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 | doc | ||
| 文件大小 | 777.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-01 08:27:52 | ||
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文档简介
1.1磁场对通电导线的作用力第一章安培力与洛伦兹力同步练习2021_2022学年高一物理选择性必修第二册（人教版2019）
练习
一、单选题，共10小题
1．如图所示，三条长直导线、、都通以垂直纸面方向的电流，其中、两根导线中电流方向垂直纸面向外。点在、连线上，与、、三条导线距离相等，且。现在点垂直纸面放置一小段通电导线，电流方向垂直纸面向里，导线受力方向如图所示。则可以判断（ ）
A．点处的磁感应强度的方向与相同
B．长导线中的电流方向垂直纸面向内
C．长导线中电流小于中电流
D．长导线中电流小于中电流
2．关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B．乙图中，通电导线对磁体没有力的作用
C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
3．把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（ ）
A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
5．如图所示，有一边长为的刚性正三角形导线框在竖直平面内，且、水平，导线框的重力忽略不计。各边导线材料及粗细完全相同，处在方向垂直导线框所在平面向里的匀强磁场中，通过绝缘细线在点悬挂一个质量为的物体，将两顶点、分别接在恒流源的正负极上，重物恰好对地面没有压力。某时刻由于故障导致线框的水平边失去电流，其他条件不变，则稳定后物块对地面的压力是（ ）
A． B．0 C． D．
6．两根互相平行的通电直导线a、b的横截面如图所示，a、b中的电流方向已在图中标出。导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向和导线b所受的安培力的方向分别是（ ）
A．顺时针，向左 B．顺时针，向右 C．逆时针，向左 D．逆时针，向右
7．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是（ ）
A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度不变 C．F1>F2 D．F18．如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平两边加上质量分别为、的砝码，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡。由此可知（ ）
A．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为
B．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为
C．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
D．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
9．如图所示，由粗细均匀的金属导线围成的一个边长为L的正方形线框abcd，线框的四个顶点均位于一个圆形区域的边界上，ac为圆形区域的一条直径，ac上方和下方分别存在大小均为B且方向相反的匀强磁场。现给线框接入从a点流入，d点流出的大小为I的恒定电流，则金属线框受到的安培力F的大小为（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是不变的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系B＝kx，其中k是一恒定的正数，正方形线框ADCB边长为a，A处有一极小开口AE，由粗细均匀的同种规格导线制成，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴距离为a，线框AE两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是（ ）
A．整个线框受到的合力方向与BD连线垂直
B．整个线框沿y轴方向所受合力为0
C．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴方向
D．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴方向
二、多选题，共4小题
11．如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时弹簧为原长，磁铁保持静止。若在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时（ ）
A．弹簧将被压缩 B．磁铁对地面的压力将减小
C．磁铁对地面的压力将增大 D．弹簧将被拉伸
12．如图所示，将一个光滑斜面置于匀强磁场中，通电直导体棒置于斜面上，电流方向垂直纸面向里。下面四个图中，有可能使导体棒在斜面上保持静止的是（ ）
A． B． C． D．
13．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是（ ）
A．线框有两条边所受的安培力方向相同 B．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受的安培力的合力方向向左 D．线框所受的安培力的合力方向向右
