1.1磁场对通电导线的作用力练习-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修 第二册（含解析）

第一章　安培力与洛伦兹力
1　磁场对通电导线的作用力建议用时:40分钟
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
◆ 知识点一　安培力的方向
1.[2024·杭州萧山中学月考] 金属导体棒ab所受安培力F方向正确的是图中的 (　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A
B
C
D
2.[2024·金华一中月考] 在地球赤道上空,沿东西方向水平放置一根通电直导线,电流方向由西向东,则此导线受到的安培力方向 (　)
A.竖直向上
B.竖直向下
C.由南向北
D.由西向东
◆ 知识点二　安培力的大小
3.[2024·杭州四中月考] 长度为l、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B,则导线所受的安培力大小
是 (　)
A.IlBsin θ
B.IlBcos θ
C.0
D.IlB
4.如图所示,U形导线框abcd固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,ab垂直于bc,bc垂直于cd,已知ab=cd=l,bc=1.5l,导线通入恒定电流I时,导线框abcd受到的安培力大小为F,则 (　)
A.F=IlB
B.F=1.5IlB
C.F=2.5IlB
D.F=3.5IlB
◆ 知识点三　磁电式电流表的工作原理
5.(不定项)[2023·嘉兴嘉善一中期中] 根据对磁电式电流表的学习,以下说法正确的是 (　)
A.指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的
B.通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转的角度也越大
C.在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场
D.在线圈转动的范围内,线圈所受的安培力大小与电流有关,而与所处位置无关
6.(不定项)[2023·嘉兴桐乡高级中学月考] 实验室经常使用的电流表是磁电式仪表.这种电流表的构造如图甲所示,蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的,让线圈通以如图乙所示的恒定电流(b端电流方向垂直于纸面向内).下列说法正确的是 (　)
A.当线圈在如图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向上
B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动
C.线圈中的电流越大,指针偏转的角度也越大
D.电流表表盘刻度是均匀的
7.如图所示的三维空间内,匀强磁场方向沿+x方向,在平面xOz内有一通电直导线,若它所受的安培力方向沿+y方向,则 (　)
A.该通电导线可能沿Ox方向放置
B.该通电导线一定平行Oz方向放置
C.无论通电导线怎样放置,它总受到沿+y方向的安培力
D.沿+x方向观察导线中的电流方向,应该为向右方向
8.[2024·丽水中学月考] 间距相等的M、N、P三个位置各有一垂直于纸面的长直导线,均通有大小相等的电流,导线长度相等,电流方向如图所示.下列说法中正确的是 (　)
A.P位置导线给N位置导线施加的安培力方向竖直向下
B.P位置导线给N位置导线施加的安培力方向水平向右
C.M位置导线给N位置导线施加的安培力方向水平向左
D.三根导线受到的安培力的合力大小均相等
9.如图所示,粗细均匀、同种材料制成的半圆形导线框置于匀强磁场中,ab为导线框的直径,a、b两点通入如图所示的电流,已知ab边受到的安培力大小为F,则导线框的半圆部分受到的安培力大小为 (　)
A.
B.
C.
D.
10.[2024·温州中学月考] 如图所示,两根粗细均匀的导体棒a、b放在水平放置的两条金属导轨上,导轨与电阻、电源及开关相连,导轨电阻不计.两棒的材料相同、横截面积a是b的两倍,它们与导轨的夹角分别为90°、60°.整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.已知导轨间距为l,a、b棒与导轨接触良好,合上开关后导体棒a中的电流为I,关于a、b两棒所受的安培力Fa、Fb,下列说法正确的是(　)
A.Fa=IlB,Fb=IlB
B.Fa=IlB,Fb=IlB
C.Fa=IlB,Fb=IlB
D.Fa=0,Fb=IlB
11.[2024·湖州中学月考] 弯折导体PMN通有如图所示方向的电流,置于与PMN所在平面平行的匀强磁场中,此时导体PMN所受的安培力最大.现将整段导体以过M点且垂直于PMN所在平面的直线为轴转动45°,则导体PMN(形状始终保持不变)所受的安培力方向和大小如何变化
12.如图所示,三根长为l的直导线在空间构成以A为顶点的等腰直角三角形,其中A、B中的电流方向垂直于纸面向里,C中的电流方向垂直于纸面向外,B、C中的电流大小均为I,在A处产生的磁感应强度的大小均为B0,A中的电流大小为2I,则导线A受到的安培力是多大 方向如何
13.[2024·舟山中学月考] 如图所示,将一轻质矩形弹性软线圈ABCD中A、B、C、D、E、F六点固定,E、F为AD、BC边的中点.一不易形变的长直导线在E、F两点处固定
.现向矩形软线圈中通入电流I1,直导线中通入电流I2,已知I1 I2,长直导线和软线圈彼此绝缘,则稳定后软线圈大致的形状可能是 (　)
A
B
C
D
　参考答案
第一章　安培力与洛伦兹力
1　磁场对通电导线的作用力
1.A　[解析] 根据左手定则可知,A图中导体棒ab所受安培力方向垂直于导体棒斜向左上,A正确;B图中ab棒和磁场方向平行,不受安培力,B错误;C图中ab棒所受安培力方向垂直于导体棒向下,C错误;D图中ab棒所受安培力方向垂直于导体棒向左,D错误.
