1.1磁场对通电导线的作用力 同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.1磁场对通电导线的作用力 同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 323.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-22 19:28:29 | ||
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文档简介
2021—2022学年高二上学期物理选择性必修第二册第一章安培力与洛兹力1.1磁场对通电导线的作用力
一、单选题（本大题共7小题，每小题4分,共28分）
两根相互靠近的长直导线、中通有相同的电流，如图，两电流间的磁相互作用力为，若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线所受安培力的合力恰好为零。则所加磁场的方向是
A. 垂直纸面向里
B. 垂直纸面向外
C. 垂直导线向右
D. 垂直导线向左
如图所示，长为的直导线折成边长相等，夹角为的形，并置于与其 所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为当在该导线中通以电流强度为的电流时，该形通电导线受到的安培力大小和方向平行于纸面为( )
A. 方向竖直向下 B. 方向水平向右 C. 大小为 D. 大小为
如图，“”型导线固定并垂直放置在磁感应强度为的匀强磁场中，，长为，长为，导线通入恒定电流，设导线受到的安培力大小为，方向与夹角为，则
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
如图所示，两平行导轨倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计整个装置分别处在如图所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是
A. B. C. D.
如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数和质量均相同，边长相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同，方向如图中箭头所示的电流，天平均处于平衡状态，则哪个选项左盘中所加的砝码质量最大
A. B. C. D.
如图所示，金属导轨水平放置，导轨间的距离为，处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角，金属导轨的一端接有电动势为、内阻为的直流电源。现把一根金属杆放在金属导轨上，金属杆静止，已知金属杆质量为，长为，电阻为，则下列说法中正确的是
A. 通过金属杆的电流为
B. 金属杆受到水平向右的安培力
C. 棒对导轨的压力为
D. 棒受到的摩擦力为
如图，等边三角形线框由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点、与不计内阻的直流电源两端相接，和组成的部分受到的安培力大小为，则导体棒受到的安培力的大小为
A.
B.
C.
D.
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分,选不全3分,共18分）
如图，金属细棒质量为，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为，棒中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零。若电流大小不变而方向反向，则
A. 每根弹簧弹力的大小为
B. 每根弹簧弹力的大小为
C. 弹簧形变量为
D. 弹簧形变量为
实验室常用的电流表是磁电式仪表，其结构示意图如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀地辐向分布，如图乙所示当线圈通以如图乙所示的电流时端电流方向为垂直纸面向外，下列说法不正确的是
