人教版物理选修3-1 3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-1 3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 397.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-27 16:47:53 | ||
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文档简介
人教版物理选修3-1
3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．如图，通电直导线与通电矩形线圈同在纸面内，线圈所受安培力的合力方向为（ ）
A．向右
B．向左
C．向下
D．向上
2．如图所示，条形磁铁压在水平的粗糙桌面上，它的正中间上方有一根长直导线L，导线中通有垂直于纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流。若将直导线L沿竖直向上方向缓慢平移，远离条形磁铁，则在这一过程中（ ）
A．桌面受到的压力将增大
B．桌面受到的压力将减小
C．桌面受到的摩擦力将增大
D．桌面受到的摩擦力将减小
3．如图所示，两平行直导线和竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内．则
A．b点的磁感应强度为零
B．导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
C．导线受到的安培力方向向右
D．同时改变了导线的电流方向，导线受到的安培力方向不变
4．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动和平动，当导线通入图示方向的电流I时，从上往下看，导线的运动情况是（ ）
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
5．一电流表的原理如图所示。质量为m=20g的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k=2.0N/m。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小B=0.20T，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于，ab的长度为l=0.20m，bc的长度为L=0.05m，当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度，不计通电时电流产生的磁场的作用（g=10m/s2）（ ）
A．若要电流表正常工作，N端应接电源正极
B．若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为B'=0.40T
C．此电流表可以测量的最大电流为2.0A
D．当电流表示数为零时，弹簧伸长10cm
6．如图所示，用电阻率为ρ、横截面积为S、粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，边均与边成60°角，。框架与一电动势为E、内阻忽略不计的电源相连接。垂直于竖直框架平面有磁感应强度大小为B、方向水平向里的匀强磁场，则框架受到安培力的合力的大小和方向为（ ）
A．，竖直向上
B．，竖直向上
C．，竖直向下
D．，竖直向下
7．如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为L水平导轨上。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒受到的安培力大小为F=BILsinθ
B．金属棒受到的摩擦力大小为f=BILcosθ
C．若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大
D．若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大
8．如图，正方形线框PQMN由四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M、N与直流电源两端相接，已知导体棒MN受到的安培力大小为F
，则线框PQMN受到的安培力大小为（
）
A．2
F
B．
C．
D．0
9．在绝缘水平面上方均匀分布着方向与水平向右成斜向上的匀强磁场，一通有如图所示的恒定电流I的金属方棒，在安培力作用下水平向右做匀速直线运动。已知棒与水平面间的动摩擦因数。若磁场方向由图示方向开始沿逆时针缓慢转动至竖直向上的过程中，棒始终保持匀速直线运动，设此过程中磁场方向与水平向右的夹角为θ，则关于磁场的磁感应强度的大小B与θ的变化关系图象可能正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．如图所示，边长为L的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框通电处于静止状态，细线的拉力为F1；保持其他条件不变，现虚线下方的磁场消失，虚线上方有相同的磁场同时电流强度变为原来一半，此时细线的拉力为F2
。已知重力加速度为g，则导线框的质量为