2.A　[解析] 地磁场的方向由地理南极附近指向地理北极附近,电流的方向由西向东,根据左手定则可判断,安培力的方向竖直向上,故A正确.
3.D　[解析] 导线和磁场方向垂直,故导线所受的安培力大小为F=IlB,选项D正确.
4.B　[解析] 因ab边和cd边受到的安培力等大反向,故导线框abcd受到的安培力大小等于bc边受到的安培力大小,即F=1.5IlB,选项B正确.
5.ABD　[解析] 指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的,故A正确;根据安培力公式F=IlB可知,通电线圈中的电流越大,则电流表指针偏转的角度也越大,故B正确;在线圈转动的范围内,各处的磁场都是均匀辐向分布,线圈平面与磁感线平行,但辐向磁场的磁感线方向不同,并不是匀强磁场,故C错误;磁场呈辐向分布,故电流与磁场方向相互垂直,结合安培力公式可知,线圈所受的安培力大小与电流有关,而与所处位置无关,故D正确.
6.BCD　[解析] 由左手定则可判定,当线圈转到如图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向下,故A错误;当通电后,处于磁场中的线圈受到安培力作用而转动,螺旋弹簧被扭动,则线圈受到弹簧的阻力,从而阻碍线圈转动,故B正确;线圈中的电流越大,则受到的安培力越大,指针偏转的角度也越大,故C正确;因线圈所在各位置的磁感应强度大小是相同的,所以指针偏转的角度和电流成正比,故表盘刻度是均匀的,故D正确.
7.D　[解析] 若通电导线方向与Ox方向平行,则电流方向与磁场方向平行,不受安培力,故A、C错误;通电导线在xOz平面内,只要不与Ox方向平行,电流方向合适,根据左手定则,总会受到沿+y方向的安培力,故B错误;根据左手定则知,沿+x方向观察导线中的电流方向,应该为向右方向,故D正确.
8.C　[解析] 根据安培定则可知,P位置导线在N位置产生的磁场方向竖直向下,根据左手定则可知,P位置导线给N位置导线施加的安培力方向水平向左,故A 、B错误;根据安培定则可知,M位置导线在N位置产生的磁场方向竖直向下,根据左手定则可知,M位置导线给N位置导线施加的安培力方向水平向左,故C正确;设导线在相邻位置产生的磁感应强度大小为B,根据磁场的叠加原理可知,M位置的磁感应强度大小BM9.A　[解析] 设导线框的直径为d,则半圆部分长度为πd,根据电阻定律得R=ρ,可知导线框的直径部分与半圆部分的电阻之比为2∶π,导线框的直径部分与半圆部分并联,电流与电阻成反比,设通过导线框直径部分的电流为I',则通过导线框半圆部分的电流为I',导线框的直径部分受到的安培力大小为F=I'dB,导线框的半圆部分的等效长度也为d,导线框的半圆部分受到的安培力大小为F1=I'dB=F,选项A正确.
10.B　[解析] 设a、b棒的电阻率均为ρ,a、b棒的横截面积分别为2S和S,则a棒的电阻为Ra=ρ,b棒电阻为Rb=ρ=ρ,因a、b棒并联,故电压相同,设为U,已知a棒中电流为I,则b棒中电流为Ib=I=I,a棒受到的安培力为Fa=IlB,b棒受到的安培力为Fb=IblbB=I··B=IlB,故B正确.
11.方向不变　大小变为原来的
[解析] 假设原磁场如图甲所示,则导体PMN所受的安培力F=IlPNB,方向垂直于纸面向里,导体逆时针旋转后,如图乙所示,导体PMN所受安培力为F'=IlMNB=F,方向垂直于纸面向里;导体顺时针旋转,安培力大小、方向的变化情况与逆时针旋转相同.如果磁场方向向上,导体无论是逆时针还是顺时针旋转,安培力方向的变化情况也是与原来一样,大小变为原来的.
12.2IlB0　方向平行于CB向上
[解析] B、C中的电流在A处产生的磁感应强度的大小均为B0,根据平行四边形定则可知,A处的磁感应强度为BA=B0,磁感应强度方向垂直于BC向左,由左手定则可知,安培力方向平行于CB向上,安培力大小为F=2Il·B0=2IlB0.
13.B　[解析] 由安培定则可知,通电直导线在其左侧产生的磁场方向垂直于纸面向外,在其右侧产生的磁场方向垂直于纸面向里,由于软线圈的各段的形变方向均为其受到的安培力方向,故由左手定则可判断B图正确,