周周练1 磁场对通电导线和运动电荷的作用-【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）

周周练1　磁场对通电导线和运动电荷的作用 1．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，一质量为m、电荷量为q的正电荷以速率v沿纸面方向进入磁场，不计重力，该电荷所受洛伦兹力F的大小是 (　　) A．qvB sin θ B．qvB cos θ C．qvB D．0 解析：选C。由于磁感应强度方向与速度方向垂直，所以该电荷所受洛伦兹力大小F＝qvB。 2．下列四图表示真空中不计重力的带正电粒子分别以速度v按图示方向进入匀强电场E或匀强磁场B中，下列说法正确的是 (　　) A．图甲中带电粒子做匀速直线运动 B．图乙中带电粒子做匀变速曲线运动 C．图丙中带电粒子在纸面所在的平面内做匀速圆周运动 D．图丁中带电粒子做匀加速直线运动 解析：选B。题图甲中粒子受到水平向右的电场力，向右做匀加速直线运动，故A错误；题图乙中粒子受到水平向右的电场力，做类平抛运动，属于匀变速曲线运动，故B正确；题图丙中粒子受到垂直于纸面向外的洛伦兹力，在垂直于纸面的平面内做匀速圆周运动，故C错误；题图丁中粒子平行于磁场方向进入磁场，不受洛伦兹力，故粒子向右做匀速直线运动，故D错误。 3．(多选)关于电场和磁场，下列说法正确的是 (　　) A．电场线与磁感线均不相交，都是闭合的曲线 B．电场和磁场虽然看不见摸不着，但它们均是客观存在的特殊物质 C．将一带电粒子分别静置在电场和磁场中，电场、磁场一定对其有力的作用 D．将一电流元放入磁场中，电流元受安培力的方向与该点磁感应强度的方向垂直 解析：选BD。电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线，故A错误；电场和磁场虽然看不见摸不着，但它们均是客观存在的特殊物质，故B正确；电场对放入其中的电荷有力的作用，但是磁场只会对运动的且速度与磁场不平行的电荷有力的作用，故C错误；将一电流元放入磁场中，电流元受安培力的方向总是垂直于磁感应强度的方向，故D正确。 4．关于磁场的认识，下列说法正确的是 (　　) A．将一小段通电导线置于磁场中某处，若该导线不受磁场力，则说明此处的磁感应强度为零 B．磁感应强度的方向与置于该处的通电导线受到的磁场力的方向相同 C．将小磁针放在磁场中某处，小磁针静止时N极所指的方向就是该处磁感应强度的方向 D．根据磁感应强度的定义式B＝可知，B与F成正比，与IL成反比 解析：选C。导线不受力可能是因为电流方向与磁场平行，此时sin θ＝0，故该处的磁感应强度不一定为零，故A错误；由左手定则判断磁感应强度方向与安培力方向垂直，故B错误；小磁针静止时N极所指方向即为该处磁感应强度的方向，故C正确；磁感应强度B由磁场本身决定，与F和IL无关，故D错误。 5．宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。地磁场(如图所示)的存在可以改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子无法到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，则下列说法正确的是 (　　) A.地磁场只对垂直于地面运动的带电粒子有阻挡作用 B．地磁场只对赤道平面内垂直于地面运动的带电粒子有阻挡作用 C．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在两极附近最弱 D．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最弱 解析：选C。地磁场在地球两极附近最强，赤道较弱，而带电粒子在磁场中所受洛伦兹力还与速度方向有关，垂直于地面运动(指向地心)的带电粒子在两极处速度几乎与磁场方向平行，洛伦兹力的影响最小。因此地磁场对带电粒子均有阻挡作用，且地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在两极附近最弱，在赤道附近最强。 6．如图所示，正六边形线框abcdef由六根导体棒连接而成，固定于匀强磁场中的线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、b与电源两端相连，ab棒与其余各棒并联，各棒的电阻均为R，电源内阻及导线电阻忽略不计。