【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案3.4通电导线在磁场中受到的力 有解析
文档属性
| 名称 | 【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案3.4通电导线在磁场中受到的力 有解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 598.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-19 07:19:27 | ||
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文档简介
第四节
通电导线在磁场中受到的力
课前预习
【学习目标】
1．掌握安培力方向的判断方法——左手定则；
2．掌握安培力大小的计算方法；3．了解磁电式电流表的原理．
【自主预习】
1．磁场对
的作用力通常称为安培力．
2．
磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力
；导线短，作用力
．用公式表示为
．
3．如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小
，方向仍可用
定则判定．
4．左手定则：
5．
在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是 的．
课后复习
3.4通电导线在磁场中受到的力
一、单选题
1．在平面中有一通电直导线与、轴相交，导线中的电流方向如图所示，该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与轴的正方向相同，该磁场的磁感应强度方向是（ ）
A．一定沿x轴负方向
B．可能沿y轴负方向
C．可能沿z轴正方向
D．一定沿z轴负方向
2．有一小段通电导线，长为，通过它的电流为，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为，则该处的磁感应强度一定是（ ）
A．
B．
C．
D．以上几种情况都有可能
3．下列图中正确标明了在磁场中运动的带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是（ ）
A．
B．
C．
D．
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两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（ ）
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．在图中，已标出磁场B的方向，通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示的天平可用来测定磁感应强度大小。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈。宽度为L，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时（方向如图），在天平左右两边加上质量各为、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，天平重新平衡，由此可知（ ）
A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
B．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
D．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
7．如图所示，在同一平面内，同心的两个导体圆环中通以异向的电流时（ ）
A．两环都有向内收缩的趋势
B．两环都有向外扩张的趋势
C．内环有收缩的趋势，外环有扩张的趋势
D．内环有扩张的趋势，外环有收缩的趋势
8．如图所示，报废的近地卫星离轨时，从卫星中释放一根导体缆绳，缆绳的下端连接有空心导体。缆绳以轨道速度v在地磁场B中运动，使得缆绳中产生感应电流。电荷向缆绳两端聚集，同时两端与电离层中的离子中和，使得电流持续．由于感应电流在地磁场中受到安培力的拖动，从而能加快废弃卫星离轨。设缆绳中电流处处相等，那么（ ）
A．缆绳中电流的方向由卫星流向空心导体
B．相同长度的缆绳受到安培力的大小相等
C．缆绳受到安培力的方向与卫星速度方向间的夹角大于
D．由于安培力做负功，故在卫星降轨的过程中，其动能一定减小
9．两根电流大小相同的通电直导线A和B用相同的丝线悬挂在水平天花板上，导线A的电流方向向里如图所示。在空间中加竖直方向的磁场可以使两根丝线与天花板垂直，则B的电流方向和所加的磁场方向分别为（ ）
A．向里
竖直向上
B．向里
竖直向下
C．向外
竖直向上
D．向外
竖直向下
10．图中画出的是通电导线在磁场中的受力，其中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
11．如图所示，、、是水平固定在正三角形三个顶点的三条长直导线，三根导线均通有大小相等、方向相同的恒定电流，则导线所受安培力的情况是（ ）
A．导线所受安培力的大小为零
B．导线所受安培力的方向竖直向上
C．撤掉导线后，导线所受安培力的方向不变
D．撤掉导线后，导线所受安培力变小
12．历史上，电流的单位“安培”是利用电流间的相互作用力来定义的，定义方式为∶真空中相距1米的两根无限长的平行细直导线内通过相同大小的恒定电流，当两导线每米长度之间产生的力等于2×10-7牛顿时，则规定导线中通过的电流为1安培。考虑两根平行的高压输电线，假设其距离为1米，输电电流为1000安培，已知电流产生的磁场正比于电流大小，空气对导线间作用力的影响可以忽略，则两根输电线每米长度之间的相互作用力大小约为（ ）
A．2×10-7牛顿
B．2×10-4牛顿
C．4×10-4牛顿
D．2×10-1牛顿
13．将通有电流为I的直导线放入磁感应强度为B的匀强磁场中，下列图中所标出的通电直导线所受安培力F的方向正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
14．某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5T，一根长500m的通电直导线，电流为10A，则该导线受到的磁场力可能是（ ）
A．0.1N
B．0.4N
C．0.5N
D．1N
15．一正电荷q沿纸面以速度v水平向右、垂直磁场方向进入匀强磁场时，所受的洛伦兹力F和在磁场中的运动轨迹如图所示。该匀强磁场B的方向是（ ）
A．沿纸面向下
B．沿纸面向上
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
二、填空题