A．
B．
C．
D．
二、多项选择题
11．如图所示，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、与直流电源两端相接，已知导体棒受到的安培力大小为，则（ ）
A．导体棒受到的安培力垂直于线框平面
B．导体棒中的电流是导体棒中电流的2倍
C．导体棒和所受到的安培力的合力大小为
D．三角形线框受到的安培力的大小为
12．如图所示，质量为m、长为L的直导线MN用绝缘细线悬挂于O、O′处，直导线水平，系统处于匀强磁场中。当导线中通以N→M方向的电流I时导线保持静止状态，此时悬线与竖直方向夹角为θ。关于磁感应强度的方向和大小，可能是下列哪些情况（ ）
A．竖直向下，
B．水平向右，
C．竖直向上，
D．沿悬线向下，
三、综合计算题
13．如图所示，两光滑的平行金属轨道与水平面成角，两轨道间距为L，一金属棒垂直两轨道水平放置。金属棒质量为m，电阻为R，轨道上端的电源电动势为E，内阻为r。为使金属棒能静止在轨道上，可加一方向竖直向上的匀强磁场。
(1)则该磁场的磁感应强度B应是多大？
(2)若将磁场方向变为竖直向下，此时导轨由静止下滑的瞬间加速度？
14．如图所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上，放置一根长为L、质量为m、通有电流I的导体棒，为了使导体棒静止在斜面上，现施加一个竖直向上的匀强磁场，求该匀强磁场的磁感应强度大小。（重力加速度为g）
15．用两根长度相等的绝缘细线将一根长为L，质量为m的通电导线悬挂在绝缘天花板上，通电导线中电流方向从A到B，电流大小为I，如图。
（1）求当通电导线保持静止，且细线拉力最小时，磁场方向及磁感应强度的大小；
（2）缓慢改变磁场大小及方向，当安培力最小时，绝缘细线与竖直方向夹角为θ，求磁感应强度大小。
16．如图所示，在倾角为θ的斜面上，固定一宽度为L的平行粗糙金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器。一质量为m的金属杆ab与两导轨垂直并接触良好，当滑动变阻器接入电路的阻值为R时，此时杆恰好能沿着导轨匀速下滑。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导轨与金属杆的电阻不计。已知电源电动势为E，内阻为r，金属杆与导轨的动摩擦因数μ，求：
(1)电路中的电流I；
(2)其中一个导轨所受的压力FN；
(3)磁感应强度B的大小。
人教版物理选修3-1
3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练参考答案
1．C
【解析】
根据右手螺旋定则知直导线在上方产生的磁场方向垂直纸面向外，离导线越远，磁场越弱，根据左手定则，上边所受的安培力向上，下边所受的安培力向下，靠近导线处磁场强，则下边所受的安培力大于上边所受的安培力，则线圈所受的安培力方向向下，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．B
【解析】
画出条形磁铁的磁感线，应用左手定则判断导线所受安培力竖直向上，根据牛顿第三定律可知通电导线对磁铁的安培力竖直向下，则磁铁的受力分析如图
磁铁与桌面之间无摩擦，若导线竖直向上远离磁铁，磁感应强度减小，根据可知安培力减小，根据牛顿第三定律可知桌面受到的压力减小，ACD错误，B正确。
故选B。
3．D
【解析】
由右手螺旋定则可知.cd导线和ef导线在b处产生的磁场方向都垂直纸面向外.所以由矢量合成知b处的磁感应强度垂直纸面向外.故A错误:
由右手螺旋定则知ef导线在左侧产生的磁感应强度垂直纸面向外，故B错误:
由左手定则知.cd导线受到的安培力方向向左.故C错误:
由题意可知，cd导线所处的位置磁场方向发生改变，但同时自身电流方向也发生改变，由左手定则知cd导线所受安培力方向不变.故D正确
综上所述本题答案是：D
4．A
【解析】
在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90度时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为，顺时针转动，同时下降。故A正确，BCD错误。
故选A。
5．D
【解析】
A．为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，由左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端，因此M端应接正极，故A错误；
BCD．设弹簧的伸长量为，则有
解得
设满量程时通过MN的电流强度为，则有
代入解得
设扩大量程后，磁感应强度变为，则有
解得
故BC错误，D正确。
故选D。
6．A
【解析】
根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图
设电路abcd上的电阻为3r，由几何关系得，ad段的长度为2L，所以ad上的电阻为2r；
abcd上的电流
ad上的电流
ab、bc、cd上各段的安培力
ad上各段的安培力
各段受到的力中，F1
和F3在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以线框受到的合外力
F=F4+F1cos60°+F2+F3cos60°=
则可得
方向竖直向上.
