力 D．当小环与杆之间没有正压力时，小环到P的距离 6．如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有水平方向的匀强磁场。现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙一起保持相对静止向左加速运动，在加速运动阶段，下列说法不正确的是（　　） A．甲对乙的压力不断增大 B．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大 C．乙对地板的压力不断增大 D．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小 7．如图所示，一长为的通电直导线静止于光滑斜面上，斜面倾角为，电流大小为，电流方向垂直纸面向外。磁感应强度大小为，方向竖直向上，已知重力加速度为，则下列说法正确的是（     ） A．导线的质量为 B．斜面对导体棒的支持力大小为 C．若仅增大磁感应强度，则导体棒一定下滑 D．若仅将磁场方向顺时针转过一个小角度，则导体棒一定上滑 8．如图所示，将通电长直铜导线用丝线悬挂在电磁铁的正上方，导线可自由转动，则接通开关S的瞬间（    ） A．A端向纸内运动，B端向纸外运动 B．A端向纸外运动，B端向纸内运动 C．A端向下运动，B端向上运动 D．A端向上运动，B端向下运动 9．如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正下方固定一正方形线框，线框中通有顺时针方向的恒定电流I，线框边长为L，线框上边与直导线平行，且到直导线的距离也为L，已知在长直导线的磁场中距离长直导线r处的磁感应强度大小，线框质量为m，重力加速度为g，则释放线框的一瞬间，线框的加速度大小不可能为（     ） A．0 B． C． D． 二、多选题 10．电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置（单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量），其结构如图所示，上、下两个面M、N为导体材料，前后两个面为绝缘材料。流量计的长、宽、高分别为、、，左、右两端开口，液体从左往右流动，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，则（　　） A．面的电势低于面的电势 B．当电压表的示数为时，液体流量为 C．若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数不变 D．当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子不受洛伦兹力作用 11．如图所示，用细线吊着一个质量为m的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从A点和B点向最低点O运动，当小球两次经过O点时（     ） A．小球的动能不同 B．细线所受的拉力不同 C．小球所受的洛伦兹力不同 D．小球的向心加速度大小不同 12．在倾角为的光滑绝缘斜面上，放一根通电的直导线，如图所示，当加上如下所述的磁场后，有可能使导线静止的是（     ） A．加竖直向下的匀强磁场 B．加垂直斜面向上的匀强磁场 C．加垂直斜面向下的匀强磁场 D．加水平向右的匀强磁场 13．空间中存在竖直向上的匀强磁场，在光滑的半径为的半圆管中，一根长为、质量为的直导体棒静止在最低点，截面图如图所示。当导体棒中通有垂直线面向里的恒定电流后，导体棒恰好可沿着半圆管运动到与竖直方向夹角为处，重力加速度为，在导体棒运动的过程中下列说法正确的是（　　） A．运动过程中安培力始终垂直于导体棒，不做功 B．导体棒在上升的过程中机械能一直增加 C．匀强磁场磁感应强度 D．导体棒最大速度为 14．根据磁感应强度的定义式，下列说法中正确的是（　　） A．在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比 B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0，那么该处的B一定为零 C．一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零 D．磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直 三、填空题 15．如图所示，两条间距为L的平行金属导轨放在水平面上，一质量为m、电流为I的导体棒ab垂直导轨放置并静止在导轨上，导轨区域内存在着方向与水平面成θ角斜向上且垂直ab的匀强磁场，磁感强度大小为B。则ab所受的安培力大小为_______；ab所受的支持力大小为_______。 四、解答题 16．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.25m，金属导轨所在的平面与水平面的夹角θ=30°，金属导轨的一端接有电动势E=12V，内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.2kg的导体棒ab放在金属导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，整个装置放在磁感应强度大小B=0.8T、垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=3.5Ω，金属导轨电阻不计。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2。求： (1)导体棒受到的安培力； (2)导体棒受到的摩擦力大小； (3)若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，要使导体棒能静止，求磁感应强度B大小的取值范围。 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 《磁场对导线及运动电荷的作用力》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C C D D B D A B BC 题号 11 12 13 14 答案 BC AC BD CD 1．A 【详解】A．根据左手定则，负电荷受到的洛伦兹力方向向右，故A正确； B．正电荷速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力的作用。故B错误； C．根据左手定则，通电导线受到的安培力向左，故C错误； D．电流方向与磁场方向平行，通电导线不受安培力的作用，故D错误。 故选A。 2．C 【详解】A．地磁场的南极在地理的北极附近，两者并不重合，A错误； B．图中A处虽然没有画磁感线，但该处仍存在磁场，B错误； C．