A. 根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的大小
B. 线圈在转动过程中，通过线圈的磁通量发生变化
C. 线圈中电流增大时，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动
D. 当线圈转到如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿逆时针方向转动
质量为的金属细杆置于倾角为的光滑导轨上，导轨的宽度为，当给细杆通以如图、、、所示的电流时，可能使杆静止在导轨上的是
A. B. C. D.
三、填空题（本大题共2小题，共14分）
(8分)如图甲所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平。某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他将通电导线弯成图乙中形状放进螺线管中，导线绑定在天平的右臂上，没通电流时天平刚好平衡。若他测得段导线长度为，段导线长度，通电后在左侧等臂加上重力为的钩码时天平恰好平衡，通过导线的电流大小，由此测得通电螺线管中的磁感应强度大小________，方向________选填“向左”或“向右”。
(6分)学习交流电后，某研究性学习小组的同学让一个蹄形磁铁靠近白炽灯，如图所示。实验中可观察到灯丝________选填“上下抖动”或“静止不动”，这是因为通过白炽灯的电流是________选填“直流电”或“交流电”，灯丝受到的安培力是________选填“恒定的”或“变化的”。
四、计算题（本大题共4小题，每小题各10分,共40分）
某研究小组在研究通电导线在磁场中的受到力方向跟哪些因素有关的实验中，把长的导体棒置于匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流，方向向左，导体棒受到的安培力大小为取。求：
安培力的方向。
磁感应强度大小。
若导体棒中电流大小为，导体棒质量为，则两根竖直细导线所受的拉力各为多少？
如图所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆，金属细杆长、质量为，处在与其垂直的竖直匀强磁场中。当金属细杆中通以的电流时，两绝缘细线与竖直方向的夹角稳定在。求：
金属细杆所受安培力的方向；
金属细杆中电流的方向；
匀强磁场的磁感应强度大小。
如图所示，倾角为的光滑导体滑轨和，上端接入一电动势、内阻不计的电源，滑轨间距为，将一个质量为、电阻为的金属棒水平放置在滑轨上．若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关后，金属棒刚好静止在滑轨上．求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小．重力加速度取
如图所示，一对与水平面倾角为的光滑平行导轨固定，轨道间的距离为，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电动势为、内阻为的电源。将一根质量为、电阻为的直导体棒放在两轨道上，与两轨道垂直且接触良好，其他电阻不计。在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止。重力加速度为
求磁场对导体棒的安培力的大小；
如果导轨所在空间的磁场方向可改变，为使导体棒保持静止，试确定匀强磁场磁感应强度的最小值的大小和方向。
1.1磁场对通电导线的作用参考答案
1.【答案】
解析：当两根通大小相同方向相同的电流时，两导线受到是引力，故受到向右的安培力，故所加的磁场使导线受到的安培力向左，根据左手定则所加的磁场方向为垂直纸面向里，故A正确，BCD错误；故选：。
2.【答案】
解析：导线在磁场内有效长度为，故该形通电导线受到安培力大小为，由左手定则可得方向向上，故C正确，ABD错误；
故选：。
3.【答案】
解析根据左手定则可以判断段导线受安培力方向向右，大小为，段导线受安培力方向向上，大小为，合力的大小为，，故D项正确，ABC错误。故选D。
4.【答案】
解析A.磁场的方向与电流的方向平行，金属杆不受安培力，金属杆受重力和支持力不可能平衡，故A错误；
B.由左手定则可知，金属杆所受的安培力方向竖直向上，若安培力与重力平衡，金属杆能处于平衡状态，故B正确；
C.金属杆受垂直于斜面向上的安培力、重力和支持力，不可能平衡，故C错误；
D.金属杆受到水平向左的安培力、重力、支持力，不可能平衡，故D错误。
故选B。
5.【答案】
解析图中，线框受到的安培力都向上，则，由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，图的有效长度最长，磁场强度和电流大小相等，所以所受的安培力最大，所受的安培力最小，所以图右侧拉力最大，天平平衡时，右；则左盘中所加的砝码质量最大，故ACD错误，B正确。
6.【答案】
解析A、根据闭合电路的欧姆定律可得通过金属杆的电流为，故A错误；
B、根据左手定则可得安培力的方向斜向右下方，如图所示，故B错误；
C、金属杆静止，合外力为零，则：安培力为：
支持力为：，由牛顿第三定律得棒对导轨的压力为：，故C错误；
D、根据平衡条件可得摩擦力为：，故D正确。
故选：。
7.【答案】
解析:由已知条件可知边的有效长度与相同，等效后的电流方向也与相同，边的电阻等于边的电阻的两倍，两者为并联关系，设中的电流大小为，则中的电流为，设的长为，由题意知：