故选A。
7．C
【解析】
A．金属棒受到的安培力大小
故A错误；
BD．电流方向从a到b，受力分析如图所示
根据平衡条件有
，
所以若只增大磁感应强度B后，导轨对金属棒的支持力减小，所以金属棒对导轨的压力减小，故BD错误；
C．若只改变电流方向，安培力方向将变为斜向右下，安培力在竖直方向上的分力竖直向下，所以金属棒对导轨的压力将增大，故C正确。
故选C。
8．B
【解析】
由已知条件可知MPQN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，边MPQN的电阻等于边MN的电阻的3倍，
两者为并联关系，设MN中的电流大小为I，
则边MPQN中的电流为，设MN的长为L，由题意知
所以边MPQN所受安培力为
方向与MN边所受安培力的方向相同，故有
故选B。
9．C
【解析】
棒受力如图所示
则
得
所以C正确，ABD错误。
故选C。
10．A
【解析】
当通如图中电流时，ab边、ac边受到的安培力大小为；bc边受到的安培力大小为，方向向上；导线框平衡，故
磁场加到虚线框上方后，导线框受到的等效安培力为，方向向下，故
联立解得
故A正确，B、C、D错误；
故选A。
11．BD
【解析】
A．由图可知，导体棒MN电流方向有M指向N，由左手定则可得，安培力方向平行于线框平面，且垂直于导体棒MN，故A错误；
B．MLN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，由左手定则可知，边MLN的电阻等于边MN的电阻的两倍，两者为并联关系，根据欧姆定律可知，导体棒MN中的电流是导体棒MLN中电流的2倍，故B正确；
CD．中的电流大小为，则MLN中的电流为，设MN的长为，由题意知
所以边MLN所受安培力为
方向与MN边所受安培力的方向相同，故有
故C错误，D正确。
故选BD。
12．ABD
【解析】
设沿细线方向向下为x方向，水平向右为y方向，竖直向上为z方向，作图如下
A．若磁感应强度的方向为竖直向下，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y正方向，根据平衡条件
故A正确；
B．若磁感应强度的方向为水平向右，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿z正方向，根据平衡条件
故B正确；
C．若磁感应强度的方向为竖直向上，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y负方向，直导线不能在此位置平衡，故C错误；
D．若磁感应强度的方向为沿悬线向下，则直导线所受安培力方向垂直于悬线斜向上，，根据导线受力平衡条件
即
故D正确。
故选ABD。
13．(1)；(2)
【解析】
(1)
根据闭合电路的欧姆定律和安培力公式得
①
②
对导体棒受力分析，如图所示
③
联立①②③得
(2)由牛顿第二定律可知
解得
14．
【解析】
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
解得
所以所加磁场的磁感应强度的大小为。
15．（1）垂直纸面向里，；（2）
【解析】
（1）当安培力竖直向上且等于重力时，绳子拉力最小为0，此时受力分析得：
解得
再根据左手定则可以判断出磁场方向为垂直纸面向里。
（2）从右向左看，对通电导线受力分析，如图所示
由作图法可知，当安培力与细线垂直时，安培力最小，此时
又因为
联立得
16．(1)；(2)；(3)
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流
(2)对金属杆受力分析如图所示，由平衡条件可知
由牛顿第三定律可知，其中一个导轨所受的压力
(3)由于金属杆匀速下滑，根据平衡条件可知
且，联立得
3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．如图，通电直导线与通电矩形线圈同在纸面内，线圈所受安培力的合力方向为（ ）
A．向右
B．向左
C．向下
D．向上
2．如图所示，条形磁铁压在水平的粗糙桌面上，它的正中间上方有一根长直导线L，导线中通有垂直于纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流。若将直导线L沿竖直向上方向缓慢平移，远离条形磁铁，则在这一过程中（ ）
A．桌面受到的压力将增大
B．桌面受到的压力将减小
C．桌面受到的摩擦力将增大
D．桌面受到的摩擦力将减小
3．如图所示，两平行直导线和竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内．则
A．b点的磁感应强度为零
B．导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
C．导线受到的安培力方向向右
D．同时改变了导线的电流方向，导线受到的安培力方向不变
4．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动和平动，当导线通入图示方向的电流I时，从上往下看，导线的运动情况是（ ）
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
5．一电流表的原理如图所示。质量为m=20g的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k=2.0N/m。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小B=0.20T，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于，ab的长度为l=0.20m，bc的长度为L=0.05m，当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度，不计通电时电流产生的磁场的作用（g=10m/s2）（ ）
A．若要电流表正常工作，N端应接电源正极
B．若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为B'=0.40T
C．此电流表可以测量的最大电流为2.0A
D．当电流表示数为零时，弹簧伸长10cm
6．如图所示，用电阻率为ρ、横截面积为S、粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，边均与边成60°角，。框架与一电动势为E、内阻忽略不计的电源相连接。垂直于竖直框架平面有磁感应强度大小为B、方向水平向里的匀强磁场，则框架受到安培力的合力的大小和方向为（ ）
A．，竖直向上
B．，竖直向上
C．，竖直向下
D．，竖直向下
7．如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为L水平导轨上。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒受到的安培力大小为F=BILsinθ
