人教版(2019)物理选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力同步训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版(2019)物理选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力同步训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 316.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-29 14:04:52 | ||
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文档简介
人教版(2019)物理选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．如图所示，在同一绝缘水平面上固定三根平行且等间距的长直通电导线a、b、c，导线中通有大小相等的恒定电流。已知导线a受到的安培力方向向左，则下列说法正确的是（ ）
A．导线b中电流方向一定与导线a中电流方向相同
B．导线c受到的安培力一定向右
C．导线a、c受到的安培力的大小不一定相等
D．导线b受到的安培力一定最大
2．如图，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是（ ）
A．桌面对磁铁的支持力增大
B．桌面对磁铁的支持力减小
C．桌面对磁铁的支持力不变
D．以上说法都有可能
3．如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流时，在竖直绝缘挡板作用下静止在倾角为的光滑绝缘固定斜面上。斜面处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。若电流的方向和磁场的方向均保持不变，金属细杆的电流大小由I变为0.5I，磁感应强度大小由B变为4B，金属细杆仍然保持静止，则（ ）
A．金属细杆中电流方向一定垂直纸面向外
B．金属细杆受到的安培力增大了
C．金属细杆对斜面的压力可能增大了BIL
D．金属细杆对竖直挡板的压力可能增大了BIL
4．如图所示，四根相互平行的固定长直导线L1、L2、L3、L4，其横截面构成一角度为的菱形，均通有相等的电流I，菱形中心为O。L1中电流方向与L2中的相同，与L3、L4，中的相反，下列说法中正确的是（ ）
A．菱形中心O处的磁感应强度不为零
B．菱形中心O处的磁感应强度方向沿OL1
C．L1所受安培力与L
3所受安培力大小不相等
D．L
1所受安培力的方向与L
3所受安培力的方向相同
5．如图，边长为l，质量为m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外的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为；保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为。导线框中的电流大小为（
）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，光滑的绝缘等腰直角三角形固定在水平面上，在直角边上固定一金属棒b，另一个完全相同的金属棒a置于斜面上且与a在同一水平线上，当两金属棒均通以电流强度为I的同向电流且相距为x时，金属棒a恰好能静止在斜面上。已知金属棒a、b长均为L，质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向下
B．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为
C．若将b缓慢上移一小段距离，a仍可能保持静止
D．若使b缓慢下移一小段距离，a仍可能保持静止
7．一根重为G的金属棒中通以恒定电流，平放在倾角为30°光滑斜面上，如图所示为截面图。当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒处于静止状态，此时金属棒对斜面的压力为FN1，安培力大小为F1，保持磁感应强度的大小不变，将磁场的方向改为竖直向上时，适当调整电流大小，使金属棒再次处于平衡状态，此时金属棒对斜面的压力为FN2，安培力大小为F2。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒中的电流方向垂直纸面向外
B．金属棒受到的安培力之比
C．调整后电流强度应比原来适当减小
D．
8．如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里．电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是(
)
A．，水平向左
B．，水平向右
C．，水平向右
D．，水平向左
9．如图所示，在竖直面内，固定一足够长通电导线a，电流水平向右，空间还存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场。在通电导线a的正下方，用细线悬挂一质量为m的导线b，其长度为L，重力加速度为g。下列说法正确的是（
）
A．若使悬挂导线b的细线不受力，需要在导线b中通入水平向左的电流
B．若导线b中通入方向向右、大小为Ⅰ的电流，细线恰好不受力，则导线a在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为
C．若导线b中通入方向向右、大小为Ⅰ的电流，细线恰好不受力，则导线a在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为