S闭合后，线框受到的安培力大小为F。若仅将ab棒移走，则余下线框受到的安培力大小为 (　　) A． B． C． D． 解析：选D。S闭合后，ab棒与其余各棒并联，设电源电动势为E，ab棒长度为L，则两支路的电流大小分别为Iab＝，I其他＝，ab边受到的安培力Fab＝BIabL＝，其余各棒在磁场中的等效长度也为L，受到的安培力大小F其他＝BI其他L＝，由题意可得Fab＋F其他＝F，则撤去ab棒后，余下线框受到的安培力F其他＝F。 7．(8分)如图所示，水平固定的粗糙平行金属导轨MN、PQ的间距L＝1 m，左侧M、P间接有一电动势E＝6 V、r＝0.5 Ω的电源和阻值R＝2.5 Ω的定值电阻。整个装置垂直于匀强磁场放置。一质量m＝0.05 kg、阻值R1＝2 Ω、长度也为L＝1 m的细直金属棒ab垂直放置在导轨上且恰好保持静止，棒ab始终与导轨接触良好。不计导轨电阻，重力加速度大小g取10 m/s2，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.24且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求： (1)金属棒ab两端的电压U；(4分) (2)匀强磁场的磁感应强度大小B。(4分) 解析：(1)根据闭合电路欧姆定律有E＝I 金属棒ab两端的电压U＝IR1 解得I＝1.2 A，U＝2.4 V。 (2)金属棒恰好保持静止，说明金属棒受到的安培力与摩擦力大小相等，则有F＝f＝μmg 匀强磁场的磁感应强度大小B＝ 解得B＝0.1 T。 答案：(1)2.4 V　(2)0.1 T 8．(8分)如图甲所示，质量m＝0.16 kg、长L＝1 m的金属棒两端由等长的轻质绝缘细线悬挂在同一水平天花板上，空间中存在着匀强磁场。当金属棒中通入由M流向N、大小I＝2 A的电流且金属棒静止时，细线、磁感应强度方向与竖直方向的夹角均为θ＝30°，截面图如图乙所示。已知重力加速度大小g取10 m/s2。 (1)请在图乙中画出金属棒的受力分析示意图。(2分) (2)求每根细线对金属棒的拉力大小F线。(3分) (3)求匀强磁场的磁感应强度大小B。(3分) 解析：(1)根据左手定则可知，金属棒所受安培力垂直于金属棒斜向右上，则金属棒的受力分析示意图如图所示。 (2)对金属棒受力分析有mg cos θ＝2F线 解得F线＝ N。 (3)对金属棒受力分析有mg sin θ＝F安 其中F安＝BIL 解得B＝0.4 T。 答案：(1)图见解析　(2) N　(3)0.4 T 9．(12分)如图所示，平行斜导轨间距为d，该区域内同时存在一个磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于导轨向上。导轨上端无磁场，且与一个电动势为E、内阻为r的电源以及定值电阻R连接在一起，导轨下端与水平面成30°夹角。一根质量为m、电阻为2R的导体棒恰斜跨接在倾斜导轨上，导体棒与导轨的夹角为60°，并在回路通电时保持静止，导轨电阻不计。已知d＝0.5 m，B＝1 T，E＝7 V，R＝1 Ω，r＝0.5 Ω，m＝0.2 kg，g取10 m/s2。 (1)判断导体棒中电流流向，并求出回路中电流I的大小。(3分) (2)判断导体棒所受安培力方向并求安培力的大小。(3分) (3)求出导体棒所受摩擦力的大小，并说明其方向。(6分) 解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，有E＝I(r＋2R＋R) 解得I＝2 A 电流方向由Q→P。 (2)根据左手定则可知，安培力方向在倾斜导轨所在平面且垂直于PQ杆向上 导体棒所受安培力的大小FA＝＝ N。 (3)导体棒受重力、支持力、摩擦力和安培力处于平衡状态，根据正交分解 沿着倾斜导轨，有FAcos 30°＋f1＝mg sin 30° 解得f1＝0 垂直于倾斜导轨，有FAsin 30°＝f2 解得f2＝ N 导体棒所受摩擦力的大小f＝＝ N 摩擦力方向在倾斜导轨所在平面，垂直于P端所在导轨向外。 答案：(1)Q→P　2 A (2)在倾斜导轨所在平面且垂直于PQ杆向上　 N (3) N　在倾斜导轨所在平面，垂直于P端所在导轨向外 学科网（北京）股份有限公司 $