B．金属棒受到的摩擦力大小为f=BILcosθ
C．若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大
D．若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大
8．如图，正方形线框PQMN由四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M、N与直流电源两端相接，已知导体棒MN受到的安培力大小为F
，则线框PQMN受到的安培力大小为（
）
A．2
F
B．
C．
D．0
9．在绝缘水平面上方均匀分布着方向与水平向右成斜向上的匀强磁场，一通有如图所示的恒定电流I的金属方棒，在安培力作用下水平向右做匀速直线运动。已知棒与水平面间的动摩擦因数。若磁场方向由图示方向开始沿逆时针缓慢转动至竖直向上的过程中，棒始终保持匀速直线运动，设此过程中磁场方向与水平向右的夹角为θ，则关于磁场的磁感应强度的大小B与θ的变化关系图象可能正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．如图所示，边长为L的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框通电处于静止状态，细线的拉力为F1；保持其他条件不变，现虚线下方的磁场消失，虚线上方有相同的磁场同时电流强度变为原来一半，此时细线的拉力为F2
。已知重力加速度为g，则导线框的质量为
A．
B．
C．
D．
二、多项选择题
11．如图所示，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、与直流电源两端相接，已知导体棒受到的安培力大小为，则（ ）
A．导体棒受到的安培力垂直于线框平面
B．导体棒中的电流是导体棒中电流的2倍
C．导体棒和所受到的安培力的合力大小为
D．三角形线框受到的安培力的大小为
12．如图所示，质量为m、长为L的直导线MN用绝缘细线悬挂于O、O′处，直导线水平，系统处于匀强磁场中。当导线中通以N→M方向的电流I时导线保持静止状态，此时悬线与竖直方向夹角为θ。关于磁感应强度的方向和大小，可能是下列哪些情况（ ）
A．竖直向下，
B．水平向右，
C．竖直向上，
D．沿悬线向下，
三、综合计算题
13．如图所示，两光滑的平行金属轨道与水平面成角，两轨道间距为L，一金属棒垂直两轨道水平放置。金属棒质量为m，电阻为R，轨道上端的电源电动势为E，内阻为r。为使金属棒能静止在轨道上，可加一方向竖直向上的匀强磁场。
(1)则该磁场的磁感应强度B应是多大？
(2)若将磁场方向变为竖直向下，此时导轨由静止下滑的瞬间加速度？
14．如图所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上，放置一根长为L、质量为m、通有电流I的导体棒，为了使导体棒静止在斜面上，现施加一个竖直向上的匀强磁场，求该匀强磁场的磁感应强度大小。（重力加速度为g）
15．用两根长度相等的绝缘细线将一根长为L，质量为m的通电导线悬挂在绝缘天花板上，通电导线中电流方向从A到B，电流大小为I，如图。
（1）求当通电导线保持静止，且细线拉力最小时，磁场方向及磁感应强度的大小；
（2）缓慢改变磁场大小及方向，当安培力最小时，绝缘细线与竖直方向夹角为θ，求磁感应强度大小。
16．如图所示，在倾角为θ的斜面上，固定一宽度为L的平行粗糙金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器。一质量为m的金属杆ab与两导轨垂直并接触良好，当滑动变阻器接入电路的阻值为R时，此时杆恰好能沿着导轨匀速下滑。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导轨与金属杆的电阻不计。已知电源电动势为E，内阻为r，金属杆与导轨的动摩擦因数μ，求：
(1)电路中的电流I；
(2)其中一个导轨所受的压力FN；
(3)磁感应强度B的大小。
人教版物理选修3-1
3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练参考答案
1．C
【解析】
根据右手螺旋定则知直导线在上方产生的磁场方向垂直纸面向外，离导线越远，磁场越弱，根据左手定则，上边所受的安培力向上，下边所受的安培力向下，靠近导线处磁场强，则下边所受的安培力大于上边所受的安培力，则线圈所受的安培力方向向下，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．B
【解析】
画出条形磁铁的磁感线，应用左手定则判断导线所受安培力竖直向上，根据牛顿第三定律可知通电导线对磁铁的安培力竖直向下，则磁铁的受力分析如图
磁铁与桌面之间无摩擦，若导线竖直向上远离磁铁，磁感应强度减小，根据可知安培力减小，根据牛顿第三定律可知桌面受到的压力减小，ACD错误，B正确。
故选B。
3．D
【解析】
由右手螺旋定则可知.cd导线和ef导线在b处产生的磁场方向都垂直纸面向外.所以由矢量合成知b处的磁感应强度垂直纸面向外.故A错误:
由右手螺旋定则知ef导线在左侧产生的磁感应强度垂直纸面向外，故B错误:
由左手定则知.cd导线受到的安培力方向向左.故C错误:
由题意可知，cd导线所处的位置磁场方向发生改变，但同时自身电流方向也发生改变，由左手定则知cd导线所受安培力方向不变.故D正确
综上所述本题答案是：D
4．A
【解析】
在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90度时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为，顺时针转动，同时下降。故A正确，BCD错误。
故选A。
5．D
【解析】
A．为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，由左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端，因此M端应接正极，故A错误；
BCD．设弹簧的伸长量为，则有
解得
设满量程时通过MN的电流强度为，则有
代入解得
设扩大量程后，磁感应强度变为，则有
解得
故BC错误，D正确。
故选D。
6．A
【解析】
根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图
设电路abcd上的电阻为3r，由几何关系得，ad段的长度为2L，所以ad上的电阻为2r；
abcd上的电流
ad上的电流
ab、bc、cd上各段的安培力
ad上各段的安培力
各段受到的力中，F1
和F3在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以线框受到的合外力
F=F4+F1cos60°+F2+F3cos60°=
则可得
方向竖直向上.