D．若导线b中通入方向向右、大小为Ⅰ的电流。细线恰好不受力，此时若使b中电流反向，大小不变，则每一根细线受到导线b的拉力大小将变成
10．如图所示，质量为、长度为的导体棒的电阻为，初始时，导体棒静止于水平轨道上，电源的电动势为、内阻为。匀强磁场的磁感应强度大小为，其方向斜向上与轨道平面成角且垂直于导体棒开关闭合后，导体棒仍静止，则导体棒所受摩擦力的大小和方向分别为（ ）
A．，方向向左
B．，方向向右
C．，方向向左
D．，方向向右
二、多项选择题
11．如图3-6所示的等臂天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2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，天平重新平衡.由此可知（
）
A．磁感应强度的方向垂直纸面向外
B．磁感应强度的方向垂直纸面向里
C．磁感应强度的大小为
D．磁感应强度的大小为
12．一个圆筒的横截面如图所示，圆筒的半径为R，在圆筒的圆心位置垂直纸面放置一根长为L的导体棒L1。导体棒两端用两根轻质细线悬挂在圆筒壁上，导体棒的质量为m，导体棒中通有恒定电流I，为使导体棒L1静止于圆心O位置，并使细线与竖直方向的夹角为37°，在圆筒内壁上放一长度也为L的通电导体棒L2，并通有垂直纸面向里，大小可改变的电流，开始时L2放在与L1同一水平线上，然后使L2沿着圆筒内壁逐渐向上移动至最高点，过程中导体棒L1始终静止。已知直线电流在周围空间产生磁场的磁感应强度，k为比例常数，r为某点到导线的距离，导线的半径可忽略，I为导线中电流强度的大小，重力加速度为g，sin37°=0.6。下列说法正确的是（ ）
A．开始时L2中电流的大小为
B．L2中的电流逐渐减小
C．L2中所加电流的最小值为
D．轻质细线的拉力不变
三、综合计算题
13．如图，ab、cd为两根相距L=3m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量m=1.8kg的金属棒MN垂直导轨放置，当金属棒中通以0.5A的电流时，棒沿导轨向左做匀速运动；当棒中电流增大到0.8A时，棒能获得向左的大小为的加速度。
（1）金属棒中的电流方向；
（2）磁感应强度的大小。
14．如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2．判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量．
15．如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒
ab
质量为
0.1kg，长为
0.5m，导轨与水平面成
30°角，
导体棒与导轨垂直，空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为
2T，若要使导体棒处于静止状态，那么：
(1)棒中应通以什么方向的电流？电流强度应多大？
(2)在上述电流的情况下，欲使导体棒静止在导轨上，求外加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及方向。
16．如图所示，ab、cd为相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为2kg的金属棒MN垂直于导轨放在其上且始终与导轨接触良好?当金属棒中通以7A的电流时，金属棒受到水平方向的磁场力的作用沿着导轨做匀加速直线运动，加速度为2m/s2；当棒中通以同方向5A的电流时，棒恰好沿着导轨做匀速直线运动（已知重力加速度g取10m/s2）?求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)金属棒与导轨间的动摩擦因数?
人教版(2019)物理选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力同步训练参考答案
1．C
【解析】
A．由于导线a受到的安培力方向垂直导线向左，故导线b的电流方向一定与导线a中电流方向相反，故A错误；
B．若导线c的电流方向与导线a相反，则导线c受到安培力的方向向左；若导线c的电流方向与导线a相同，则导线c受到安培力的方向向右，故B错误；
C．只有当导线c的电流方向与导线a相同时，导线a。c受到安培力的大小才相等，故C正确；
D．当导线c的电流方向与导线b相同时，导线b受到的安培力最大，故D错误。
故选C。
2．B
【解析】
直导线放置在条形磁铁中央，直导线受到水平向左的磁场，根据左手定则可知直导线受到竖直向下的安培力，根据牛顿第三定律可知，直导线对磁铁一个竖直向上的力，故桌面对磁铁的支持力减小，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【解析】
A．金属细杆受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和安培力作用，根据力的平衡条件可知，金属细杆中电流方向可能垂直纸面向外，也可能垂直纸面向里，故A错误；
B．由于磁场与电流方向垂直，开始安培力为，后来的安培力为
则金属细杆受到的安培力增大了
故B错误；
C．金属细杆受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和安培力作用，根据力的平衡条件可知，将斜面的支持力分解成水平方向和竖直方向，则水平方向和竖直方向的合力均为零，由于金属细杆的重力不变，故斜面的支持力不变，由牛顿第三定律可知，金属细杆对斜面的压力不变，故C错误；
D．由于金属细杆受到斜面的支持力不变，故安培力的大小变化量与挡板的支持力的大小变化量相等；如果金属细杆中电流方向垂直纸面向里，安培力方向水平向右，当安培力增大，则金属细杆对挡板的压力增大，由于安培力增大BIL，所以金属细杆对竖直挡板的压力增大了BIL；如果金属细杆中电流方向垂直纸面向外，安培力方向水平向左，当安培力增大BIL，则金属细杆对挡板的压力减小BIL，故金属细杆对竖直挡板的压力可能增大了BIL，D正确。