14．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里．欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（ ）
A．B=，方向水平向右
B．B=，方向垂直斜面向下
C．B=，方向竖直向下
D．B=，方向水平向左
三、填空题，共4小题
15．如图所示，柔软的导线长，弯曲地放在光滑水平面上，两端点固定在相距很近的a、b两点，匀强磁场的方向竖直向下，磁感应强度，当导线中通以图示方向的电流时，穿过回路的磁通量为__________，导线中的张力为_________N。
16．如图所示，质量为m的U型导线框，其质量均匀分布，与长度均为l，宽度为s，导线框置于竖直向上的匀强磁场中，可绕水平轴转动，现给导线框通以方向、电流强度为I的恒定电流，导线框由静止开始从竖直平面向纸外偏转，在达到最大角度为的过程中，安培力对导线框做的功为__________；导线框最终静止时与竖直平面夹角为，则匀强磁场的磁感强度B为__________。
17．如图所示，和是两根长为、质量分别为和的金属棒，用两根等长的细金属杆（重力不计）连接和，形成闭合回路.用两根绝缘细线将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。在回路中通以如图所示方向的电流，电流，待稳定后，金属杆与竖直方向的夹角为_________°，每根绝缘细线上的张力为________N。（重力加速度g取）
18．如图所示，三根长直导线互相平行，电流大小和方向均相同，它们的截面分别处于等边三角形的三个顶点处，A、B连线与x轴重合，则C处导线受到A、B处导线的磁场力方向指向_____。
四、解答题，共4小题
19．如图所示，把一根柔软的弹簧竖直地悬挂起来使它的下端刚刚跟导电液体接触给弹簧通入电流时，会发生什么现象？为什么？
20．在一次物理探究活动中，某同学将一个蹄形磁铁靠近正在发光的白炽灯，如图所示，他惊讶地发现灯丝在晃动。
（1）请解释一下灯丝会晃动的原因。
（2）请说明该现象中能量的转化过程。
21．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间磁感应强度的大小均为B，磁极宽度均为L。忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接、当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。此时根据对应的供电电流I，可确定重物的质量。已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。
（1）供电电流I是从C端，还是从D端流入；
（2）求重物质量与电流的关系。
22．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示。1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度为2km/s）。若轨道宽2m，长为10m，通过的电流为10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度是多少（轨道摩擦不计）？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由左手定则可知磁感应强度方向与安培力方向垂直，故A错误；
BCD．由左手定则可知，点的磁感应强度方向与垂直斜向右下方，此磁场方向可分解为水平向右和竖直向下，所以导线在点产生的磁场方向应水平向右，由右手定则可知，导线中的电流为垂直纸面向外，导线在点产生的磁场方向竖直向上，导线在点产生的磁场方向竖直向下，所以导线中电流小于中电流，由以上分析可知无法确定导线中电流是否小于中电流，故C正确，BD错误。
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的，选项A错误；
B．乙图中，磁体和通电导线之间的力的作用是相互的，选项B错误；
CD．丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的，选项C正确，D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
BD．磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或Il的变化而变化，故B、D错误;
AC．当导线垂直于磁场放置时，有
即
F=IlB
所以B不变的情况下F与Il成正比，故A错误，C正确。
故选C。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，如图，再根据左手定则判断电流受安培力方向，如左图；根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向右下方，如右图，选取磁铁为研究的对象，磁铁始终静止，根据平衡条件，可以知道通电后支持力变大，静摩擦力变大，方向向左。
故选C。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
设通过ab的电流为，通过ac，cd的流为，根据安培力公式 可得
ab边的安培力为
，方向竖直向上
ac，cd的有效长度也是L，则其安培力为
，方向竖直向上
线框所受安培力的合力为
重物恰好对地面没有压力，由平衡条件可得
某时刻由于故障导致线框的水平边失去电流，通过ac，cd的流为，ac，cd的有效长度也是L，则其安培力为
由于线框接在恒流源的正负极上，则有
则此时
所以稳定后物块对地面的压力还是为0，则B正确；ACD错误；
故选B。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知导线a中电流方向为垂直纸面向里，导线b中的电流方向为垂直纸面向外。根据安培定则，导线a周围的磁场方向为顺时针方向；根据左手定则，导线b在导线a产生的磁场中受到安培力的方向为向右，ACD错误，B正确。
