专题09 磁场对通电导线的作用力 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** 聚焦安培力核心考点，通过基础计算、综合分析及计算应用的递进式题型设计，系统构建从公式应用到力学平衡的知识逻辑，培养相互作用观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|1-4题|单选（公式与方向判断）|从安培力公式F=BILsinθ及左手定则切入，建立力的大小与方向的基本认知| |综合分析|5-13题|选择/填空（动态/多体作用）|结合平衡条件、磁场叠加，深化科学推理，分析导体转动、相互作用等复杂情境| |计算应用|14-17题|计算（电路与力学综合）|整合电路欧姆定律与力学平衡，构建“电-力”模型，提升综合问题解决能力|

专题09 磁场对通电导线的作用力——专项训练 1．将一根通有电流、长为的通电直导线，以四种不同方式放入磁感应强度大小均为、方向不同的匀强磁场中，如下列四个选项图中所示。则其中导线所受安培力大小为的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则（　　） A．磁场可以沿z轴正方向 B．若磁场沿z轴负方向，每根绳子拉力的大小为 C．若磁场沿z轴负方向，直导线受到的安培力的大小为 D．磁场的磁感应强度最小值为 3．如图所示的四幅图片中：图甲是把一不计重力的通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方；图乙是电磁轨道炮的工作原理图，平行导轨水平放置于沿竖直方向的匀强磁场中，带有可导电金属架和炮弹垂直放在导轨上；图丙是当电流方向相同时，两条通电导线之间也有作用力；图丁是通电直导线置于匀强磁场中，通电导线电流方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，通电直导线受到安培力且左端向里右端向外 B．图乙中，闭合开关，金属架和炮弹一起水平向右运动，磁场方向应竖直向上 C．图丙中，当电流方向相同时，导线相互排斥，相互作用是通过磁场发生的 D．图丁中，通电直导线受到安培力且方向向上 4．将粗细均匀、边长为的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线悬挂于天花板上，置于垂直于线框平面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为，现用细导线给三角形线框通入大小为的电流，如图所示，则（　　） A．通电后两绝缘线拉力不变 B．通电后两绝缘线拉力变小 C．水平边框所受安培力大小为 D．三角形线框所受安培力大小为 5．如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离。其中AB固定，CD能自由活动，当电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将（从纸外向纸里看）（　　） A．顺时针方向转动同时靠近导线AB B．逆时针方向转动同时离开导线AB C．顺时针方向转动同时离开导线AB D．逆时针方向转动同时靠近导线AB 6．如图，a、b为两根固定的平行等长直导线，分别通有大小为I、2I的同向电流，a、b受到的安培力大小分别为、。现施加一范围足够大的匀强磁场，使a受到的安培力大小变为0，b受到的安培力大小变为F，则（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，一金属棒MN两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，棒的中部处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，当棒中通有由M流向N的电流时，悬线上有拉力，为了使拉力减小为零，下列措施可行的是（　　） A．使磁场反向 B．使电流反向 C．适当增大电流强度 D．适当减小磁感应强度 8．如图所示，将粗细均匀，质量为m，边长为L的正六边形铜线框用两根不可伸长的相同绝缘细线1和2悬挂在天花板上，其中细线1接在一力传感器上。在be连线下方足够大的区域存在垂直线框平面向里大小为B的匀强磁场。将b、e两点通过轻质导线连接在一直流电源上，通电后，传感器的示数增大了mg，g为重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．b点接直流电源的正极 B．轻质导线中的电流为 C．ef段导线所受安培力大小为mg D．若将磁场上边界移至dc连线处，传感器的示数与通电前的示数相同 9．如图所示，金属杆ab的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为θ角斜向上，金属杆与导轨间的动摩擦因数为μ，结果ab静止于水平导轨上，则：（　　） A．金属杆ab受到的安培力大小为BIlsinθ B．金属杆ab受到摩擦力大小为BIlsinθ C．金属杆ab受到摩擦力大小为μ(mg-BIlcosθ) D．金属杆对导轨的压力大小为mg-BIl 10．如图所示，由粗细均匀的同种材料电阻丝制成的单匝圆形线框置于垂直纸面向外的匀强磁场中，A、B为线框上的两点且，恒压电源通过导线接在线框上的A、B两点。闭合开关S后，线框ANB部分所受安培力大小为F，则整个圆形线框所受安培力的大小为（　　） A．