故选D。
4．A
【解析】
AB．根据安培定则，L2、L4导线在菱形中心O处的磁应强度方向沿OL3斜向上，L3、L1导线在菱形中心O处的磁应强度方向沿OL2斜向下，由叠加原理可知，菱形中心O处的合磁场的磁感应强度不为零，且不沿OL1方向，故A正确，B错误；
CD．根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，L1与L3受力如图所示，由各导线中电流大小相等，则每两导线间的作用力大小相等，由平行四边形定则合成可知，L1所受安培力与L
3所受安培力大小相等，方向相反，故CD错误。
故选A。
5．A
【解析】
当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为，电流方向向右，受到的安培力方向竖直向下，故
当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为，电流方向变为向左，受到的安培力方向竖直向上，故
联立可得
A.与计算结果不相符，故A正确；
B.与计算结果相符，故B错误；
C.与计算结果不相符，故C错误；
D.与计算结果不相符，故D错误。
6．C
【解析】
A．由右手螺旋定则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向上，故A错误；
B．导体棒a在重力、斜面的支持力和安培力的作用下处于平衡状态，而安培力的方向水平向右，由三力平衡条件得
得
故B错误；
CD．两个导体棒的距离越大，导体棒间的安培力越小，若安培力和斜面的支持力的合力等于重力，则导体棒a就可能平衡。设a受到的安培力F与斜面夹角为，当导体棒b向上移动，由三个力的动态平衡条件得
b上移，安培力越小，越小，越大，故可能不变，导体棒a可能处于平衡状态，而导体棒b下移，两个棒间的安培力变小，变大，变小，故减小，则导体棒a不能处于静止状态，故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【解析】
A．根据题意可知，当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒受到的安培力沿着斜面向上，根据左手定则可知，金属棒中的电流方向垂直纸面向里，故A错误；
BD．当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒受到的力如图所示
根据平衡条件可知
当磁场的方向改为竖直向上时，金属棒受力如图所示，
根据三角形定则有
所以有
，
故B正确，D错误；
C．根据以上分析可知F1＜F2，所以I1＜I2，故C错误。
故选B。
8．C
【解析】
受力分析如下图所示
A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，根据力的平行四边形定则，结合几何的菱形关系，则有
再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为
由于导线C位于水平面处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为，方向水平向右，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．C
【解析】
ABC．根据右手螺旋定则，通电导线a在b处产生的磁场方向垂直纸面向里，b处磁感应强度为，若使悬挂导线b的细线不受力，根据左手定则，需要在导线b中通入水平向右的电流，且满足
解得
选项AB错误，C正确；
D．此时若使b中电流反向，大小不变，则导线b受安培力方向向下
解得
则每一根细线受到导线b的拉力将变成mg，D错误。
故选C。
10．A
【解析】
磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力大小
方向垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下。
其水平向右的分量大小为
由力的平衡可知摩擦力大小为
方向向左。
选项A项正确，BCD错误。
故选A。
11．BD
【解析】
AB.
假设所加磁场的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，所以需要在左边加砝码，与题意不符，所以磁感应强度的方向垂直纸面向里，故A错误，B正确；
CD.
因为B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码。则有：
mg=2NBIL
所以
故D正确，C错误。
所以BD正确，AC错误。
12．AC
【解析】
A．根据同向电流相互吸引，两电流的作用力始终在两导体棒的连线上，L2沿着圆筒内壁向上移动的过程中，做不同的平行四边形如下图所示
开始时，对导体棒受力分析，根据平衡条件得
解得
故A正确；
B．根据上图示可知安培力先减小后增大，故所加的电流先减小后增大，故B错误；
C．当两导线的连线与细线垂直时，安培力最小，解平行四边形得
解得
故C正确；
D．细线的拉力逐渐减小，故D错误。
故选AC。
13．（1）方向由N到M；（2）4T
【解析】
（1）由左手定则知，电流方向由N到M
（2）设棒受到的阻力为f，当棒中电流I1=0.5A时
由平衡条件可得
当金属棒中的电流I2=0.8A时，棒做加速运动，加速度为a
根据牛顿第二定律得
解得B=4T
14．
【解析】
金属棒通电后，闭合回路电流
导体棒受到安培力
根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下
开关闭合前
开关闭合后
