第1章 第2节 第2课时 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）

1．两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动或平动。它们通以图示方向的直流电流时，导线CD将 (　　) A．沿逆时针方向转动，同时靠近导线AB B．沿顺时针方向转动，同时靠近导线AB C．沿逆时针方向转动，同时离开导线AB D．沿顺时针方向转动，同时离开导线AB 解析：选A。根据安培定则可知，导线AB产生的磁场在右边垂直于纸面向里，在左边垂直于纸面向外，在CD左右两边各取一小电流元，根据左手定则可知，左边的电流元所受的安培力方向向下，右边的电流元所受安培力方向向上，则导线CD沿逆时针方向转动；当导线CD转过90°后，两电流为同向电流，相互吸引，所以导线CD将沿逆时针方向转动，同时靠近导线AB，故选A。 2．(多选)两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环，则两铝环的运动情况是 (　　) A．两环彼此相向运动 B．两环彼此背向运动 C．电流大的铝环加速度大 D．两环的加速度大小相等 解析：选AD。由题图可知，两环的电流方向相同，则两环之间的安培力为吸引力，两环彼此相向运动；根据牛顿第三定律可知，两环之间的安培力大小相等，则两环的加速度大小相等。 3．(2025·辽宁大连市期中)如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是 (　　) A．静止不动 B．向纸外摆动 C．N极向纸内、S极向纸外转动 D．N极向纸外、S极向纸内转动 解析：选D。假设磁铁不动，导线运动，通电导线左边的磁场斜向右下，而右边的磁场是斜向右上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左边一小段所受的安培力方向垂直于纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直于纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90°时，导线所受的安培力方向向上，所以导线的运动情况为顺时针转动(从上向下看)，同时上升；如今导线不动，磁铁运动，根据相对运动，则有磁铁逆时针转动(从上向下看)，即N极向纸外转动，S极向纸内转动，故D正确，A、B、C错误。 4．如图所示，通电直导线ab位于两平行导线M、N横截面连线的中垂线上。当平行导线M、N通以同向等值电流时，下列说法正确的是 (　　) A．ab顺时针旋转 B．ab逆时针旋转 C．a端向外、b端向里旋转 D．a端向里、b端向外旋转 解析：选C。两个平行电流在直导线ab处产生的磁场都是同心圆，如题图所示，由磁场的叠加可知，两电流产生的磁场，直导线ab上半部分的合磁场方向都从左向右，则ab上半部分电流受到的安培力方向垂直于纸面向外；两电流产生的磁场，在直导线ab下半部分处的合磁场方向都从右向左，故ab下半部分电流受到的安培力方向垂直于纸面向里。所以，导线的a端向外旋转，导线的b端向里旋转。 5．如图所示，在俯视视角下的光滑水平面上有一辆东西放置的匀质小车处于静止状态，小车车头朝西，内部有如图所示的电路，且R1<R2。在小车旁架设一根直导线，当通入自东向西的电流后，只考虑直导线电流产生磁场的作用，下列说法正确的是 (　　) A．小车将朝西前进，且车尾朝向直导线偏转 B．小车将朝东前进，且车尾朝向直导线偏转 C．小车不会前进或后退，且车头朝向直导线偏转 D．小车不会前进或后退，但整车远离直导线偏移 解析：选C。直导线通入自东向西的电流，通电直导线在小车处产生的磁场方向竖直向下，车中前、后两个回路在垂直于车身方向总电流为零，由左手定则可得沿车身方向安培力为零，故车不会朝西前进，也不会朝东前进，A、B错误；车头部分含R1的回路中有顺时针方向的电流，与通电直导线相吸引，车尾部分含R2的回路中有逆时针方向的电流，与通电直导线相排斥，故C正确，D错误。 6．(多选)(2025·四川绵阳期末)图甲是电磁炮发射过程的情境图，在发射过程中，可以简化为炮弹始终处于磁感应强度为B的竖直方向匀强磁场中。不计一切阻力，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的有 (　　) A．匀强磁场方向为竖直向下 B．发射过程中安培力对炮弹做负功 C．若只增大电流，炮弹飞出速度将增大 D．若调换电源正负极并同时将磁场方向变为反向，则炮弹所受磁场力方向也会反向 解析：选AC。根据左手定则可知，匀强磁场方向为竖直向下，故A正确；发射过程中安培力对炮弹做正功，炮弹的动能增加，若只增大电流，则根据F＝BIL可知，安培力变大，则安培力做功变大，则炮弹飞出速度将增大，故B错误，C正确；若调换电源正负极并同时将磁场方向变为反向，则炮弹所受磁场力方向不变，故D错误。 7．(8分)绝缘水平桌面有一竖直向上的匀强磁场B＝1 T，间距L＝1 m的平行金属导轨固定在桌面上，左端连接电源的电动势E＝15 V，内阻r＝1 Ω。质量m＝0.5 kg 的金属棒垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5。细线一端系在金属棒的中点，另一端通过桌边光滑定滑轮挂一重物时，金属棒恰处于静止状态且刚好不向右滑，细线水平且与金属棒垂直。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，金属棒接入电路的电阻R＝2 Ω，导轨电阻不计，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。 (1)求悬挂重物的质量M。(4分) (2)若锁定金属棒，保持磁感应强度大小不变，将磁场方向顺时针旋转过53°后解锁金属棒的瞬间，求重物加速度a的大小。(4分) 解析：(1)金属棒恰处于静止且刚好不向右滑，有BIL＋μmg＝Mg 金属棒中的电流I＝ 解得M＝0.75 kg。 (2)设磁场旋转后轨道对金属棒的支持力为FN， BIL sin 53°＋FN＝mg 磁场旋转后，安培力水平方向分量减小，金属棒向右加速，有Mg－BIL cos 53°－μFN＝(m＋M)a 解得a＝3.2 m/s2。 答案：(1)0.75 kg　(2)3.2 m/s2 8．(12分)如图所示，在竖直平面内有一个半径为r、质量为m0的金属圆环，圆环平面与纸面平行，圆环部分处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁场的水平边界与圆环相交于M、N点，圆心角∠MON＝120°。用绝缘轻绳把放在斜面上的滑块通过定滑轮与圆环相连。当圆环中通有逆时针方向大小I＝的电流时，滑块保持静止。已知斜面倾角为30°，斜面和滑轮均光滑，重力加速度大小为g。 (1)求滑块的质量。(6分) (2)若圆环电流I大小不变，方向突然变为顺时针方向，则此时滑块的瞬时加速度为多大？(6分) 解析：(1)设滑块质量为m，圆环处在磁场中部分所受安培力F＝2BIr sin 60° 方向竖直向上，系统处于静止状态，则有m0g－F－mg sin 30°＝0 联立解得m＝m0。 (2)电流I反向后，安培力大小不变，方向相反，对系统，根据牛顿第二定律有m0g＋F－mg sin 30°＝(m0＋m)a 联立解得a＝。 答案：(1)m0　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $