1.1磁场对通电导线的作用 同步训练-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

1.1磁场对通电导线的作用同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础训练 一、单选题 1．下列通电导线放在如图所示的磁场中，所受安培力方向是垂直于纸面向里的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，一根通电导线弯折后固定在匀强磁场中，bc与磁感线垂直，则导线ab、bc所受安培力大小之比及方向为（　　） A．  相同 B．  相反 C．  相同 D．  相反 3．下列四幅图，分别是通电导线在磁场中所受安培力及运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的示意图，其中正确的是 A． B． C． D． 4．如图，在薄金属圆筒表面上通以与其轴线平行、分布均匀的恒定电流时，该圆筒的形变趋势为（    ） A．沿轴线上下压缩 B．沿轴线上下拉伸 C．沿半径向内收缩 D．沿半径向外膨胀 5．如图所示，一长直导线穿过金属环中心，而且垂直金属圆环平面，导线上的电流I1和圆环中电流I2的方向如图所示，那么金属圆环受到的磁场力（　　） A．沿着圆环半径向外 B．沿着圆环半径向内 C．垂直金属环平面向右 D．不受磁场力的作用 6．有人做了一个如图所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，接通直流电源，观察到的现象是（　　） A．弹簧始终保持静止 B．弹簧开始不停地上下振动 C．弹簧突然跳起再做阻尼振动直至停下来 D．弹簧向上收缩后便不再伸长 7．下图的四个实验现象中，说法正确的是（）    A．甲图中，说明了通电导线周围产生磁场的 B．乙图中，说明了通电导线周围产生磁场的 C．丙图中，说明了电流间是通过电场发生相互作用的 D．丁图中，说明了运动电荷产生的磁场方向 8．电流为I的直导线处于磁感应强度为B的匀强磁场中，所受磁场力为F．关于电流I、磁感应强度B和磁场力F三者之间的方向关系，下列图示中正确的是（ ） A． B． C． D． 9．两根固定的相互平行的直导线A和B，相距为L，电流方向如图所示。导线C用轻绳悬挂在A、B导线的中间上方，距离为L，三根导线中的电流都为I。下列说法正确的是（　　） A．从上往下看，导线C顺时针转动，同时绳子的张力变小 B．从上往下看，导线C逆时针转动，同时绳子的张力变小 C．当C转到与A、B平行时，A、B和C单位长度所受的磁场作用力大小之比为 D．当C转到与A、B平行时，A、B和C单位长度所受磁场作用力大小之比为 能力提升训练 二、多选题 10．如图所示，一根质量为m、长为l的金属棒用两根细线悬挂在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，已知每根细线可以承受的最大拉力为2mg（g为重力加速度），当金属棒通入从左到右方向的电流I时，金属棒处于静止状态，此时每根细线的拉力为mg，关于该金属棒和细线，下列说法中正确的是（　　） A．倘若磁感应强度增大为2B，每根细线的拉力为0 B．倘若磁感应强度增大为B，每根细线的拉力为0 C．倘若将电流方向变为从右向左，大小变为5I，细线不会被拉断 D．倘若将磁感应强度方向变为垂直于纸面向外，不改变磁感应强度B的大小，那么每根细线的拉力一定大于mg 11．如图，水平金属导轨AB与CD用有绝缘外层的双绞导线连接放置在匀强磁场中，导体棒mn、pq可在水平轨道上自由滑动。当导体棒mn向左移动时，pq向右移动，则（  ） A．mn中感应电流的方向为m到n B．mn中感应电流的方向为n到m C．导轨A与C相连，B与D相连 D．导轨A与D相连，B与C相连 12．如图所示为三根平行直导线的截面图，它们的电流大小都相等，方向均垂直纸面向里。△ABC为等腰直角三角形，D为AB中点，三个电流在D处产生的磁感应强度大小均为B0。下列说法中正确的是（　　） A．D点的磁感应强度大小为B0，方向由D到B B．C电流受到AB两电流作用力的方向由D到C C．若仅将B处电流反向，D点的磁感应强度大小为 D．若仅将B处电流反向，C电流受到AB两电流作用力的方向为由D到A 三、解答题 13．空间中存在竖直向上的匀强磁场，质量m＝0.05kg的细金属棒MN用绝缘细线、悬挂，且始终保持水平。OMNO＇是边长L＝1m的正方形，在金属棒中通以I＝0.25A的电流，金属棒最终静止的位置如图所示。绝缘细线与竖直方向的夹角，取重力加速度，求： (1)金属棒中电流的方向、磁感应强度B的大小； (2)通过正方形OMNO＇的磁通量； (3)若细金属棒中电流不变的同时调整磁场方向，金属棒仍能静止在该位置且使所加的磁感应强度最小，求最小的磁感应强度。 14．