15．（1）b到a方向，；（2）垂直于导轨斜面向上，
【解析】
（1）由左手定则可知，棒中应通b到a方向的电流
导体棒受到的安培力
要使导体棒处于静止状态，需满足
解得
联立解得
代入数值得
（2）当磁感应强度垂直于导轨斜面向上时，磁感应强度最小
代入数值解得
16．(1)B=1T；(2)
【解析】
(1)(2)当I1=7A时，杆做匀加速运动，根据牛顿第二定律
当时，杆做匀速运动
代入数据，解得
B=1T，
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．如图所示，在同一绝缘水平面上固定三根平行且等间距的长直通电导线a、b、c，导线中通有大小相等的恒定电流。已知导线a受到的安培力方向向左，则下列说法正确的是（ ）
A．导线b中电流方向一定与导线a中电流方向相同
B．导线c受到的安培力一定向右
C．导线a、c受到的安培力的大小不一定相等
D．导线b受到的安培力一定最大
2．如图，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是（ ）
A．桌面对磁铁的支持力增大
B．桌面对磁铁的支持力减小
C．桌面对磁铁的支持力不变
D．以上说法都有可能
3．如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流时，在竖直绝缘挡板作用下静止在倾角为的光滑绝缘固定斜面上。斜面处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。若电流的方向和磁场的方向均保持不变，金属细杆的电流大小由I变为0.5I，磁感应强度大小由B变为4B，金属细杆仍然保持静止，则（ ）
A．金属细杆中电流方向一定垂直纸面向外
B．金属细杆受到的安培力增大了
C．金属细杆对斜面的压力可能增大了BIL
D．金属细杆对竖直挡板的压力可能增大了BIL
4．如图所示，四根相互平行的固定长直导线L1、L2、L3、L4，其横截面构成一角度为的菱形，均通有相等的电流I，菱形中心为O。L1中电流方向与L2中的相同，与L3、L4，中的相反，下列说法中正确的是（ ）
A．菱形中心O处的磁感应强度不为零
B．菱形中心O处的磁感应强度方向沿OL1
C．L1所受安培力与L
3所受安培力大小不相等
D．L
1所受安培力的方向与L
3所受安培力的方向相同
5．如图，边长为l，质量为m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外的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为；保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为。导线框中的电流大小为（
）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，光滑的绝缘等腰直角三角形固定在水平面上，在直角边上固定一金属棒b，另一个完全相同的金属棒a置于斜面上且与a在同一水平线上，当两金属棒均通以电流强度为I的同向电流且相距为x时，金属棒a恰好能静止在斜面上。已知金属棒a、b长均为L，质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向下
B．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为
C．若将b缓慢上移一小段距离，a仍可能保持静止
D．若使b缓慢下移一小段距离，a仍可能保持静止
7．一根重为G的金属棒中通以恒定电流，平放在倾角为30°光滑斜面上，如图所示为截面图。当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒处于静止状态，此时金属棒对斜面的压力为FN1，安培力大小为F1，保持磁感应强度的大小不变，将磁场的方向改为竖直向上时，适当调整电流大小，使金属棒再次处于平衡状态，此时金属棒对斜面的压力为FN2，安培力大小为F2。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒中的电流方向垂直纸面向外
B．金属棒受到的安培力之比
C．调整后电流强度应比原来适当减小
D．
8．如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里．电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是(
)
A．，水平向左
B．，水平向右
C．，水平向右
D．，水平向左
9．如图所示，在竖直面内，固定一足够长通电导线a，电流水平向右，空间还存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场。在通电导线a的正下方，用细线悬挂一质量为m的导线b，其长度为L，重力加速度为g。下列说法正确的是（
）
A．若使悬挂导线b的细线不受力，需要在导线b中通入水平向左的电流
B．若导线b中通入方向向右、大小为Ⅰ的电流，细线恰好不受力，则导线a在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为
C．若导线b中通入方向向右、大小为Ⅰ的电流，细线恰好不受力，则导线a在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为
D．若导线b中通入方向向右、大小为Ⅰ的电流。细线恰好不受力，此时若使b中电流反向，大小不变，则每一根细线受到导线b的拉力大小将变成
10．如图所示，质量为、长度为的导体棒的电阻为，初始时，导体棒静止于水平轨道上，电源的电动势为、内阻为。匀强磁场的磁感应强度大小为，其方向斜向上与轨道平面成角且垂直于导体棒开关闭合后，导体棒仍静止，则导体棒所受摩擦力的大小和方向分别为（ ）
A．，方向向左
B．，方向向右