故选B。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
由条形磁体的磁场分布可知，通电导线所处位置的磁感应强度的方向是指向右上方的，由左手定则可判定通电导线所受的安培力指向右下方的；根据牛顿第三定律，条形磁体受到了通电导线指向左上方的反作用力，将该力沿着竖直和水平方向分解，水平向左的分力将使弹簧被压缩，长度变小；竖直向上的分力使台秤受到的压力减小，其示数减小，则F1>F2。
故选C。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里；电流反向前，有
m1g=m2g＋m3g＋NBIL
其中m3为线圈质量，电流反向后，有
m1g=m2g＋m3g＋mg－NBIL
两式联立可得
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
由电阻定律可知，abcd之路与ad之路的电阻之比为3：1，两部分电路并联，总电流为I，由并联电路特点可知，流过上边支路abcd的电流为 ，流过下边支路的电流为，ab、bc、cd边受到的安培力大小都是，ad边受到的安培力大小为，由左手定则可知，ad边安培力方向竖直向上，ab边安培力方向水平向右， bc边安培力方向竖直向下，cd边安培力方向水平向右， ab与cd边所受安培力的合力大小为，方向：水平向右， bc与ad边所受安培力大小为，方向：竖直向上，则线框所受安培力大小
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
CD．从已知可得AD边处的磁场强度B1＝ka，则AD边受到的安培力大小为
FAD＝B1IL＝ka2I
根据左手定则知，方向沿x轴负方向；
BC边处的磁场强度B2＝2ka，则BC边受到的安培力大小为
FBC＝B2IL＝2ka2I
根据左手定则知，方向沿x轴正方向；
则整个线框在x轴方向所受合力为
FBC－FAD＝ka2I
方向沿x轴正方向，故C、D错误；
B．沿y轴方向磁场分布是不变的，则DC和EB边的磁感应强度都相同，设为B，则DC边受到的安培力大小为
FDC＝BIL＝BIa
根据左手定则知，方向沿y轴正方向；
EB边受到的安培力大小为
FBE＝BIL＝BIa
根据左手定则知，方向沿y轴负方向；
因此整个线框沿y轴方向所受合力为
FDC－FEB＝0
故B正确；
A．整个线框受到的合力大小为ka2I，方向沿x轴正方向，与AD、BC边垂直，不与BD垂直，A错误。
故选B。
11．AB
【解析】
【详解】
导体棒所在处的磁场斜向右上方，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时，根据左手定则可知受到安培力F斜向右下方由牛顿第三定律可知：磁铁受到斜向左上方的反作用力，水平分力会使磁铁向左运动挤压弹簧，弹簧将被压缩，竖直分力会使磁铁对地面的压力减小，AB正确，CD错误。
故选AB。
12．AB
【解析】
【详解】
A． 由左手定则判断，导体棒受到的安培力方向水平向右，若安培力和重力的合力的大小等于支持力，可以使之平衡，故A正确；
B．导体棒受到的安培力方向竖直向上，若大小等于重力，则导体棒可平衡在斜面上，故B正确；
C．导体棒受到的安培力方向竖直向下，不能使之平衡，故C错误；
D．导体棒受到的安培力方向水平向左，不能使之平衡，故D错误。
故选AB。
13．BD
【解析】
【详解】
由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反。ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd。因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故Fab＞Fcd，线框所受合力方向向右。
故选BD。
14．BCD
【解析】
【详解】
A．磁场方向水平向右时，安培力竖直向下，无法平衡，A错误；
B．外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则有
解得
B正确；
C．磁场竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有
解得
C正确；
D．磁感应强度的方向水平向左，则安培的方向竖直向上，根据
解得
D正确。
故选BCD。
15． 0.0628 1
【解析】
【分析】
【详解】
[1]当导线中通以图示方向的电流时，线框所受安培力向外，由于a、b两点固定，则线框将变为圆形，则有
， ，
代入数据可得
[2]导线中的张力为
代入数据可得
16．
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据动能定理，在达到最大角度为的过程中，有
所以安培力对导线框做的功为
[2]导线框最终静止时与竖直平面夹角为，由平衡条件可得
所以匀强磁场的磁感强度B为
17． 45 0.4
【解析】
【分析】
【详解】
[1]对EF受力分析有
所以金属杆与竖直方向的夹角为45°。
[2]对线框做整体分析，在竖直方向有
解得
T=0.4N
18．方向
【解析】
【分析】
【详解】
根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，则磁场在C处相互叠加，如图所示
根据左手定则，可知安培力方向，沿着方向。
19．弹簧上下振动
【解析】
【详解】
弹簧通入电流时弹簧各相邻线圈中电流方向相同，线圈之间相互吸引，使弹簧收缩，则电路断开；电路断开后，因电流消失，线圈之间相互作用消失，因而弹簧恢复原来状态，电路又被接通，这个过程反复出现；故现象是：弹簧上下振动。
20．（1）受到安培力的作用；（2）电能转化为灯丝的机械能
【解析】
【详解】
（1）有电流通过的灯丝置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到安培力的作用；
