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（人教版）

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所受安培力都向左，所以abcd受到的合力向左。 题组2　安培力的大小 3.(2026·云南昭通市期中)将长为1 m的导线ac从中点b折成图中所示的形状，放于B＝0.04 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直。若在导线abc中通入I＝25 A的直流电，则整个导线所受安培力的大小为(　　) A． N B． N C．1.5 N D．2 N 解析：选A。由题意知导线在磁场内的有效长度L＝2l sin 60°＝ m，整个通电导线受到安培力大小F＝BIL＝ N。 4．(2026·河南南阳市期中)在匀强磁场中的P处放一根长度L＝0.2 m、通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的磁场力F＝1.0 N，方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为(　　) A．零 B．一定为10 T，方向竖直向上 C．可能大于10 T，方向竖直向下 D．可能大于10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向 解析：选D。根据左手定则可知，安培力与磁场方向垂直，由于通电导线在P处受到的磁场力竖直向上，所以P处的磁感应强度不沿竖直方向；根据F＝ILB sin θ，可得磁感应强度大小满足B＝≥＝10 T，由于磁感应强度只由磁场自身决定，所以将该通电导线从磁场中撤走，P处的磁感应强度保持不变。 5.(2026·黑龙江大庆市期中)如图所示，竖直平面内长度为2L的铜导线从中点弯折成夹角为60°的“V”形，上部分置于磁感应强度大小为B、方向垂直于竖直面向里的足够大的匀强磁场中。顶点a到磁场边界MN的垂直距离为h，ab与MN的夹角为60°。若在导线中通以如图所示的电流I，则铜导线受到安培力的大小为(　　) A．BIL B．BIh C．2BIL D．BI 解析：选D。铜导线在磁场中的部分有效长度L′＝L－2h tan 30°＝L－h，故安培力大小F＝BIL′＝BI。 6.(2026·黑龙江哈尔滨市期末)如图所示，某同学用弹簧测力计和一小段细线竖直吊起一个质量为m、边长为2L的刚性金属等边三角形线圈，线圈中通有逆时针方向、大小为I的恒定电流且中位线MN以下处在垂直于纸面方向的匀强磁场中。此时弹簧测力计的示数为，重力加速度大小为g，则匀强磁场的磁感应强度大小和方向为(　　) A．　垂直于纸面向外 B．　垂直于纸面向外 C．　垂直于纸面向里 D．　垂直于纸面向里 解析：选C。对线圈受力分析，线圈受重力、弹簧测力计的拉力和安培力的作用，由于拉力T＝，故安培力的方向竖直向上，大小F安＝，根据左手定则，可判断磁感应强度的方向为垂直于纸面向里，线圈在磁场中的有效长度为MN的长度，即L，根据F安＝BIL，可得B＝。 题组3　磁电式电流表 7．磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量，由题中的信息可知(　　) A．该电流表的刻度是均匀的 B．线圈转动过程中受到的安培力的大小变大 C．若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 D．更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即) 解析：选A。依题意可知NBIS＝kθ，其中N、B、S、k为常数，则I与θ成正比，故电流表的刻度是均匀的，A正确；安培力F＝NBIL，其中N、B、L为常数，电流I不变，故线圈转动过程中受到的安培力的大小不变，B错误；在题图乙中，根据左手定则可知，线圈将沿顺时针方向转动，C错误；电流表的灵敏度＝，若更换k值更大的螺旋弹簧，灵敏度减小，D错误。 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.通电长直导线和通电正方形线框abcd中的电流方向如图所示，长直导线与线框所在平面平行，O1O2是线框的竖直中轴线，e是长直导线上与ad等高的点，且O1e⊥ad。已知长直导线在其周围某点产生的磁场的磁感应强度大小满足B＝k(其中k是已知常数，r是该点到导线的距离，I为导线中的电流大小)，则线框中ab和cd边对长直导线的合力方向是(　　) A．沿ad方向 B．沿da方向 C．沿O1O2方向 D．沿O2O1方向 解析：选A。设ab、cd边所在位置的磁感应强度大小分别为B1、B2，由题意可知ab、cd边到长直导线的距离相等，记作L，则有B1＝B2＝， 根据安培定则画出磁场方向，再根据左手定则可以画出ab、cd边的受力F1、F2，如图所示，由F＝BIL，可得F1＝F2，长直导线对ab、cd边的作用力与ab、cd边对长直导线的作用力分别为相互作用力，大小相等、方向相反，即F1′＝F2′，方向分别沿ae、ed方向，则合力方向沿ad方向。 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 $