C．，方向向左
D．，方向向右
二、多项选择题
11．如图3-6所示的等臂天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2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，天平重新平衡.由此可知（
）
A．磁感应强度的方向垂直纸面向外
B．磁感应强度的方向垂直纸面向里
C．磁感应强度的大小为
D．磁感应强度的大小为
12．一个圆筒的横截面如图所示，圆筒的半径为R，在圆筒的圆心位置垂直纸面放置一根长为L的导体棒L1。导体棒两端用两根轻质细线悬挂在圆筒壁上，导体棒的质量为m，导体棒中通有恒定电流I，为使导体棒L1静止于圆心O位置，并使细线与竖直方向的夹角为37°，在圆筒内壁上放一长度也为L的通电导体棒L2，并通有垂直纸面向里，大小可改变的电流，开始时L2放在与L1同一水平线上，然后使L2沿着圆筒内壁逐渐向上移动至最高点，过程中导体棒L1始终静止。已知直线电流在周围空间产生磁场的磁感应强度，k为比例常数，r为某点到导线的距离，导线的半径可忽略，I为导线中电流强度的大小，重力加速度为g，sin37°=0.6。下列说法正确的是（ ）
A．开始时L2中电流的大小为
B．L2中的电流逐渐减小
C．L2中所加电流的最小值为
D．轻质细线的拉力不变
三、综合计算题
13．如图，ab、cd为两根相距L=3m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量m=1.8kg的金属棒MN垂直导轨放置，当金属棒中通以0.5A的电流时，棒沿导轨向左做匀速运动；当棒中电流增大到0.8A时，棒能获得向左的大小为的加速度。
（1）金属棒中的电流方向；
（2）磁感应强度的大小。
14．如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2．判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量．
15．如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒
ab
质量为
0.1kg，长为
0.5m，导轨与水平面成
30°角，
导体棒与导轨垂直，空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为
2T，若要使导体棒处于静止状态，那么：
(1)棒中应通以什么方向的电流？电流强度应多大？
(2)在上述电流的情况下，欲使导体棒静止在导轨上，求外加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及方向。
16．如图所示，ab、cd为相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为2kg的金属棒MN垂直于导轨放在其上且始终与导轨接触良好?当金属棒中通以7A的电流时，金属棒受到水平方向的磁场力的作用沿着导轨做匀加速直线运动，加速度为2m/s2；当棒中通以同方向5A的电流时，棒恰好沿着导轨做匀速直线运动（已知重力加速度g取10m/s2）?求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)金属棒与导轨间的动摩擦因数?
人教版(2019)物理选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力同步训练参考答案
1．C
【解析】
A．由于导线a受到的安培力方向垂直导线向左，故导线b的电流方向一定与导线a中电流方向相反，故A错误；
B．若导线c的电流方向与导线a相反，则导线c受到安培力的方向向左；若导线c的电流方向与导线a相同，则导线c受到安培力的方向向右，故B错误；
C．只有当导线c的电流方向与导线a相同时，导线a。c受到安培力的大小才相等，故C正确；
D．当导线c的电流方向与导线b相同时，导线b受到的安培力最大，故D错误。
故选C。
2．B
【解析】
直导线放置在条形磁铁中央，直导线受到水平向左的磁场，根据左手定则可知直导线受到竖直向下的安培力，根据牛顿第三定律可知，直导线对磁铁一个竖直向上的力，故桌面对磁铁的支持力减小，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【解析】
A．金属细杆受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和安培力作用，根据力的平衡条件可知，金属细杆中电流方向可能垂直纸面向外，也可能垂直纸面向里，故A错误；
B．由于磁场与电流方向垂直，开始安培力为，后来的安培力为
则金属细杆受到的安培力增大了
故B错误；
C．金属细杆受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和安培力作用，根据力的平衡条件可知，将斜面的支持力分解成水平方向和竖直方向，则水平方向和竖直方向的合力均为零，由于金属细杆的重力不变，故斜面的支持力不变，由牛顿第三定律可知，金属细杆对斜面的压力不变，故C错误；
D．由于金属细杆受到斜面的支持力不变，故安培力的大小变化量与挡板的支持力的大小变化量相等；如果金属细杆中电流方向垂直纸面向里，安培力方向水平向右，当安培力增大，则金属细杆对挡板的压力增大，由于安培力增大BIL，所以金属细杆对竖直挡板的压力增大了BIL；如果金属细杆中电流方向垂直纸面向外，安培力方向水平向左，当安培力增大BIL，则金属细杆对挡板的压力减小BIL，故金属细杆对竖直挡板的压力可能增大了BIL，D正确。
故选D。
4．A
【解析】
AB．根据安培定则，L2、L4导线在菱形中心O处的磁应强度方向沿OL3斜向上，L3、L1导线在菱形中心O处的磁应强度方向沿OL2斜向下，由叠加原理可知，菱形中心O处的合磁场的磁感应强度不为零，且不沿OL1方向，故A正确，B错误；