（2）在这个过程中，是安培力做功将电能转化为灯丝的机械能。
21．(1)从D端流入；(2)
【解析】
【详解】
(1)设线圈受到的安培力为F，据左手定则知外加电流从D端流入；
(2)由
和
得
22．550T
【解析】
【详解】
由运动学公式
可得弹体的加速度为
弹体受到的安培力为
由牛顿第二定律可得
解得
B=550T
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
练习
一、单选题，共10小题
1．如图所示，三条长直导线、、都通以垂直纸面方向的电流，其中、两根导线中电流方向垂直纸面向外。点在、连线上，与、、三条导线距离相等，且。现在点垂直纸面放置一小段通电导线，电流方向垂直纸面向里，导线受力方向如图所示。则可以判断（ ）
A．点处的磁感应强度的方向与相同
B．长导线中的电流方向垂直纸面向内
C．长导线中电流小于中电流
D．长导线中电流小于中电流
2．关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B．乙图中，通电导线对磁体没有力的作用
C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
3．把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（ ）
A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
5．如图所示，有一边长为的刚性正三角形导线框在竖直平面内，且、水平，导线框的重力忽略不计。各边导线材料及粗细完全相同，处在方向垂直导线框所在平面向里的匀强磁场中，通过绝缘细线在点悬挂一个质量为的物体，将两顶点、分别接在恒流源的正负极上，重物恰好对地面没有压力。某时刻由于故障导致线框的水平边失去电流，其他条件不变，则稳定后物块对地面的压力是（ ）
A． B．0 C． D．
6．两根互相平行的通电直导线a、b的横截面如图所示，a、b中的电流方向已在图中标出。导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向和导线b所受的安培力的方向分别是（ ）
A．顺时针，向左 B．顺时针，向右 C．逆时针，向左 D．逆时针，向右
7．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是（ ）
A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度不变 C．F1>F2 D．F1
A．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为
B．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为
C．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
D．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
9．如图所示，由粗细均匀的金属导线围成的一个边长为L的正方形线框abcd，线框的四个顶点均位于一个圆形区域的边界上，ac为圆形区域的一条直径，ac上方和下方分别存在大小均为B且方向相反的匀强磁场。现给线框接入从a点流入，d点流出的大小为I的恒定电流，则金属线框受到的安培力F的大小为（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是不变的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系B＝kx，其中k是一恒定的正数，正方形线框ADCB边长为a，A处有一极小开口AE，由粗细均匀的同种规格导线制成，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴距离为a，线框AE两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是（ ）
A．整个线框受到的合力方向与BD连线垂直
B．整个线框沿y轴方向所受合力为0
C．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴方向
D．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴方向
二、多选题，共4小题
11．如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时弹簧为原长，磁铁保持静止。若在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时（ ）
A．弹簧将被压缩 B．磁铁对地面的压力将减小
C．磁铁对地面的压力将增大 D．弹簧将被拉伸
12．如图所示，将一个光滑斜面置于匀强磁场中，通电直导体棒置于斜面上，电流方向垂直纸面向里。下面四个图中，有可能使导体棒在斜面上保持静止的是（ ）
A． B． C． D．
13．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是（ ）
A．线框有两条边所受的安培力方向相同 B．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受的安培力的合力方向向左 D．线框所受的安培力的合力方向向右
14．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里．欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（ ）
A．B=，方向水平向右
B．B=，方向垂直斜面向下
C．B=，方向竖直向下
D．B=，方向水平向左
三、填空题，共4小题