0 B． C．2F D．4F 11．如图所示，匀强磁场水平向右，L形导线固定在磁场中，边与磁场垂直，边与磁场平行，给导线中通入恒定电流，现让导线绕过、两端点的轴转过，则在转动过程中，导线受到的安培力大小（　　） A．变小 B．变大 C．不变 D．先变小后变大 12．图中所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，大小未知。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，电流方向如图所示。然后使磁场反向，大小不变。这时需要在某个盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．增加的砝码应该放在右盘中 B．当电流通过如图所示的磁场时，矩形线圈下边所受安培力方向竖直向下 C．磁感应强度 D．若磁场方向不变，只改变电流的方向，通过在题干中该盘增加质量为m的砝码也可以使天平平衡 13．电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，其工作原理如图所示，在普通天平的右臂挂着若干匝矩形线圈，线圈的下半部分处于匀强磁场内，磁场方向与矩形线圈平面垂直。若矩形线圈位于纸面内，匀强磁场垂直于纸面向里，当线圈中通过图示方向的电流时，矩形线圈受到的安培力方向______（填“竖直向上”或“竖直向下”）；调节砝码使天平达到平衡。若线圈自重可忽略，则此时左盘中的砝码质量______（填“大于”“小于”或“等于”）右盘中的砝码质量。 14．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，，，求： (1)棒上的电流大小和棒受到的安培力的大小； (2)棒与轨道间动摩擦因数； (3)若只把匀强磁场的方向改为竖直向上、大小改为2.0T，其他条件都不变，求导体棒开始运动时的加速度。 15．如图所示，两平行金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，导轨的一端接有电动势E＝3V，内阻r＝0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L＝0.4m，在导轨所在空间内分布着磁感应强度B＝0.5T，方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，现把一个质量m＝0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直，且接触良好，导体棒的电阻R＝1.0Ω，导体棒恰好刚要滑动，金属导轨电阻不计。（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求： (1)ab棒受到的安培力； (2)ab棒与导轨的动摩擦因数μ。 16．如图所示，足够长的粗糙金属倾斜轨道倾角为、间距为、动摩擦因数为，轨道上有一个能提供恒定电流为的恒流源，电流方向如图所示。以点为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立轴，在斜面上垂直轴方向建立轴。垂直倾斜轨道向下有一磁场，此磁场沿轴正方向的变化规律为（常数未知），沿轴方向各点磁感应强度相同。在处由静止释放一根与金属轨道垂直的金属杆，其质量为，杆沿倾斜轨道下滑。当杆下滑距离为时，加速度恰好第一次为零。求： (1)常数的值； (2)杆下滑距离的过程中，安培力对杆所做的功； (3)杆下滑距离为时的速度大小。 17．如图所示，水平导轨间距为，导轨电阻忽略不计。导体棒垂直导轨放置，质量，电阻，与导轨接触良好。电源电动势，内阻，电阻。外加匀强磁场的磁感应强度，方向垂直于，与导轨平面成。与导轨间动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），不计其余摩擦。细绳垂直于且沿水平方向跨过一轻质定滑轮悬挂一重物。重力加速度，处于静止状态。已知，。求： (1)受到的安培力大小； (2)重物重力的取值范围。 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 《专题09 磁场对通电导线的作用力——专项训练》参考答案： 1．A 【详解】由通电直导线在匀强磁场中受安培力的有效长度应与磁场方向垂直，可知四个选项中所受安培力大小为的为A项中导线。 故选A。 2．D 【详解】A．磁场若沿z轴正方向，安培力方向水平向左，无法平衡，故A错误； B．若磁场沿z轴负方向，安培力方向水平向右，则每根绳子拉力的大小为，故B错误； C．若磁场沿z轴负方向，安培力方向水平向右，则直导线受到的安培力的大小为，故C错误； D．磁场的磁感应强度最小值为，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．图甲中，根据左手定则，通电直导线受到安培力且左端向外右端向里，故A错误； B．图乙中，闭合开关瞬间，金属架和炮弹一起水平向右运动，需受向右的安培力，根据左手定则可知，轨道置于沿竖直方向的匀强磁场中，磁场方向应竖直向上，故B正确； C．图丙中，当电流方向相同时，导线相互靠近，说明通电导线相互吸引，故C错误； D．图丁中，通电直导线受到安培力且方向向下，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】AB．