所以边所受安培力为：，故A正确，BCD错误。
8.【答案】
解析:电流方向改变前，对棒受力分析，根据平衡条件可知，棒受到的安培力竖直向上，大小等于；电流方向改变后，棒受到的安培力竖直向下，大小等于，对棒受力分析，根据平衡条件可知，每根弹簧弹力的大小为，弹簧形变量为，故A、C正确。
故选AC。
9.【答案】
解析A.电流在磁场中由于受安培力而发生转动，电流越大则偏角越大，故根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱，故A正确；
B.内部磁场为幅状磁场，其方向始图与线圈平行，故磁通量始终为零，故B错误；
C.当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，最终使指针达到静止，故C正确；
D.由左手定则可知，端线圈受力向上，端受力向下，故安培力使线圈顺时针转动，故D错误。
本题选错误的，故选BD。
10.【答案】
解析A.图中金属杆受重力、沿导轨向上的安培力和垂直导轨的支持力，若重力沿导轨向下的分力与安培力大小相等，细杆可能静止，故A正确；
B.图中金属杆，由于电流与磁场方向平行，故其不受安培力，仅受重力和导轨的支持力，二力不可能平衡，故B错误；
C.图中金属杆所受重力与安培力大小相等，若二力平衡，则细杆可静止，故C正确；
D.图中金属杆受重力、水平向左的安培力和垂直导轨的支持力，三个力不可能达到平衡，故D错误。
故选AC。
11.【答案】 ；向右。
解析：天平平衡时，段导线所受的安培力大小，方向向下，所以有，根据左手定则可知磁感应强度的方向向右。
12.【答案】上下抖动；交流电；变化的。
解析:生活用电是交流电，通过白炽灯灯丝的电流的大小和方向在改变，当蹄形磁铁靠近灯丝时，灯丝所受的安培力是变化的，故灯丝上下抖动。
13.解：根据安培左手安则可以判断，通电导线所受的安培力方向：竖直向下；
根据安培力公式：， ；
根据公式：，，代入数据解得： 。
14.解:金属细杆在重力、安培力、细绳拉力作用下处于平衡状态，对金属杆受力分析可知拉力和重力合力水平向左，故安培力的方向水平向右；
根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过手心，大拇指指向向右，四指从垂直纸面向内，故电流方向垂直纸面向内。
根据安培力公式有：
则：
又
联立解得 。
15.解：合上开关后，由闭合电路欧姆定律得，经分析可知，金属棒受力如图所示：
金属棒所受安培力
沿斜面方向受力平衡
联立解得
由左手定则判断得：磁场方向垂直导轨面斜向下。
16.解：如图所示,根据共点力平衡条件可知，
得到磁场对导体棒的安培力的大小
要使磁感应强度最小，则要求安培力最小，受力分析情况如图
最小安培力 ，方向平行于轨道斜向上
所以最小磁感应强度
又
根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上 第2页，共6页
第3页，共6页
一、单选题（本大题共7小题，每小题4分,共28分）
两根相互靠近的长直导线、中通有相同的电流，如图，两电流间的磁相互作用力为，若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线所受安培力的合力恰好为零。则所加磁场的方向是
A. 垂直纸面向里
B. 垂直纸面向外
C. 垂直导线向右
D. 垂直导线向左
如图所示，长为的直导线折成边长相等，夹角为的形，并置于与其 所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为当在该导线中通以电流强度为的电流时，该形通电导线受到的安培力大小和方向平行于纸面为( )
A. 方向竖直向下 B. 方向水平向右 C. 大小为 D. 大小为
如图，“”型导线固定并垂直放置在磁感应强度为的匀强磁场中，，长为，长为，导线通入恒定电流，设导线受到的安培力大小为，方向与夹角为，则
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
如图所示，两平行导轨倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计整个装置分别处在如图所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是
A. B. C. D.
如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数和质量均相同，边长相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同，方向如图中箭头所示的电流，天平均处于平衡状态，则哪个选项左盘中所加的砝码质量最大
A. B. C. D.
如图所示，金属导轨水平放置，导轨间的距离为，处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角，金属导轨的一端接有电动势为、内阻为的直流电源。现把一根金属杆放在金属导轨上，金属杆静止，已知金属杆质量为，长为，电阻为，则下列说法中正确的是
A. 通过金属杆的电流为
B. 金属杆受到水平向右的安培力
C. 棒对导轨的压力为
D. 棒受到的摩擦力为
如图，等边三角形线框由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点、与不计内阻的直流电源两端相接，和组成的部分受到的安培力大小为，则导体棒受到的安培力的大小为
A.
B.
C.
D.
