1.1 磁场对通电导线的作用力 基础巩固练习题（Word版含答案）

1.1磁场对通电导线的作用力
一、单选题
1．同一通电直导线，按四种方式放在同一匀强磁场中，如图通电导线受到安培力最大的是（　　）
A． B．
C． D．
2．A、B、C三根通电长直导线均水平固定且互相平行，导线通入大小相等的恒定电流，方向如图所示，其中导线A，B垂直纸面且在同一水平面上，导线C垂直纸面并在导线A的正下方。下列说法正确的是（　　）
A．导线B对导线A的安培力方向竖直向上
B．导线C对导线A的安培力方向竖直向下
C．若解除导线C的固定，则其仍可能处于静止状态
D．若把导线C固定在导线A和导线B正中间，则导线C受到的安培力为0
3．有关磁场的物理概念，下列说法中正确的是（　　）
A．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，是标量
B．磁感应强度的方向跟安培力方向是相同的
C．磁感应强度的方向由放入磁场中的通电导体受磁场力的方向决定
D．磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小
4．下列说法符合史实的是（ ）
A．库仑通过扭秤实验测出了万有引力常量
B．奥斯特观察到通电导线使小磁针发生偏转
C．法拉第提出了分子电流假说
D．洛伦兹提出了磁场对通电导线有作用力的观点
5．如图所示，一个边长为L的正方形金属框竖直放置，各边电阻相同，金属框放置在磁感应强度大小为B、方向垂直金属框平面向里的匀强磁场中。若A、B两端与导线相连，由A到B通以如图所示方向的电流（由A点流入，从B点流出），流过AB边的电流为I，则金属框受到的安培力大小和方向分别为（　　）
A．2BIL，竖直向下
B．，竖直向上
C．BIL，竖直向上
D．，竖直向下
6．一段长0.4m，通过2.5A电流的直导线，置于磁感应强度为的匀强磁场中，关于它所受的安培力F，下列说法正确的是（　　）
A．F一定是2N
B．F不可能为0
C．不论F多大，F、电流和磁场三者方向总是两两垂直
D．只要F不为零，F总是垂直于电流和磁场方向
7．如图所示，利用电流天平可以测量匀强磁场的磁感应强度，电流天平的右臂挂着矩形线圈，匝数为n=5，线圈的水平边长为L=10cm，bc边处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过电流I=0.1A时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向；大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m=10g的砝码，才能使两臂达到新的平衡。则测得的磁感应强度大小为（　　）
A．T B．1T C．2T D．4T
二、多选题
8．如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生偏转，以下说法正确的是(　　)
A．这个力F是通过磁场产生的
B．这个力F没有反作用力
C．这个力F的反作用力作用在通电导线上
D．这个力F的反作用力作用于蹄形磁铁上
9．以下说法中正确的是（ ）
A．磁体与磁体间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C．磁体与电流间的相互作用是通过电场和磁场产生的
D．磁场的基本性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用
10．如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以和流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等。下列说法正确的是（　　）
A．两导线受到的安培力
B．导线所受的安培力可以用计算
C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变
D．在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置
11．关于磁电式电流表，下列说法中正确的是（　　）
A．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用
B．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用
C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱电流
D．磁电式电流表的缺点是线圈的导线很细，允许通过的电量很弱
12．矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行，导线MN中通入电流方向如图所示，当MN中的电流增大时，下列说法正确的是（　　）
A．导线框abcd有逆时针的感应电流
B．bc、ad两边均不受安培力的作用
C．导线框所受的安培力的合力向右
D．MN所受线框给它的作用力向右
三、填空题
13．一个通电导线长10cm，通过1mA的电流后，垂直磁场方向放入磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，该导线所受的安培力的大小为________N
14．实验发现，垂直放在磁场中的通电导线所受到的磁场力的大小，还与________________和________________有关。
15．在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图中的几幅图象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。a、b各代表一组F、I的数据。在A、B、C三幅图中，正确的是________，请说明道理_______。
