1.1磁场对通电导线的作用力提升检测-【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

1.1磁场对通电导线的作用力提升检测
一、单选题
1.关于磁场对通电导线的作用力，下列说法正确的是（??
）
A.?磁场对放置在其中的通电导线一定有力的作用
B.?放置在磁场中的导线越长，其所受的磁场力越大
C.?放置在磁场中的导线通过的电流越大，其所受的磁场力越大
D.?通电导线在磁场中所受的磁场力的方向一定与磁场方向垂直
2.有一小段通电导线，长为1cm，电流强度为5A，把它置入某磁场中某点，受到的磁场力为0.05N，则该点的磁感应强度B一定是（??
）
A.?B=1T????????????????????????????B.?B≥1T????????????????????????????C.?B≤1T????????????????????????????D.?以上情况都有可能
3.如图所示，有一根竖直长直导线和一个通电三角形金属框处于同一竖直平面内，当竖直长导线内通以方向向上的电流时，若重力不计，则三角形金属框将(??
)
A.?水平向左运动???????????????????B.?竖直向上???????????????????C.?处于平衡位置???????????????????D.?以上说法都不对
4.如图所示，通电直导线ab质量为m，水平地放置在倾角为θ的光滑导轨上，导轨宽度为L，通以图示方向的电流，电流为I，磁场的方向垂直水平面竖直向上，要求导线ab静止在斜面上（已知重力加速度为g）；则磁感应强度大小为
（
??）
A.?
tan
θ??????????????????????????B.?
sin
θ??????????????????????????C.?
cos
θ??????????????????????????D.?
5.在如图所示磁场中，ab
是闭合电路的一段导体，ab
中的电流方向为
a?b，则
ab
受到的安培力的方向为(
??)
A.?向上?????????????????????????????????????B.?向下?????????????????????????????????????C.?向里?????????????????????????????????????D.?向外
6.在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是(??
)
A.?????????????????????????????B.?????????????????????????????C.?????????????????????????????D.?
7.如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点.以O为坐标原点，A、B连线为x轴，O、C连线为y轴，建立坐标系.过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流。则过C点的通电直导线所受安培力的方向为（???
）
A.?沿y轴正方向????????????????????B.?沿y轴负方向????????????????????C.?沿x轴正方向????????????????????D.?沿x轴负方向
8.如图所示，两个圆形线圈P和Q，悬挂在光滑绝缘杆上，通以方向相同的电流，若
，P、Q受到安培力大小分别为
，则P和Q(??
)
A.?相互吸引，
???????????????????????????????????????????B.?相互排斥，
C.?相互排斥，
???????????????????????????????????????????D.?相互吸引，
9.如图，在两根平行直导线中，通以相反的电流I1和I2
，
且I1＞I2
，
设两导线所受磁场力的大小分别为F1和F2
，
则两导线（???
）
A.?相互吸引，且F1＞F2???????????????????????????????????????????B.?相互排斥，且F1＞F2
C.?相互吸引，且F1＝F2???????????????????????????????????????????D.?相互排斥，且F1＝F2
10.阴极射线管是一种能从其阴极A发射出电子流的装置。如图所示的阴极射线管放在蹄形磁铁的N、S两极间，则此时电子流将（　　）
A.?向S极偏转??????????????????????????B.?向N极偏转??????????????????????????C.?向上偏转??????????????????????????D.?向下偏转
11.如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方电子的初速度方向与电流I的方向相同，均平行于纸面水平向左。下列四幅图是描述电子运动轨迹的示意图，正确的是（　　）
A.?????????????????B.?????????????????C.?????????????????D.?
12.如图所示，空间分布着匀强磁场，xOy面内有一通电导线AO，导线与Ox轴夹角为45°，电流由A流向O。有关安培力与磁场方向关系，下列说法正确的是（??
）
A.?若磁场沿x轴正向，则安培力沿z轴负向???????????????B.?若磁场沿y轴正向，则安培力沿z轴负向
C.?若磁场沿z轴正向，则安培力沿x轴正向???????????????D.?若磁场沿z轴负向，则安培力沿x轴负向
13.电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器，我国正在进行舰载电磁轨道炮试验，射程可达200公里，预计到2025年投入使用。某同学利用饼型强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，相同的饼型强磁铁水平等间距放置，使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法中不正确的是（??