如图所示，在倾角为=30°的斜面上，固定一宽L=0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，一质量m=40克的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好，整个装置处于磁感应强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中，金属棒的电阻R1=1Ω（导轨电阻不计），金属导轨与金属棒之间的最大静摩擦力为0.1N，取g=10m/s2． （1）判断金属棒所受到的安培力的方向； （2）要保持金属棒在导轨上静止，求滑动变阻器R接入电路中的阻值范围． 15．如图所示，AB、CD为两根平行的导线。当导线中通以同方向的电流时，相互间有怎样的作用？说明其中的道理。 挑战训练 16．如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度L = 0.2 m，现垂直导轨放置一根质量m = 0.24 kg的金属棒ab，M和P之间接入一电源，回路中电流大小恒定为I = 2 A，在导轨间加一个范围足够大的匀强磁场且磁场方向始终与金属棒垂直，方向与水平面间夹角θ可调，重力加速度g = 10 m/s2，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。求： (1)请画出图示情况下，沿ba方向观察金属棒时的受力分析平面图； (2)当磁感应强度的大小B = 3 T，方向与水平面成θ = 37°角时，ab棒恰好处于静止状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则导体棒与轨道间的动摩擦因数μ为多大？ (3)若要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？ 17．蹄形磁铁用丝线悬于O点，在磁铁正下方，固定着一水平放置的长直导线如图所示。当导线中通以自左向右的电流时，蹄形磁铁将怎样运动？ 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 《1.1磁场对通电导线的作用同步训练》参考答案 1．B 【详解】A．根据左手定则，安培力方向垂直纸面向外，A错误； B．根据左手定则，安培力方向垂直纸面向里，B正确； C．根据左手定则，安培力方向垂直电流向下，C错误； D．根据左手定则，安培力方向垂直电流向上，D错误。 故选B。 2．B 【详解】由图可知导线ab垂直于磁感线方向的长度与导线bc的长度相等，两条导线电流大小相等方向相反。由可知导线ab、bc所受安培力大小之比为，由左手定则可知两条导线所受安培力方向相反。 故选B。 3．C 【详解】A. 根据左手定则知，电流方向垂直纸面向外，磁场方向向右所受安培力应向上，故A错误； B. 根据左手定则知，电流方向向右，磁场方向向上，安培力应垂直纸面向外，故B错误； C. 根据左手定则知，负电荷向右运动，磁场方向垂直纸面向里，洛伦兹力应向下，故C正确； D. 根据左手定则知，正电荷运动方向向右，磁场方向垂直纸面向里，洛伦兹力应向上，故D错误。 故选：C 4．C 【详解】根据电流间的相互作用力关系：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，所以通以同向电流后，电流间相互吸引，所以整个圆筒有沿半径向内收缩的趋势，ABD错误C正确 5．D 【详解】在图中，根据安培定则可知，直线电流的磁场与导线环平行，则环形导线不受安培力。故D正确，ABC错误。 故选D。 6．B 【详解】初始，弹簧由于重力作用下垂与水银接触，接通直流电源，弹簧中有电流，相邻线圈有同向电流而相互吸引，弹簧向上收缩而导致其下端离开水银，弹簧中电流随之消失，弹簧由于重力又会向下伸长而使其下端再次与水银接触，以后重复这一过程，所以接通直流电源后，观察到的现象是弹簧开始不停地上下振动。故选B。 7．A 【详解】A．图中小磁针发生了偏转，说明小磁针受到了磁场的作用，说明通电导线周围产生磁场。故A正确； B．由于导线中通以电流使导线受到了安培力的作用，不能说明通电导线周围产生磁场。故B错误； C．两导线相互靠近，是因为两导线处在彼此产生的磁场中，说明了通电导线产生磁场，从而受到了安培力，力是通过磁场产生的。故C错误； D．该图是为了说明带电粒子的运动轨迹发生了偏转，表明磁场对带电粒子有力的作用。故D错误。 故选A。 8．B 【详解】A．根据电流和磁场的方向，由左手定则知安培力的方向水平向左，故A错误； B．根据电流和磁场的方向，由左手定则知安培力的方向水平向右，故B正确； C．根据电流和磁场的方向，由左手定则知安培力的方向竖直向上，故C错误； D．根据电流和磁场的方向，由左手定则知安培力的方向垂直于导线斜向左上方，故D错误。 故选B。 9．D 【详解】AB．由右手螺旋定则可以判断C导线左侧的磁场方向从下往上，右侧从上往下，从而可判断C导线左侧受到向外的力右侧受到向里的力，从上往下看导线是逆时针转动；利用极限法可判断C导线转动到与AB平行时受到向下的安培力，所以过程中绳子张力变大；故AB错误。 