A．B．C．
16．某小组利用如图所示的装置测定磁极间的磁感应强度，在力传感器下端挂一个n匝矩形线圈，将线圈的短边完全置于磁极之间的磁场（可视为匀强磁场）中并使平面与磁极的连线垂直。断开电路，线圈静止时力传感器的读数为F1；接通电路，线圈中的电流强度为I时，力传感器的读数为F2（F2四、解答题
17．把一根长L=10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，求：
①当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为1.0×10-7N，则该磁场的磁感应强度为多少
②若该导线中通以I2=3A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？
18．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，放置一根长为L、质量为m、通有电流I的导体棒，重力加速度为g，若外加磁场方向竖直向上，欲使棒静止在斜面上，求：磁感应强度B的值．
19．如图所示，光滑的轨道PQ和MN宽度为d＝0.5m，跟一电动势为E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω的电池相连，水平地放在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，轨道上可自由滑动的金属棒CD的质量m＝0.5kg，电阻为R＝0.5Ω，其余电阻不计，开关S闭合的瞬间，CD棒受到的磁场力水平向右，棒的加速度为3.0m/s2，求磁场的磁感应强度B。
20．一根质量为m、长为l的导线，两端用细绳悬挂，放在如图所示的磁场中。当通以大小为I的电流时，细绳中的拉力恰好为零。当地重力加速度为g。
（1）求导线中电流的方向；
（2）求该处的磁感应强度大小；
（3）若电流减小为，则每根细绳上的拉力是多少。
21．如图所示，在倾角θ=37°的斜面上，固定着间距L=0.5m的平行金属导轨，导轨上端接入电动势E=10V、内阻r=1.0Ω的电源。一根质量m=1.0kg的金属棒ab垂直导轨放置，整个装置放在磁感应强度B=2.0T、垂直于斜面向上的匀强磁场中，其他电阻不计。当闭合开关后金属棒恰好静止于导轨上，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求金属棒受到安培力大小和方向；
（2）求闭合开关后金属棒受到的摩擦力大小；
（3）若将电源正负极对调，其他条件不变，求电路接通后金属棒刚开始运动的加速度大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
根据安培力公式
可知通电导线受到安培力最大的是B项，故选B。
2．B
【解析】
【详解】
A．根据电流之间的相互作用规律“同向相吸，反向相斥”可知导线B对导线A的安培力方向水平向左，故A错误；
B．根据电流之间的相互作用规律“同向相吸，反向相斥”可知导线C对导线A的安培力方向竖直向下，故B正确；
C．若解除导线C的固定，由于A对C的力竖直向上，B对C的力向左下，则C水平方向受力不平衡，所以C不可能处于静止状态，故Ｃ错误；
D．若把导线C固定在导线A和导线B正中间，则导线C受到A对C的吸引力和B对C的排斥力，方向都向左，所以C受到的安培力不为0，故D错误；
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
A．磁感应强度是矢量，故A错误；
B．磁感应强度的方向与安培力的方向垂直，故B错误；
C．磁感应强度的方向由磁场本身决定，故C错误；
D．磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】
【详解】
A．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量。故A错误；
B．奥斯特观察到通电导线使小磁针发生偏转。故B正确；
C．安培提出了分子电流假说。故C错误；
D．安培提出了磁场对通电导线有作用力的观点。故D错误。
故选B。
5．B
【解析】
【详解】
由题图可知，电流由A点流入，从B点流出，则有A→B和A→D→C→B的电流，而A→D→C→B的电流产生的安培力可等效成DC边受到的安培力，由于流过AB边电流为I，根据电路并联特点，流过DC边的电流为I，因此金属框受到的合安培力为BIL，根据左手定则，方向竖直向上。
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
A．当直导线与磁场成 角时，安培力的大小为
当直导线垂直于磁场时，受到的安培力为
故AB错误；
C．电流和磁场的方向不一定是垂直关系，故C错误；
D．由左手定则可知，只要F不为零，F总是垂直于电流和磁场确定的平面，故D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
设左盘砝码质量m1，右盘砝码质量m2，由题意可知第一次天平平衡时有
第二次天平平衡有
联立两式，代入数据求得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．AD
【解析】
【详解】
磁场力是磁场本身性质的体现，磁场是一种物质，磁体间或磁体与电流间的作用都是通过磁场完成的，但是磁场看不见摸不着并不意味着只有受力物体没有施力物体，没有反作用力．这时我们需找出产生磁场的物体，它才是施力物体，力F的反作用力作用在施力物体上，故选AD.