）
A.?放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向
B.?强磁铁磁性越强，导轨平面越接近匀强磁场
C.?强磁铁间距越小，导轨平面越接近匀强磁场
D.?若全部磁铁N极向上，导体棒所受安培力水平向右
14.如图所示，足够长的导体棒
固定在相互平行且间距为
的金属导轨上，导体棒
与水平导轨的夹角为
，且处于方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为
的匀强磁场中。已知该回路中的电源电动势为
，回路中的总电阻为
，导体棒与导轨接触良好，则导体棒
所受的安培力大小为（??
）
A.???????????????????????????????????B.???????????????????????????????????C.???????????????????????????????????D.?
15.如图所示，空间内水平线
以下存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，一正方形的闭合金属线框
从边界
的上方一定高度由静止释放，运动过程中线框平面一直在竖直平面内，且
．关于线框开始下落后的速度
随时间
的变化图象，下列图象不可能出现的是（
??）
A.????????????????????????????????????????????B.?
C.????????????????????????????????????????????D.?
16.两固定且互相垂直的无限长直导线l1与l2在同一竖直面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流．有一正方形导线框ABCD，初始时刻，AB边与
l1重合，AD边与
l2重合，所有导线间彼此绝缘，下列说法正确的是（??
）
A.?若导线框向右平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流
B.?若导线框向上平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流
C.?若导线框沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流
D.?若导线框向右平移，l1对CD边的安培力垂直CD边向右
二、解答题
17.如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.2
m、质量为
的通电直导线，电流大小I＝1A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在方向竖直向上的磁场中。已知磁感应强度大小变化规律如图所示，求从零时刻开始计时，需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？
g取
18.如图所示，MN、PQ为两条平行的光滑金属直导轨，导轨平面与水平面成θ=30°，M、P之间接有电阻箱R，导轨所在空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r，现从静止释放金属杆ab，测得最后的最大速度为v1
，
已知轨道间距为L，重力加速度取g，轨道足够长且电阻不计，求：
（1）电阻箱接入电路的电阻多大？
（2）若当金属棒下滑的距离为s时，金属棒的加速度大小为a，则此时金属棒运动的时间为多少？
三、综合题
19.如图所示，水平放置且不计电阻的两根平行金属导轨M、N，相距L=0.3
m，上面沿导轨垂直方向放一个导体棒ab，其阻值Rab＝0.5
Ω。两金属导轨一端接有电源、电阻和开关。电源的电动势E＝3V、内阻r＝0.5
Ω，电阻R＝2
Ω。如果在装置所在的区域加一个竖直向上磁感应强度B=1.2T的匀强磁场，闭合开关，导体棒仍处于静止状态。求：
（1）通过导体棒电流的大小；
（2）导体棒所受的安培力的大小和方向。
答案解析
1.【答案】
D
【解析】A．在磁场中放置的通电导线不一定有力的作用。当通电导线方向与磁场方向平行时，通电导线不受力，所以A不符合题意；
BC．通电导线放在磁场中，受到的磁场力为
，所以磁场力的大小不但与导线的长度有关，与磁场的强弱和电流的大小都有关系，所以BC不符合题意；
D．通电导线在磁场中所受的磁场力的方向一定与磁场方向垂直，一定与电流方向垂直，所以D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当通电导体垂直磁场方向放置时，通电导线所受磁场力最大；当通电导线与磁场方向平行放置时，其所受磁场力为零；通电导线所受磁场力的大小与通电导线中的电流大小、通电导线的长度及放置的方向均有，其所受磁场力的方向与磁场方向及电流方向均垂直。
2.【答案】
B