15．如图所示，柔软的导线长，弯曲地放在光滑水平面上，两端点固定在相距很近的a、b两点，匀强磁场的方向竖直向下，磁感应强度，当导线中通以图示方向的电流时，穿过回路的磁通量为__________，导线中的张力为_________N。
16．如图所示，质量为m的U型导线框，其质量均匀分布，与长度均为l，宽度为s，导线框置于竖直向上的匀强磁场中，可绕水平轴转动，现给导线框通以方向、电流强度为I的恒定电流，导线框由静止开始从竖直平面向纸外偏转，在达到最大角度为的过程中，安培力对导线框做的功为__________；导线框最终静止时与竖直平面夹角为，则匀强磁场的磁感强度B为__________。
17．如图所示，和是两根长为、质量分别为和的金属棒，用两根等长的细金属杆（重力不计）连接和，形成闭合回路.用两根绝缘细线将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。在回路中通以如图所示方向的电流，电流，待稳定后，金属杆与竖直方向的夹角为_________°，每根绝缘细线上的张力为________N。（重力加速度g取）
18．如图所示，三根长直导线互相平行，电流大小和方向均相同，它们的截面分别处于等边三角形的三个顶点处，A、B连线与x轴重合，则C处导线受到A、B处导线的磁场力方向指向_____。
四、解答题，共4小题
19．如图所示，把一根柔软的弹簧竖直地悬挂起来使它的下端刚刚跟导电液体接触给弹簧通入电流时，会发生什么现象？为什么？
20．在一次物理探究活动中，某同学将一个蹄形磁铁靠近正在发光的白炽灯，如图所示，他惊讶地发现灯丝在晃动。
（1）请解释一下灯丝会晃动的原因。
（2）请说明该现象中能量的转化过程。
21．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间磁感应强度的大小均为B，磁极宽度均为L。忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接、当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。此时根据对应的供电电流I，可确定重物的质量。已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。
（1）供电电流I是从C端，还是从D端流入；
（2）求重物质量与电流的关系。
22．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示。1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度为2km/s）。若轨道宽2m，长为10m，通过的电流为10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度是多少（轨道摩擦不计）？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由左手定则可知磁感应强度方向与安培力方向垂直，故A错误；
BCD．由左手定则可知，点的磁感应强度方向与垂直斜向右下方，此磁场方向可分解为水平向右和竖直向下，所以导线在点产生的磁场方向应水平向右，由右手定则可知，导线中的电流为垂直纸面向外，导线在点产生的磁场方向竖直向上，导线在点产生的磁场方向竖直向下，所以导线中电流小于中电流，由以上分析可知无法确定导线中电流是否小于中电流，故C正确，BD错误。
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的，选项A错误；
B．乙图中，磁体和通电导线之间的力的作用是相互的，选项B错误；
CD．丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的，选项C正确，D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
BD．磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或Il的变化而变化，故B、D错误;
AC．当导线垂直于磁场放置时，有
即
F=IlB
所以B不变的情况下F与Il成正比，故A错误，C正确。
故选C。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，如图，再根据左手定则判断电流受安培力方向，如左图；根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向右下方，如右图，选取磁铁为研究的对象，磁铁始终静止，根据平衡条件，可以知道通电后支持力变大，静摩擦力变大，方向向左。
故选C。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
设通过ab的电流为，通过ac，cd的流为，根据安培力公式 可得
ab边的安培力为
，方向竖直向上
ac，cd的有效长度也是L，则其安培力为
，方向竖直向上
线框所受安培力的合力为
重物恰好对地面没有压力，由平衡条件可得
某时刻由于故障导致线框的水平边失去电流，通过ac，cd的流为，ac，cd的有效长度也是L，则其安培力为
由于线框接在恒流源的正负极上，则有
则此时
所以稳定后物块对地面的压力还是为0，则B正确；ACD错误；
故选B。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知导线a中电流方向为垂直纸面向里，导线b中的电流方向为垂直纸面向外。根据安培定则，导线a周围的磁场方向为顺时针方向；根据左手定则，导线b在导线a产生的磁场中受到安培力的方向为向右，ACD错误，B正确。
故选B。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
由条形磁体的磁场分布可知，通电导线所处位置的磁感应强度的方向是指向右上方的，由左手定则可判定通电导线所受的安培力指向右下方的；根据牛顿第三定律，条形磁体受到了通电导线指向左上方的反作用力，将该力沿着竖直和水平方向分解，水平向左的分力将使弹簧被压缩，长度变小；竖直向上的分力使台秤受到的压力减小，其示数减小，则F1>F2。