9．AD
【解析】
【详解】
AB、磁体与磁体之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场产生的，故A正确，B错误．
C、磁体周围有磁场，电流周围也有磁场，磁体与电流间的相互作用是通过磁场产生的，故C错误．
D、磁场的基本性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用，故D正确．
10．BCD
【详解】
A．两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A错误；
B．导线所受的安培力可以用计算，因为磁场与导线垂直，故B正确；
C．移走导线b前，b的电流较大，则p点磁场方向与b产生磁场方向同向，向里，移走后，p点磁场方向与a产生磁场方向相同，向外，故C正确；
D．在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置。故D正确。
故选BCD。
11．BC
【解析】
【详解】
AB．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用，而不是加速作用，故A错误，B正确；
CD．磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，而不是电量很弱，故C正确，D错误。
故选BC。
12．AC
【解析】
【详解】
A．直导线中通有向上增大的电流，根据安培定则，知通过线框的磁场方向垂直纸面向里，且增大，根据楞次定律，可得感应电流的方向为逆时针方向，故A正确；
B．线圈中有感应电流产生，依据左手定则，可判断知bc、ad两边均受安培力的作用，故B错误；
CD．根据左手定则，知ab边所受安培力方向水平向右，cd边所受安培力方向水平向左，离导线越近，磁感应强度越大，所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力，则线圈所受磁场力的合力方向向右，因此MN所受线框给它的作用力向左，故C正确，D错误。
故选AC。
13．5×105
【解析】
【详解】
导线所受的安培力的大小为
F=BIL=0.5×0.001×0.1N=5×105N
14． 通电电流强度 放入磁场中导线的长度
【详解】
由安培力公式可知，通电导线所受到的磁场力的大小不仅与磁感应强度有关，还与通电电流强度和放入磁场中导线的长度有关。
15． B 在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线
【解析】
【详解】
在磁场中的同一位置，磁感应强度相同，导线的方向与磁场方向垂直放入磁场，安培力大小为 ，当磁感应强度和导线长度不变时，安培力与电流大小成正比，在 F与I的关系图象中为过原点的倾斜直线。
16．
【解析】
【详解】
设线圈的重力为mg，依题意
解得
依题意
解得
17．①，方向垂直纸面向里；②，方向竖直向上；
【解析】
【详解】
①由磁感应强度公式
方向垂直纸面向里
②由安培力公式
由左手定则得，安培力的方向竖直向上。
18．
【解析】
【分析】
导体棒受重力、支持力和安培力处于平衡，根据共点力平衡求出安培力的大小，再根据求出磁感应强度的大小．
【详解】
导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力处于平衡，
根据共点力平衡得：
．
【点睛】
正确受力分析、根据共点力平衡条件列式是解决本题的关键．
19．2T
【详解】
开关S闭合的瞬间流过金属棒电流
此时受到的磁场力
由牛顿第二定律
20．（1）沿导线向右；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）细绳中的拉力恰好为零，则导线受到的安培力与重力平衡，可知安培力方向竖直向上，根据左手定则可知，导线中电流的方向沿导线向右；
（2）根据平衡条件有
解得
（3）当电流减小为时，设每根细绳上的拉力为T，根据平衡条件有
解得
21．（1）10N，方向沿斜面（导轨）向上；（2）4.0N；（3）
【详解】
（1）金属棒所受安培力为
由闭合电路欧姆定律得
解得
F安=10N，方向沿斜面（导轨）向上
（2）闭合开关后金属棒恰好静止于导轨上，即金属棒受力平衡且摩擦力为最大静摩擦力，如图所示
由受力平衡得
得
（2）电源正负极对调后，金属棒中电流反向，金属棒刚开始运动时受力如图所示
安培力反向后摩擦力也反向，由牛顿第二定律得
联立得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页