第1章 第1节 分层训练 能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修二同步教参（教科版·新教材）

题组1　安培力的方向 1．(2026·北京西城区期中)如图所示，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是 (　　) 解析：选B。根据左手定则可知，题图A中安培力向下，故A错误；题图B中安培力向下，故B正确；题图C中安培力向下，故C错误；题图D中安培力垂直于纸面向外，故D错误。 2．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当线圈abcd通以逆时针电流时，线圈所受安培力的合力方向 (　　) A．向左 B．向右 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里 解析：选A。根据安培定则可知，题图中直导线MN在右侧产生的磁场方向垂直于纸面向里，在左侧产生的磁场方向垂直于纸面向外，矩形线圈的bc边、ad边电流方向相反，故安培力等大反向；根据左手定则可知，ab、cd所受安培力方向都向左，所以abcd受到的合力方向向左。 3．(2025·四川成都期末)如图所示，两条垂直于纸面放置的直导线，通有大小相等、方向相同的电流。O为两导线连线的中点，P、Q为两导线连线中垂线上的两点，且OP＝OQ。下列说法正确的是 (　　) A．O点的磁感应强度不为零 B．P、Q两点的磁感应强度方向相同 C．若在Q点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则其受力方向为Q→O D．若在P点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则其受力方向为水平向左 解析：选C。根据安培定则可以判断O点的磁感应强度为零，P点的磁感应强度方向水平向左，Q点的磁感应强度方向水平向右，故A、B错误；若在Q点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则根据左手定则得受力方向为Q→O，故C正确；若在P点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，则根据左手定则得受力方向为P→O，故D错误。 题组2　安培力的大小 4．如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图中，平行导轨间距均为L，回路中电流大小均为I，磁感应强度大小均为B。甲、乙、丙三图中导轨处在水平面内，丁图中导轨倾斜，倾角为θ；甲、丙、丁三图中磁场方向竖直向上，乙图中磁场斜向上与水平方向夹角为θ；甲、乙、丁三图中导体棒垂直于导轨放置，丙图中导体棒与导轨夹角为θ，则甲、乙、丙、丁四图中导体棒所受安培力的大小分别为 (　　) A．BIL、BIL、BIL sin θ、BIL B．BIL、BIL、BIL sin θ、BIL cos θ C．BIL、、BIL cos θ、BIL cos θ D．BIL、BIL sin θ、、BIL 解析：选D。题图甲中导体棒的有效长度为L，磁场与导体棒垂直，故安培力F＝BIL，题图乙中导体棒的有效长度为L，磁场与导体棒夹角为θ，故安培力F＝BIL sin θ，题图丙中导体棒的有效长度L有效＝，磁场与导体棒垂直，故安培力F＝BIL有效＝，题图丁中导体棒的有效长度为L，磁场与导体棒垂直，导轨倾角不影响安培力的大小，故安培力F＝BIL，故D正确。 5．(2026·浙江嘉兴市期中)如图所示的四幅图中，导体棒的长度均为L，磁场的磁感应强度大小均为B，在各导体棒中通有相同的电流I，则下列说法正确的是 (　　) A．图甲中导体棒所受的安培力大小为BIL，方向水平向左 B．图乙中导体棒所受的安培力大小为BIL，方向竖直向下 C.图丙中导体棒所受的安培力大小为BIL，方向竖直向上 D．图丁中导体棒所受的安培力大小为BIL，方向水平向右 解析：选B。题图甲中，因电流方向与磁场平行，所以安培力为零，故A错误；题图乙中，导体棒与磁场垂直，则安培力的大小为BIL，根据左手定则可知，方向竖直向下，故B正确；题图丙中，导体棒与磁场垂直，则安培力的大小为BIL，方向垂直于导体棒斜向左上方，故C错误；题图丁中，导体棒与磁场成60°角，则安培力的大小F＝BIL sin 60°＝BIL，方向垂直于纸面向外，故D错误。 6．如图所示，一段圆心角为60°的圆弧形导线，通以电流I。若导线所在平面与纸面平行，匀强磁场方向垂直于纸面向里，导线所受安培力的大小为F1；若磁感应强度大小不变，方向改为平行于纸面沿半径ON向右，导线所受安培力的大小为F2，则为 (　　) A．