故选C。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里；电流反向前，有
m1g=m2g＋m3g＋NBIL
其中m3为线圈质量，电流反向后，有
m1g=m2g＋m3g＋mg－NBIL
两式联立可得
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
由电阻定律可知，abcd之路与ad之路的电阻之比为3：1，两部分电路并联，总电流为I，由并联电路特点可知，流过上边支路abcd的电流为 ，流过下边支路的电流为，ab、bc、cd边受到的安培力大小都是，ad边受到的安培力大小为，由左手定则可知，ad边安培力方向竖直向上，ab边安培力方向水平向右， bc边安培力方向竖直向下，cd边安培力方向水平向右， ab与cd边所受安培力的合力大小为，方向：水平向右， bc与ad边所受安培力大小为，方向：竖直向上，则线框所受安培力大小
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
CD．从已知可得AD边处的磁场强度B1＝ka，则AD边受到的安培力大小为
FAD＝B1IL＝ka2I
根据左手定则知，方向沿x轴负方向；
BC边处的磁场强度B2＝2ka，则BC边受到的安培力大小为
FBC＝B2IL＝2ka2I
根据左手定则知，方向沿x轴正方向；
则整个线框在x轴方向所受合力为
FBC－FAD＝ka2I
方向沿x轴正方向，故C、D错误；
B．沿y轴方向磁场分布是不变的，则DC和EB边的磁感应强度都相同，设为B，则DC边受到的安培力大小为
FDC＝BIL＝BIa
根据左手定则知，方向沿y轴正方向；
EB边受到的安培力大小为
FBE＝BIL＝BIa
根据左手定则知，方向沿y轴负方向；
因此整个线框沿y轴方向所受合力为
FDC－FEB＝0
故B正确；
A．整个线框受到的合力大小为ka2I，方向沿x轴正方向，与AD、BC边垂直，不与BD垂直，A错误。
故选B。
11．AB
【解析】
【详解】
导体棒所在处的磁场斜向右上方，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时，根据左手定则可知受到安培力F斜向右下方由牛顿第三定律可知：磁铁受到斜向左上方的反作用力，水平分力会使磁铁向左运动挤压弹簧，弹簧将被压缩，竖直分力会使磁铁对地面的压力减小，AB正确，CD错误。
故选AB。
12．AB
【解析】
【详解】
A． 由左手定则判断，导体棒受到的安培力方向水平向右，若安培力和重力的合力的大小等于支持力，可以使之平衡，故A正确；
B．导体棒受到的安培力方向竖直向上，若大小等于重力，则导体棒可平衡在斜面上，故B正确；
C．导体棒受到的安培力方向竖直向下，不能使之平衡，故C错误；
D．导体棒受到的安培力方向水平向左，不能使之平衡，故D错误。
故选AB。
13．BD
【解析】
【详解】
由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反。ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd。因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故Fab＞Fcd，线框所受合力方向向右。
故选BD。
14．BCD
【解析】
【详解】
A．磁场方向水平向右时，安培力竖直向下，无法平衡，A错误；
B．外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则有
解得
B正确；
C．磁场竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有
解得
C正确；
D．磁感应强度的方向水平向左，则安培的方向竖直向上，根据
解得
D正确。
故选BCD。
15． 0.0628 1
【解析】
【分析】
【详解】
[1]当导线中通以图示方向的电流时，线框所受安培力向外，由于a、b两点固定，则线框将变为圆形，则有
， ，
代入数据可得
[2]导线中的张力为
代入数据可得
16．
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据动能定理，在达到最大角度为的过程中，有
所以安培力对导线框做的功为
[2]导线框最终静止时与竖直平面夹角为，由平衡条件可得
所以匀强磁场的磁感强度B为
17． 45 0.4
【解析】
【分析】
【详解】
[1]对EF受力分析有
所以金属杆与竖直方向的夹角为45°。
[2]对线框做整体分析，在竖直方向有
解得
T=0.4N
18．方向
【解析】
【分析】
【详解】
根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，则磁场在C处相互叠加，如图所示
根据左手定则，可知安培力方向，沿着方向。
19．弹簧上下振动
【解析】
【详解】
弹簧通入电流时弹簧各相邻线圈中电流方向相同，线圈之间相互吸引，使弹簧收缩，则电路断开；电路断开后，因电流消失，线圈之间相互作用消失，因而弹簧恢复原来状态，电路又被接通，这个过程反复出现；故现象是：弹簧上下振动。
20．（1）受到安培力的作用；（2）电能转化为灯丝的机械能
【解析】
【详解】
（1）有电流通过的灯丝置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到安培力的作用；
（2）在这个过程中，是安培力做功将电能转化为灯丝的机械能。
21．(1)从D端流入；(2)
【解析】
【详解】
(1)设线圈受到的安培力为F，据左手定则知外加电流从D端流入；
(2)由
和
得
22．550T
【解析】
【详解】
由运动学公式
可得弹体的加速度为
弹体受到的安培力为
由牛顿第二定律可得
解得
B=550T
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