根据左手定则判定可知，粒子垂直射向地球纬度越高，粒子运动方向和磁场方向夹角越小，受到的洛伦兹力越小，越容易射入地球大气，阻挡作用弱；在低纬度地区，粒子运动方向和磁场方向夹角大，根据洛伦兹力的公式可知，受到的洛伦兹力大，粒子不容易射入地球大气，阻挡作用强，即垂直射向地球表面的带电粒子在南、北两极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强，C正确； D．根据左手定则判断可知，沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子受到东西方向的洛伦兹力，会向东西方向偏转，故D错误。 故选C。 3．C 【详解】A．设物块的初速度为，若满足，其中，且 得，则物块向下做匀速运动，A可能； B．若，即物块开始运动时有向上的加速度，物块向下减速，由可知，随着物块速度减小，其加速度大小减小，即物块先做加速度减小的减速运动，最后达到匀速状态，B可能； CD．若，即物块开始运动时有向下的加速度，由可知，物块加速度大小随速度的增加而减小，即物块做加速度减小的加速运动，最后达到匀速状态，C不可能，D可能。 故选C 。 5．D 【详解】A．根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为 然而此时小环对杆的压力大小为0.4mg，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电，故A错误； B．设小环滑到P处时的速度大小为，在P处，小环的受力如图所示 根据平衡条件得 由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小0.4mg，联立解得 故B错误； CD．在小环由P处下滑到处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为，则在处，小环的受力如图所示 由平衡条件得 解得 在小环由P处滑到处的过程中，由动能定理得 解得 故C错误，D正确。 故选D。 6．B 【详解】AC．由题图，甲带正电，当甲、乙一起向左加速运动时，甲受到竖直向下的洛伦兹力，随速度增大而增大。 甲对乙的压力增大；乙对地板的压力增大，故AC正确； BD．因此，整体受地面滑动摩擦力增大，加速度减小。 甲水平方向只受乙对甲的静摩擦力，随减小而减小，故B错误，D正确。 本题选不正确的，故选B。 7．D 【详解】AB．导线受重力、斜面的支持力和安培力作用，由左手定则可知安培力方向水平向左 由安培力公式有 导线静止于斜面上，由平衡条件沿斜面方向有 垂直斜面方向有 联立解得，，故A错误，B错误； C．仅增大磁感应强度，安培力增大，其沿斜面向上分力增大，而重力沿斜面向下分力不变，导体棒将上滑而非下滑，故C错误； D．设磁场方向顺时针转过的角度为，则安培力沿斜面向上的分力变为，因为小角度，有，故沿斜面向上分力增大，导体棒一定上滑，故D正确。 故选D。 8．A 【详解】当开关S接通时，根据安培定则可知，电磁铁附近磁感线的分布如图所示 由左手定则可知，此时通电直导线A端受力指向纸内，B端受力指向纸外，故A端向纸内运动，B端向纸外运动。 故选A 。 9．B 【详解】线框上边受到的安培力大小为，方向向上 线框下边受到的安培力大小为，方向向下 若，则加速度为0 若，则加速度向上，根据牛顿第二定律可得 若，则加速度向下，根据牛顿第二定律可得 故ACD可能、B不可能。 故选B。 10．BC 【详解】A．根据左手定则可知，正电离子受到的洛伦兹力指向M板，负电离子受到的洛伦兹力指向N板，可知正电离子向M板偏转，负电离子向N板偏转，故M板的电势高于N板的电势，故A错误； BC．当电压表的示数为时，根据受力平衡可得 解得 若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数保持不变；液体流量为 联立解得 故BC正确； D．当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子仍受洛伦兹力作用，故D错误。 故选BC。 11．BC 【详解】A．由于洛伦兹力不做功，因此机械能守恒，两次小球的到达最低点的动能相同，A错误； D．由于动能相同，可知速度相等，根据可知向心加速度大小相同，D错误； BC．两次运动方向相反，因此所受洛伦兹力的大小相等，但方向相反，结合牛顿第二定律可知绳子拉力大小不相同，BC正确。 故选BC。 12．AC 【详解】A．加竖直向下的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向向左，重力、支持力与安培力可以平衡，故A正确； B．加垂直斜面向上的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向沿斜面的方向向下，重力、支持力与安培力不可以平衡，故B错误； C．加沿垂直斜面向下的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向沿斜面向上，重力、支持力与安培力可能平衡，故C正确； D．加水平向右的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向竖直向下，支持力、重力与安培力不可以平衡，故D错误。 故选AC。 13．BD 【详解】AB．导体棒运动过程中，受力情况如图所示 安培力沿着水平向右，始终垂直于导体棒，与位移的夹角为锐角，做正功，机械能一直增大，A错误，B正确； C．导体棒恰好运动到处时速度为0，由动能定理有 解得，C错误； D．速度最大时切向合力为0，设此时位置与竖直方向夹角为，由切向方向平衡有 解得 故 从最低点到的位置，由动能定理有 解得 ， D正确。 故选BD。 14．CD 【详解】A．在磁场中某确定位置的磁感应强度B是由磁场本身决定的，与F以及 I、L的乘积均无关，A错误； B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0，可能是电流方向与磁场方向平行，而该处的B不一定为零，B错误； C．根据F=BILsinθ可知，一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零，C正确； D．根据左手定则，磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直，D正确。 故选CD。 15． BIL 【详解】[1]依题意，匀强磁场的磁感应强度方向与导体棒ab是垂直的，ab所受的安培力大小 [2]导体棒ab的受力示意图如图所示 对ab，由平衡条件，可知ab所受的支持力大小 16．(1)0.6N，方向沿导轨平面向上 (2)0.4N (3) 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得 根据左手定则可知，导体棒所受安培力方向沿导轨平面向上，大小为 联立解得 （2）对导体棒，根据平衡条件可得 解得 （3）当磁感应强度最小时，导体棒所受安培力最小，根据平衡条件可得 当磁感应强度最大时，有， 联立解得， 所以磁感应强度B大小的取值范围。 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 $