【解析】长为1cm，电流强度为5A，把它置入某磁场中某点，受到的磁场力为0.05N，当垂直放入磁场时，则公式
若不是垂直放入磁场时，则磁感应强度比1T还要大，所以B≥1T，B符合题意，ACD不符合题意．
故答案为：B。
【分析】根据题目给出的导体棒受到的安培力和电流强度，结合安培力公式求解磁感应强度即可。
3.【答案】
A
【解析】解：根据安培定则知，直线电流右边磁场方向垂直纸面向里，三角形左边的一条边所受的安培力水平向左，还有两边可以等效为一直线电流，电流的方向向下，所受安培力向右，由于离长直导线电流越远，磁场越弱，所以向左的安培力大于向右的安培力．则三角形金属框水平向左运动．A符合题意，B、C、D不符合题意．
故答案为：A．
【分析】三角形金属框处于长直导线电流所产生的磁场中，根据左手定则，判断出安培力的方向，从而判断出金属框的运动状况．
4.【答案】
A
【解析】由题意可知，受力分析如图所示，
故答案为：则有：
解得：
故答案为：A
【分析】对导体棒进行受力分析，在总理、安培力和支持力的作用下静止，结合电流强度、安培力大小求解磁感应强度即可。
5.【答案】
C
【解析】根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向下穿过手心，则手心朝上．四指指向电流方向，则指向纸外，拇指指向右侧，故导线受到的安培力向里，ABD不符合题意，C符合题意．
故答案为：C．
【分析】利用左手定则可以判别导体棒受到的安培力方向。
6.【答案】
C
【解析】A.根据左手定则可得，图中安培力的方向是向下的，A不符合题意；
B.图中电流的方向和磁场方向平行，不受安培力的作用。B不符合题意；
C.根据左手定则可得，图中安培力的方向是竖直向下的，C符合题意；
D.根据左手定则可得，图中安培力的方向是垂直向外的，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据导线的电流方向和磁场的方向，利用左手定则和公式求解安培力的方向，再结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小。
7.【答案】
B
【解析】等边三角形的三个顶点A、B、O处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．
由安培定则可得：导线A、B的电流在C处的合磁场水平向右，导线O的电流在C处的磁场也是水平向右，故三条导线的电流在O处的合磁场方向水平向右．再由左手定则可得：C点的通电直导线所受安培力的方向为竖直向下，沿着y轴的负方向．故B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B．
【分析】根据导线的电流方向和磁场的方向，利用左手定则和公式求解安培力的方向，再结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小。
8.【答案】
D
【解析】两个圆形线圈，电流同向，根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，知两线圈相互吸引．根据牛顿第三定律知，因为线圈P对线圈Q的力和线圈Q对线圈P的力大小相等，方向相反，D符合题意。
故答案为：D
【分析】对导体棒进行受力分析，利用左手定则结合电流的方向和磁场方向确定导体棒受到的安培力方向。
9.【答案】
D
【解析】A、通电导线在其周围产生磁场，通电导线在磁场中受到安培力作用，两导线所受安培力是作用力与反作用力，它们大小相等，AB不符合题意；
C、由右手螺旋定则可知：I1在I2处产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知，I2所所受安培力向左；由右手螺旋定则可知：I2在I1处产生的磁场垂直纸面向外，由左手定则可知，I1所所受安培力向右；则两导线相互远离；C不符合题意，D符合题意；
故答案为：D
【分析】物体间力的作用是相互的，物体间的相互作用力大小相等；磁场是由通电导线产生的，一通电导线在另一导线电流的磁场中，会受到安培力作用，由安培定则判断出电流的磁场方向，然后由左手定则判断出安培力方向．
10.【答案】
D
【解析】因为A是阴极，B是阳极，所以电子在阴极管中的运动方向是A到B，产生的电流方向是B到A（注意是电子带负电），根据左手定则，四指指向A，手掌心对向N极，此时大拇指方向向下，所以轨迹向下偏转。
故答案为：D。
【分析】利用电子的运动方向结合左手定则可以判别运动轨迹的偏转方向。
11.【答案】
D
【解析】由安培定则可知，在直导线的下方的磁场的方向为垂直纸面向外，根据左手定则可以得知电子受到的力向下，电子向下偏转；通电直导线电流产生的磁场是以直导线为中心向四周发散的，离导线越远，电流产生的磁场的磁感应强度越小，由半径公式r=