CD．根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，L1与L3受力如图所示，由各导线中电流大小相等，则每两导线间的作用力大小相等，由平行四边形定则合成可知，L1所受安培力与L
3所受安培力大小相等，方向相反，故CD错误。
故选A。
5．A
【解析】
当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为，电流方向向右，受到的安培力方向竖直向下，故
当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为，电流方向变为向左，受到的安培力方向竖直向上，故
联立可得
A.与计算结果不相符，故A正确；
B.与计算结果相符，故B错误；
C.与计算结果不相符，故C错误；
D.与计算结果不相符，故D错误。
6．C
【解析】
A．由右手螺旋定则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向竖直向上，故A错误；
B．导体棒a在重力、斜面的支持力和安培力的作用下处于平衡状态，而安培力的方向水平向右，由三力平衡条件得
得
故B错误；
CD．两个导体棒的距离越大，导体棒间的安培力越小，若安培力和斜面的支持力的合力等于重力，则导体棒a就可能平衡。设a受到的安培力F与斜面夹角为，当导体棒b向上移动，由三个力的动态平衡条件得
b上移，安培力越小，越小，越大，故可能不变，导体棒a可能处于平衡状态，而导体棒b下移，两个棒间的安培力变小，变大，变小，故减小，则导体棒a不能处于静止状态，故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【解析】
A．根据题意可知，当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒受到的安培力沿着斜面向上，根据左手定则可知，金属棒中的电流方向垂直纸面向里，故A错误；
BD．当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒受到的力如图所示
根据平衡条件可知
当磁场的方向改为竖直向上时，金属棒受力如图所示，
根据三角形定则有
所以有
，
故B正确，D错误；
C．根据以上分析可知F1＜F2，所以I1＜I2，故C错误。
故选B。
8．C
【解析】
受力分析如下图所示
A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，根据力的平行四边形定则，结合几何的菱形关系，则有
再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为
由于导线C位于水平面处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为，方向水平向右，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．C
【解析】
ABC．根据右手螺旋定则，通电导线a在b处产生的磁场方向垂直纸面向里，b处磁感应强度为，若使悬挂导线b的细线不受力，根据左手定则，需要在导线b中通入水平向右的电流，且满足
解得
选项AB错误，C正确；
D．此时若使b中电流反向，大小不变，则导线b受安培力方向向下
解得
则每一根细线受到导线b的拉力将变成mg，D错误。
故选C。
10．A
【解析】
磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力大小
方向垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下。
其水平向右的分量大小为
由力的平衡可知摩擦力大小为
方向向左。
选项A项正确，BCD错误。
故选A。
11．BD
【解析】
AB.
假设所加磁场的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，所以需要在左边加砝码，与题意不符，所以磁感应强度的方向垂直纸面向里，故A错误，B正确；
CD.
因为B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码。则有：
mg=2NBIL
所以
故D正确，C错误。
所以BD正确，AC错误。
12．AC
【解析】
A．根据同向电流相互吸引，两电流的作用力始终在两导体棒的连线上，L2沿着圆筒内壁向上移动的过程中，做不同的平行四边形如下图所示
开始时，对导体棒受力分析，根据平衡条件得
解得
故A正确；
B．根据上图示可知安培力先减小后增大，故所加的电流先减小后增大，故B错误；
C．当两导线的连线与细线垂直时，安培力最小，解平行四边形得
解得
故C正确；
D．细线的拉力逐渐减小，故D错误。
故选AC。
13．（1）方向由N到M；（2）4T
【解析】
（1）由左手定则知，电流方向由N到M
（2）设棒受到的阻力为f，当棒中电流I1=0.5A时
由平衡条件可得
当金属棒中的电流I2=0.8A时，棒做加速运动，加速度为a
根据牛顿第二定律得
解得B=4T
14．
【解析】
金属棒通电后，闭合回路电流
导体棒受到安培力
根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下
开关闭合前
开关闭合后
15．（1）b到a方向，；（2）垂直于导轨斜面向上，
【解析】
（1）由左手定则可知，棒中应通b到a方向的电流
导体棒受到的安培力
要使导体棒处于静止状态，需满足
解得
联立解得
代入数值得
（2）当磁感应强度垂直于导轨斜面向上时，磁感应强度最小
代入数值解得
16．(1)B=1T；(2)
【解析】
(1)(2)当I1=7A时，杆做匀加速运动，根据牛顿第二定律
当时，杆做匀速运动
代入数据，解得
B=1T，