根据左手定则可知，通电后线框所受安培力向下，则通电后两绳拉力变大，故AB错误； CD．根据题意可知，三角形线框两支路电阻之比为1：2，即通过水平边框的电流为，通过另一支路的电流为，水平边框受到的安培力为 三角形线框所受安培力大小为 故D正确，C错误。 故选D。 5．D 【详解】根据电流元分析法，把导线CD等效成CO、OD两段导线。由安培定则画出CO、OD所在位置由AB导线中电流所产生的磁场方向，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动。 由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90°，如图乙所示，并画出CD此时位置由AB导线中电流所产生的磁场的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见导线CD靠近导线AB。 故选D。 6．D 【详解】a、b受到的安培力大小分别为、，根据牛顿第三定律可知，根据左手定则可知a受安培力方向向右，b受安培力方向向左。现施加一范围足够大的匀强磁场，使a受到的安培力大小变为0，根据可知，外加磁场对a的安培力大小等于，方向向左，而b受到外加磁场的安培力大小为，两者受到外加磁场施加的安培力方向相同，所以b受到的安培力大小变为 故选D。 7．C 【详解】当棒中通有由M流向N的电流时，根据左手定则知，安培力方向向上，悬线有拉力，根据平衡有2T+BIL=mg 可知要使拉力减小为零，需要增大安培力，即增大磁感应强度或增大电流强度即可，若将磁场或电流反向，安培力反向，拉力变得更大。 故选C。 8．ABC 【详解】A．传感器的示数增大了mg，说明六边形线框受到的安培力向下，根据左手定则可知，b点接电源的正极，A正确； B．六边形线框在磁场中的有效长度为2L，传感器的示数增大了mg，则可知 故轻质导线中的电流为 B正确； C．根据选项B知轻质导线中的电流为 则ef段导线所受安培力大小为F = BIL = mg C正确； D．若将磁场上边界移至dc连线处，正六边形线框和在磁场中的有效长度都为，安培力方向都向下，所以传感器的示数变大，D错误。 故选ABC。 9．B 【详解】A．金属杆ab受到的安培力大小为BIl，A错误； BC．金属杆ab受到摩擦力大小为，B正确，C错误； D．根据平衡条件 解得 根据牛顿第三定律，金属杆对导轨的压力大小为，D错误。 故选B。 10．B 【详解】设线框ANB电阻为R，则线框AMB段电阻为2R，电源提供电压为U，圆形线框半径为r，则线框ANB部分所受安培力大小 整个圆形线框所受安培力的大小 故选B。 11．C 【详解】由图可知，转动过程中，导线的有效长度ac始终不变，则等效电流方向始终为由c到a，所以安培力的大小和方向都保持不变。 故选C。 12．CD 【详解】A．开始时天平平衡，设线圈所受安培力为 F，方向向上。当磁场反向时，安培力变为，方向向下。相当于右边重了2F，所以需要在左盘中增加质量为 m的砝码才能使天平再次平衡，故 A错误； B．根据左手定则，当电流通过如图所示的磁场时，矩形线圈下边电流方向向右，磁场方向垂直纸面向里，所受安培力方向竖直向上，故 B错误； C．磁场反向前后，安培力变化量为 增加的砝码重力为 mg，由 可得磁感应强度 故 C正确； D．若磁场方向不变，只改变电流的方向，安培力方向改变，变化量同样为2nBIL，也需要在左盘中增加质量为 m的砝码才能使天平平衡， 故D正确。 故选CD。 13． 竖直向上 小于 【详解】[1]矩形线圈位于纸面内，匀强磁场垂直于纸面向里，当线圈中通过图示方向的电流时，根据左手定则可知，矩形线圈受到的安培力方向竖直向上； [2]调节砝码使天平达到平衡。若线圈自重可忽略，则有 此时左盘中的砝码质量小于右盘中的砝码质量。 14．(1)， (2) (3)，方向沿导轨向上 【详解】（1）根据闭合电路的欧姆定律可得    根据安培力公式可知    （2）导体棒受力如图 根据平衡条件可知     解得   （3）对导体棒受力分析如图 沿导轨方向由牛顿第二定律有   垂直于导轨方向        其中 联立可得，导体棒运动的加速度大小为 方向沿导轨向上。 15．(1)0.4N，方向平行于斜面向上 (2)μ＝0.5 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得A＝2A 导体棒受到的安培力大小F＝ILB＝2×0.4×0.5N＝0.4N 由左手定则可知，安培力方向平行于斜面向上 （2）导体棒静止处于平衡状态，设导体棒所受静摩擦力为f，由平衡条件得，平行斜面方向上mgsin37°+f＝F 垂直斜面方向上FN＝mgcos37° 根据滑动摩擦力公式可知 代入数据解得μ＝0.5 16．(1) (2) (3) 【详解】（1）金属杆沿倾斜轨道下滑时，加速度为零，由受力平衡，则 解得 （2）由于磁场与距离成正比，计算安培力做功取安培力平均值，得 解得 （3）根据动能定理有 解得 17．(1) (2) 【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律可得，通过的电流 解得 电流方向由到，则受到的安培力 解得 （2）导体棒所受最大静摩擦力 解得 由平衡条件得，当最大静摩擦力方向向右时 当最大静摩擦力方向向左时 则有 解得重物重力的取值范围为 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 $