可知，电子的运动的轨迹半径越来越大，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用安培定则可以判别导体棒周围磁感线的方向；结合电子的运动方向和左手定则可以判别电子的偏转方向，结合牛顿第二定律可以判别轨道半径的大小变化。
12.【答案】
B
【解析】A．已知电流由A流向O，由左手定则可知，若磁场沿x轴正向，安培力沿z轴正向，A不符合题意；
B．已知电流由A流向O，由左手定则可知，若磁场沿y轴正向，则安培力沿z轴负向，B符合题意；
C．已知电流由A流向O，由左手定则可知，若磁场沿z轴正向，则安培力垂直AOZ所在平面方向上，C不符合题意；
D．已知电流由A流向O，由左手定则可知，若磁场沿z轴负向，则安培力沿
AOZ所在平面方向，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由左手定则判断磁场方向不同时通电导体所受安培力的方向。
13.【答案】
B
【解析】ABC．放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向，并且强磁铁间距越小，导轨平面越接近匀强磁场，磁性的强弱与匀强磁场无关。AC正确，不符合题意，B错误，符合题意；
D．若全部磁铁N极向上，根据左手定则，导体棒所受安培力水平向右。D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】强磁铁应该磁极相同，间距比较小才时其磁场接近匀强磁场，匀强磁场与磁性强弱无关；利用左手定则可以判别安培力的方向。
14.【答案】
C
【解析】通过导体棒
的电流为
导体棒
所受的安培力为
故答案为：C。
【分析】根据欧姆定律和安培力公式求出安培力大小。
15.【答案】
D
【解析】线框进入磁场前做自由落体运动，进入磁场后
边开始切割磁感线，产生感应电流，开始受到安培力的作用，若线框进入磁场后
边所受向上的安培力与线框的重力平衡，线框就做匀速运动，线框完全进入磁场后又做加速运动，A项可能；若线框进入磁场后
边所受向上的安培力小于线框重力，线框就做加速运动，而且随着速度增大，安培力增大，加速度减小，所以线框做加速度减小的加速运动，当安培力与线框的重力达到平衡后，线框做匀速运动，B项可能、D项不可能；若线框进入磁场后
边所受向上的安培力大于线框的重力，线框就做减速运动，而且随着速度减小，安培力减小，加速度减小，所以线框做加速度减小的减速运动，当安培力与线框的重力达到平衡后，线框做匀速运动，C项可能.
故答案为：D
【分析】根据线框进入磁场的时速度的大小情况结合受力分析加速度的变化。
16.【答案】
D
【解析】根据右手定则可知，两根通电导线产生的磁场在虚线的下方垂直纸面向外；当导线框向右平移时，穿过线圈的磁通量向外减增加，根据楞次定律可知，导线框内产生顺时针方向的感应电流，此过程中I1和CD边上的电流为异向电流，相互排斥，即I1对CD边的安培力垂直CD边向右，A不符合题意，D符合题意；根据右手定则可知，两根通电导线产生的磁场在虚线的上方垂直纸面向里；当导线框向上平移时，穿过线圈的磁通量向里减增加，根据楞次定律可知，导线框内产生逆时针方向的感应电流，B不符合题意；若导线框沿AC方向平移，则导线框内磁通量不变，则不产生感应电流，C不符合题意；
故答案为：D
【分析】根据安培定则判断各导线产生的磁场方向和大小变化，根据楞次定律判断感应电流的方向；根据左手定则判断安培力的方向。
17.【答案】
解：当斜面对导线的支持力为零时，对导线受力分析，如图
所以有
联立可得
又因为F＝BIL
所以可解得
B＝4T；依题意得B与t的变化关系为
根据图像可知
所以t＝20s；即需要20s，斜面对导线的支持力为零。
【解析】利用左手定则和公式求解安培力的方向，再结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小；对导体棒进行受力分析，在沿斜面方向和垂直于斜面方向列方程求解即可。
18.【答案】
（1）设电阻箱接入电路的电阻为R1
，
当金属杆以最大速度下滑时根据平衡可得：mgsinθ=BIL，根据闭合电路欧姆定律可得：
，导体棒切割磁感线产生的感应电动势：E=BLv1；，联立解得：
；
（2）设金属棒下滑的距离为s时，金属棒的速度为v2
，
根据牛顿第二定律可得：
，解得：
，根据动量定理有：
，整体过程中：
，设整个过程的时间
整个过程的速度变化量：
，整个过程的位移
，代入可得：
，解得：
。
【解析】（1）当导体棒速度最大时，受力平衡，利用安培力公式求出电路中的电流，利用欧姆定律求出电阻即可。
（2）对导体棒进行受力分析，利用牛顿第二定律求出此时的安培力，再利用动量定理求解即可。
19.【答案】
（1）解：通过导体棒电流的大小
（2）解：导体棒所受的安培力的大小
由左手定则可知方向向右。
【解析】（1）已知电动势的大小，结合欧姆定律可以求出通过导体棒的电流大小；
（2）已知电流的方向和大小，利用左手定则可以判别安培力的方向；利用安培力的表达式可以求出安培力的大小。