2∶ B．∶1 C．∶2 D．1∶1 解析：选A。当磁场方向垂直于纸面向里时，通电导线的有效长度如图甲中直线MN所示，根据安培力的定义，结合几何关系，可得导线所受安培力大小F1＝BIr，当磁场方向平行于纸面沿ON向右时，通电导线的有效长度如图乙中垂线所示，同理可得导线所受安培力大小F2＝BIr sin 60°＝BIr，所以F1∶F2＝2∶。 　　 7．(2025·江苏扬州市期中)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，直角三角形导线框abc通以恒定电流I，放置在磁场中。已知ab边长为l，与磁场方向平行；bc边长为2l，与磁场方向垂直。下列说法正确的是 (　　) A．ab边所受安培力大小为BIl B．bc边所受安培力大小为0 C．ca边所受安培力大小为BIl D．整个导线框所受安培力为0 解析：选D。ab边与磁场平行，则其所受安培力大小为0，A错误；bc边与磁场垂直，则其所受安培力大小为2BIl，B错误；ca边在垂直于磁场方向的投影长度为2l，则其所受安培力大小为2BIl，C错误；整个导线框为闭合线圈，则所受安培力为0，D正确。 8．(多选)已知无限长通电直导线在其周围空间产生的磁场磁感应强度大小的表达式是B＝k，其中k为一个常数，I表示导线中的电流大小，r表示与导线的距离。如图所示，AB、CD为两条平行的无限长固定的通电直导线，导线AB中电流大小为I0，方向由A流向B。O点与导线AB、CD的距离分别为r、2r，其磁感应强度为零。下列说法正确的是 (　　) A．两导线之间相互吸引 B．导线CD中的电流大小是2I0 C．AB右侧的磁场方向是垂直于纸面向外 D．导线AB受到的磁场力小于导线CD受到的磁场力 解析：选ABC。O处的磁感应强度B＝0，说明AB、CD中的电流在O处产生的磁场方向相反、大小相等，根据安培定则和磁感应强度大小的表达式B＝k可知，CD中的电流方向是由C流向D，电流大小是2I0，同向电流相互吸引，故两导线之间相互吸引，AB、CD中的电流在导线AB右侧空间产生的磁场方向都是垂直于纸面向外，故A、B、C正确；由牛顿第三定律知，导线AB受到的磁场力等于导线CD受到的磁场力，故D错误。 9．(2025·浙江台州市期中)如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过xOy平面，与xOy平面的交点形成边长为2a的正方形且关于x轴和y轴对称，各导线中电流方向已标出。下列说法正确的是 (　　) A．O点的磁感应强度方向沿x轴正方向 B．x轴正半轴的磁感应强度方向沿x轴正方向 C．直导线1、3之间的相互作用力为排斥力 D．直导线1、2、3对导线4的作用力的合力为0 解析：选B。根据安培定则和矢量合成可知，四根导线同时存在时O点的磁感应强度大小为0；同理，可判断在Ox轴正方向上，1、4导线的合磁场方向沿x轴负方向，2、3导线的合磁场方向沿x轴正方向，且磁感应强度大小大于1、4导线的合磁感应强度大小(无穷远点处除外)，所以，可得四根导线在x轴正方向上的合磁感应强度方向沿x轴正方向，A错误，B正确。根据“同向相吸，异向相斥”的规律可知直导线1、3之间的相互作用力应为吸引力，C错误。设1、3导线对4的作用力大小分别为F，则它们的合力大小为F，方向2→4，2导线对4的作用力大小为F，方向4→2，则直导线1、2、3对导线4的作用力的合力大小为F，D错误。 10．(6分)如图所示，水平固定的粗糙平行导轨MN、PQ的间距L＝1 m，左侧MP间接有一电动势E＝3 V、内阻r＝1 Ω的电源。整个装置处于磁感应强度大小B＝0.5 T、垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。一质量m＝0.5 kg、阻值R＝2 Ω、长度也为L＝1 m的细直金属棒ab垂直放置于导轨上且静止，棒ab与导轨接触良好。不计其他电阻，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)棒ab受到的安培力大小和方向；(3分) (2)棒ab与导轨间的动摩擦因数的最小值。(取最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(3分) 解析：(1)根据题意知，安培力 F＝BIL＝BL＝0.5 N 根据左手定则可以判断，安培力方向水平向左。 (2)金属棒ab垂直放置于导轨上且静止，则当摩擦力达到最大静摩擦力时，动摩擦因数最小，有f＝F＝μmg 解得动摩擦因数最小值为μ＝0.1。 答案：(1)0.5 N　水平向左　(2)0.1 学科网（北京）股份有限公司 $