故选A。
7．C
【解析】
A．金属棒受到的安培力大小
故A错误；
BD．电流方向从a到b，受力分析如图所示
根据平衡条件有
，
所以若只增大磁感应强度B后，导轨对金属棒的支持力减小，所以金属棒对导轨的压力减小，故BD错误；
C．若只改变电流方向，安培力方向将变为斜向右下，安培力在竖直方向上的分力竖直向下，所以金属棒对导轨的压力将增大，故C正确。
故选C。
8．B
【解析】
由已知条件可知MPQN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，边MPQN的电阻等于边MN的电阻的3倍，
两者为并联关系，设MN中的电流大小为I，
则边MPQN中的电流为，设MN的长为L，由题意知
所以边MPQN所受安培力为
方向与MN边所受安培力的方向相同，故有
故选B。
9．C
【解析】
棒受力如图所示
则
得
所以C正确，ABD错误。
故选C。
10．A
【解析】
当通如图中电流时，ab边、ac边受到的安培力大小为；bc边受到的安培力大小为，方向向上；导线框平衡，故
磁场加到虚线框上方后，导线框受到的等效安培力为，方向向下，故
联立解得
故A正确，B、C、D错误；
故选A。
11．BD
【解析】
A．由图可知，导体棒MN电流方向有M指向N，由左手定则可得，安培力方向平行于线框平面，且垂直于导体棒MN，故A错误；
B．MLN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，由左手定则可知，边MLN的电阻等于边MN的电阻的两倍，两者为并联关系，根据欧姆定律可知，导体棒MN中的电流是导体棒MLN中电流的2倍，故B正确；
CD．中的电流大小为，则MLN中的电流为，设MN的长为，由题意知
所以边MLN所受安培力为
方向与MN边所受安培力的方向相同，故有
故C错误，D正确。
故选BD。
12．ABD
【解析】
设沿细线方向向下为x方向，水平向右为y方向，竖直向上为z方向，作图如下
A．若磁感应强度的方向为竖直向下，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y正方向，根据平衡条件
故A正确；
B．若磁感应强度的方向为水平向右，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿z正方向，根据平衡条件
故B正确；
C．若磁感应强度的方向为竖直向上，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y负方向，直导线不能在此位置平衡，故C错误；
D．若磁感应强度的方向为沿悬线向下，则直导线所受安培力方向垂直于悬线斜向上，，根据导线受力平衡条件
即
故D正确。
故选ABD。
13．(1)；(2)
【解析】
(1)
根据闭合电路的欧姆定律和安培力公式得
①
②
对导体棒受力分析，如图所示
③
联立①②③得
(2)由牛顿第二定律可知
解得
14．
【解析】
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
解得
所以所加磁场的磁感应强度的大小为。
15．（1）垂直纸面向里，；（2）
【解析】
（1）当安培力竖直向上且等于重力时，绳子拉力最小为0，此时受力分析得：
解得
再根据左手定则可以判断出磁场方向为垂直纸面向里。
（2）从右向左看，对通电导线受力分析，如图所示
由作图法可知，当安培力与细线垂直时，安培力最小，此时
又因为
联立得
16．(1)；(2)；(3)
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流
(2)对金属杆受力分析如图所示，由平衡条件可知
由牛顿第三定律可知，其中一个导轨所受的压力
(3)由于金属杆匀速下滑，根据平衡条件可知
且，联立得