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分,选不全3分,共18分）
如图，金属细棒质量为，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为，棒中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零。若电流大小不变而方向反向，则
A. 每根弹簧弹力的大小为
B. 每根弹簧弹力的大小为
C. 弹簧形变量为
D. 弹簧形变量为
实验室常用的电流表是磁电式仪表，其结构示意图如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀地辐向分布，如图乙所示当线圈通以如图乙所示的电流时端电流方向为垂直纸面向外，下列说法不正确的是
A. 根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的大小
B. 线圈在转动过程中，通过线圈的磁通量发生变化
C. 线圈中电流增大时，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动
D. 当线圈转到如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿逆时针方向转动
质量为的金属细杆置于倾角为的光滑导轨上，导轨的宽度为，当给细杆通以如图、、、所示的电流时，可能使杆静止在导轨上的是
A. B. C. D.
三、填空题（本大题共2小题，共14分）
(8分)如图甲所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平。某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他将通电导线弯成图乙中形状放进螺线管中，导线绑定在天平的右臂上，没通电流时天平刚好平衡。若他测得段导线长度为，段导线长度，通电后在左侧等臂加上重力为的钩码时天平恰好平衡，通过导线的电流大小，由此测得通电螺线管中的磁感应强度大小________，方向________选填“向左”或“向右”。
(6分)学习交流电后，某研究性学习小组的同学让一个蹄形磁铁靠近白炽灯，如图所示。实验中可观察到灯丝________选填“上下抖动”或“静止不动”，这是因为通过白炽灯的电流是________选填“直流电”或“交流电”，灯丝受到的安培力是________选填“恒定的”或“变化的”。
四、计算题（本大题共4小题，每小题各10分,共40分）
某研究小组在研究通电导线在磁场中的受到力方向跟哪些因素有关的实验中，把长的导体棒置于匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流，方向向左，导体棒受到的安培力大小为取。求：
安培力的方向。
磁感应强度大小。
若导体棒中电流大小为，导体棒质量为，则两根竖直细导线所受的拉力各为多少？
如图所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆，金属细杆长、质量为，处在与其垂直的竖直匀强磁场中。当金属细杆中通以的电流时，两绝缘细线与竖直方向的夹角稳定在。求：
金属细杆所受安培力的方向；
金属细杆中电流的方向；
匀强磁场的磁感应强度大小。
如图所示，倾角为的光滑导体滑轨和，上端接入一电动势、内阻不计的电源，滑轨间距为，将一个质量为、电阻为的金属棒水平放置在滑轨上．若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关后，金属棒刚好静止在滑轨上．求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小．重力加速度取
如图所示，一对与水平面倾角为的光滑平行导轨固定，轨道间的距离为，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电动势为、内阻为的电源。将一根质量为、电阻为的直导体棒放在两轨道上，与两轨道垂直且接触良好，其他电阻不计。在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止。重力加速度为
求磁场对导体棒的安培力的大小；
如果导轨所在空间的磁场方向可改变，为使导体棒保持静止，试确定匀强磁场磁感应强度的最小值的大小和方向。
1.1磁场对通电导线的作用参考答案
1.【答案】
解析：当两根通大小相同方向相同的电流时，两导线受到是引力，故受到向右的安培力，故所加的磁场使导线受到的安培力向左，根据左手定则所加的磁场方向为垂直纸面向里，故A正确，BCD错误；故选：。