CD．当C转到与A、B平行时，三根导线电流方向都是垂直纸面向里，所以A、B和C受到相互之间的磁场作用力大小相等，即单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:1:1，故C错误，D正确。 故选D。 10．AC 【详解】AB．根据平衡条件可知 mg=2×mg+BIl 解得 BIl=mg 细线的拉力为0时 mg=B'Il 解得 B'=2B 故B错误，A正确； C．将电流方向变为从右向左，大小变为5I，金属棒受到的安培力向下，大小为 F安=5BIl=mg 则每根细线的拉力 细线不会被拉断，故C正确； D．将磁感应强度方向变为垂直于纸面向外，不改变磁感应强度B的大小，所受到的安培力向下，根据 BIl+mg=2F拉 解得 F拉=mg 故D错误。 故选AC。 11．AD 【详解】AB．当导体棒mn向左移动时，根据右手定则可知，mn中感应电流的方向为m到n，故A正确，B错误； CD．因pq向右运动，则由左手定则可知，pq中的电流由p到q，则导轨A与D相连，B与C相连，故C错误，D正确。 故选AD。 12．AD 【详解】A．由右手螺旋定则可知A、B、C三个电流在D点产生的磁感应强度如图所示 由矢量叠加可知D点的磁感应强度 方向由D到B，故A正确； B．根据同向电流相互吸引的特点，对电流C受到A、B的作用力分析如图所示 由题意可知 所以C电流受到A、B两个电流作用力方向为由C到D，故B错误； C．若仅将B处电流反向，由右手螺旋定则可知A、B、C三个电流在D点产生的磁感应强度如图所示 由矢量叠加可知D点的磁感应强度，故C错误； D．若仅将B处电流反向，根据同向电流相互吸引（反向电流相互排斥）的特点，对电流C受到A、B的作用力分析如图所示 由题意可知 所以C电流受到A、B两个电流作用力方向为由D到A，故D正确。 故选AD。 13．(1)由M流向N，2T (2) (3) 【详解】（1）以金属棒为对象进行受力分析，可知金属棒受到的安培力水平向右，根据左手定则可知，金属棒中的电流由M流向N。 金属棒的受力如图所示， 根据受力平衡可得 联立可得B＝2T （2）通过正方形OMNO＇的磁通量为 解得 （3）当B的方向调整到沿MO方向时，安培力与MO垂直，此时安培力最小，磁感应强度也最小，有 最小的磁感应强度 14．（1）方向沿斜面向上；（2）6Ω≤R≤22Ω 【详解】（1） 根据左手定则可判断，安培力的方向沿斜面向上． （2）由题意可知, 当滑动变阻器R取最大值时，回路中电流最小，金属棒刚好不下滑，由平衡条件 由闭合电路欧姆定律 接入电路的最大电阻 由题意可知,，当滑动变阻器R取最小值时，回路中电流最大，金属棒刚好不上滑，由平衡条件 由闭合电路欧姆定律 接入电路的最小电阻 滑动变阻器R接入电路中的阻值范围：6Ω≤R≤22Ω 15．见解析 【详解】两根平行导线AB、CD通以同向电流，由右手定则知道导线AB在CD导线附近产生的磁场如图甲所示，根据左手定则知CD导线受安培力向左；同理AB导线处在CD导线的磁场中，如图乙所示，用左手定则判断得安培力向右，故两导线相互吸引。 16．(1) (2)0.5 (3)6 T，方向为水平向右 【详解】（1）金属棒必然受到竖直向下的重力，以及导轨对金属棒竖直向上的支持力；由电路图可知，金属棒中的电流有a指向b，由左手定则可知，金属棒受到的安培力垂直于磁场指向左上方，与竖直方向的夹角为θ；由安培力斜向左上方可知，金属棒有相对导轨向左运动的趋势，导轨会对金属棒有水平向右的摩擦力，金属棒受力分析如图所示。 （2）由题意可知，金属棒恰好平衡，此时摩擦力为最大静摩擦力，与滑动摩擦力大小相等，受力分析可知，对导体棒在竖直方向上 在水平方向上 滑动摩擦力 安培力 联立可得 （3）若金属棒受到的支持力为0，则金属棒对导轨的压力也为0，摩擦力也为0，对金属棒受力分析如图所示 对金属棒受力分析可知 解得 即B′至少为6 T，由左手定则可知，此时磁感应强度的方向为水平向右。 17．蹄形磁铁逆时针转动的同时，还有向下的运动趋势 【详解】假设磁体不动，导线运动，则有：根据右手螺旋定则可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场是斜向上，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纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90度时，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，同时上升。如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则有磁体逆时针转动（从上向下看），即N极向纸外转动，S极向纸内转动，而蹄形磁铁受到通电直导线的作用力为向下的，实际上蹄形磁铁逆时针转动的同时，还有向下的运动趋势。 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 $