2.【答案】
解析：导线在磁场内有效长度为，故该形通电导线受到安培力大小为，由左手定则可得方向向上，故C正确，ABD错误；
故选：。
3.【答案】
解析根据左手定则可以判断段导线受安培力方向向右，大小为，段导线受安培力方向向上，大小为，合力的大小为，，故D项正确，ABC错误。故选D。
4.【答案】
解析A.磁场的方向与电流的方向平行，金属杆不受安培力，金属杆受重力和支持力不可能平衡，故A错误；
B.由左手定则可知，金属杆所受的安培力方向竖直向上，若安培力与重力平衡，金属杆能处于平衡状态，故B正确；
C.金属杆受垂直于斜面向上的安培力、重力和支持力，不可能平衡，故C错误；
D.金属杆受到水平向左的安培力、重力、支持力，不可能平衡，故D错误。
故选B。
5.【答案】
解析图中，线框受到的安培力都向上，则，由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，图的有效长度最长，磁场强度和电流大小相等，所以所受的安培力最大，所受的安培力最小，所以图右侧拉力最大，天平平衡时，右；则左盘中所加的砝码质量最大，故ACD错误，B正确。
6.【答案】
解析A、根据闭合电路的欧姆定律可得通过金属杆的电流为，故A错误；
B、根据左手定则可得安培力的方向斜向右下方，如图所示，故B错误；
C、金属杆静止，合外力为零，则：安培力为：
支持力为：，由牛顿第三定律得棒对导轨的压力为：，故C错误；
D、根据平衡条件可得摩擦力为：，故D正确。
故选：。
7.【答案】
解析:由已知条件可知边的有效长度与相同，等效后的电流方向也与相同，边的电阻等于边的电阻的两倍，两者为并联关系，设中的电流大小为，则中的电流为，设的长为，由题意知：
所以边所受安培力为：，故A正确，BCD错误。
8.【答案】
解析:电流方向改变前，对棒受力分析，根据平衡条件可知，棒受到的安培力竖直向上，大小等于；电流方向改变后，棒受到的安培力竖直向下，大小等于，对棒受力分析，根据平衡条件可知，每根弹簧弹力的大小为，弹簧形变量为，故A、C正确。
故选AC。
9.【答案】
解析A.电流在磁场中由于受安培力而发生转动，电流越大则偏角越大，故根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱，故A正确；
B.内部磁场为幅状磁场，其方向始图与线圈平行，故磁通量始终为零，故B错误；
C.当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，最终使指针达到静止，故C正确；
D.由左手定则可知，端线圈受力向上，端受力向下，故安培力使线圈顺时针转动，故D错误。
本题选错误的，故选BD。
10.【答案】
解析A.图中金属杆受重力、沿导轨向上的安培力和垂直导轨的支持力，若重力沿导轨向下的分力与安培力大小相等，细杆可能静止，故A正确；
B.图中金属杆，由于电流与磁场方向平行，故其不受安培力，仅受重力和导轨的支持力，二力不可能平衡，故B错误；
C.图中金属杆所受重力与安培力大小相等，若二力平衡，则细杆可静止，故C正确；
D.图中金属杆受重力、水平向左的安培力和垂直导轨的支持力，三个力不可能达到平衡，故D错误。
故选AC。
11.【答案】 ；向右。
解析：天平平衡时，段导线所受的安培力大小，方向向下，所以有，根据左手定则可知磁感应强度的方向向右。
12.【答案】上下抖动；交流电；变化的。
解析:生活用电是交流电，通过白炽灯灯丝的电流的大小和方向在改变，当蹄形磁铁靠近灯丝时，灯丝所受的安培力是变化的，故灯丝上下抖动。
13.解：根据安培左手安则可以判断，通电导线所受的安培力方向：竖直向下；
根据安培力公式：， ；
根据公式：，，代入数据解得： 。
14.解:金属细杆在重力、安培力、细绳拉力作用下处于平衡状态，对金属杆受力分析可知拉力和重力合力水平向左，故安培力的方向水平向右；
根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过手心，大拇指指向向右，四指从垂直纸面向内，故电流方向垂直纸面向内。
根据安培力公式有：
则：
又
联立解得 。
15.解：合上开关后，由闭合电路欧姆定律得，经分析可知，金属棒受力如图所示：
金属棒所受安培力
沿斜面方向受力平衡
联立解得
由左手定则判断得：磁场方向垂直导轨面斜向下。
16.解：如图所示,根据共点力平衡条件可知，
得到磁场对导体棒的安培力的大小
要使磁感应强度最小，则要求安培力最小，受力分析情况如图
最小安培力 ，方向平行于轨道斜向上
所以最小磁感应强度
又
根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上 第2页，共6页
第3页，共6页