16．如图所示，将长为L的直导线垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，给导线通以竖直向下的恒定电流I时，其所受安培力大小是_________，方向是__________。
三、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，两平行光滑导轨相距为20cm，与内阻r为0.5Ω的电源相连，导轨平面与水平面成45
°角。整个装置处在方向竖直向下，磁感应强度B为1T的匀强磁场中，当滑动变阻器调至阻值为零时，在导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN，恰好处于静止状态，经测量，导轨间的金属棒电阻值R为0.5Ω。导轨、导线电阻不计，g取10m/s2
（1）求金属棒所受安培力的大小，并指明金属棒上电流的方向；
（2）计算电源电动势E。
19．如图所示，通电导线L垂直放于匀强磁场（各点的磁感应强度大小和方向均相同）中，导线长8
m，磁感应强度B的值为2
T，导线所受的力为32
N，求导线中电流的大小。
20．如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平等且间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自左向右的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin
37°=0.6，cos
37°=0.8，求：
（1）磁场的磁感应强度B；
（2）每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。
参考答案
1．B
【详解】
AB．由左手定则可知，当磁场沿x轴负方向、y轴负方向时，通电直导线所受磁场力的方向与轴的正方向相同，A错误，B正确；
CD．若磁场沿z轴正方向或负方向，通电直导线所受磁场力的方向不会沿着轴的正方向，CD错误。
故选B。
2．C
【详解】
若通电导线与磁感应强度方向垂直，则
若通电导线与磁感应强度方向不垂直，不是最大的磁场力，则，综上可知，C正确。
故选C。
3．B
【详解】
根据左手定则，A图中洛伦兹力应向上，B图正确，C图垂直纸面向外，D图由于粒子运动方向与磁场平行，不受力。
故选B。
4．A
【详解】
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°时，导线处于向左的磁场中，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。
故选A。
5．B
【详解】
A．由左手定则可知，所受磁场力F的方向应竖直向下，A错误；
B．由左手定则可知，B正确；
C．通电导线与磁场平行，不受磁场力的作用，C错误；
D．由左手定则可知，所受磁场力F的方向应垂直磁场指向右下方，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
当电流反向时，右边需加质量为m的砝码，则电流反向前安培力方向向下，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，根据平衡条件可知，电流未反向前有
电流未反向后有
联立，可得
故选D。
7．C
【详解】
由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥可知，两线圈的运动情况是相互排斥，故内环有收缩的趋势，外环有扩张的趋势。
故选C。
8．C
【详解】
A．由右手定则可知，电流方向是空心导体流向卫星，故A错误。
B．因为地磁场的不是匀强磁场，所以相同的缆绳受到的安培力不是大小相等，故B错误；
C．由左手定则可知，缆绳受到的安培力与卫星速度方向的夹角大于，故C正确；
D．动能的增大和减小，与安培力做负功没有必然联系，因为引力做正功，故D错误；
故选C。
9．C
【详解】
使两根丝线与天花板垂直，则要求两根通电直导线受力平衡，把A、B看成整体，受力平衡，则B中电流方向必须与A中电流相反。故B的电流方向为向外。把A隔离出来，受力分析，可知B电流给水平向左，则外加磁场给水平向右的安培力，根据左手定则可知磁场方向为竖直向上。
故选C。
10．B
【分析】
根据左手定则判断出安培力的方向：伸开左手，使大拇指与四指方向垂直，四指方向与电流方向相同，磁场方向垂直于掌心，大拇指所指方向为安培力的方向。
【详解】
A．电流方向垂直纸面向里，磁场水平向右，由左手定则可知安培力竖直向下，选项A错误；
B．电流方向垂直纸面向外，磁场竖直向下，由左手定则可知安培力水平向右，选项B正确；
C．电流方向向左，磁场的方向垂直纸面向外，由左手定则可得安培力方向竖直向上，选项C错误；
D．电流方向向上，磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知，安培力方向水平向左，选项D错误。
故选B。
11．D
【详解】
AB．根据同向电流相互吸引，可知导线a所受两个对称的安培力，大小相等，方向分别指向导线b和导线c。故AB错误；
CD．撤掉导线c后，导线所受安培力指向导线b，由图可知其方向改变，大小变小。故C错误；D正确。
故选D。
12．D
【详解】
根据安培力的公式
电流为1000倍，所以磁场为1000倍，根据上述公式可知，力为1000000倍，故
D正确。
故选D。
13．B
【详解】
用左手定则判断安培力时：磁感线垂直穿过手心，四个手指指向电流方向，大拇指为安培力方向。
A．图中安培力方向应垂直导体棒竖直向下，故A错误；
B．图中所标安培力方向正确，故B正确；
C．图中电流方向与磁场平行，导体棒不受安培力，故C错误；
D．图中图中安培力应垂直纸面向外，故D错误。
故选B。
14．A
【详解】
当导线与磁场方向垂直时，导线所受磁场力最大，为
当导线与磁场方向平行时，导线所受磁场力最小，为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
15．C
【详解】
根据左手定则可知，该匀强磁场B的方向是垂直纸面向里，故ABD错误，C正确。
故选C。
16．BIL
水平向右
【详解】
[1]根据安培力公式有
[2]根据左手定则可判断安培力方向水平向右。
17．①，方向垂直纸面向里；②，方向竖直向上；
【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．（1）金属棒电流流向是M流向N，；（2）10V
【详解】
（1）金属棒受力平衡，如图。可知安培力方向水平向右，根据左手定则可知其电流流向是M流向N。
根据平衡条件，有
联立，可得
（2）依题意，有
联立，可得
19．2
A
【详解】
由F=BIL可得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）从右向左看受力分析如图所示：
由受力平衡得到：
=tan37°
解得
B=
（2）两个导轨对棒的支持力为2FN，满足
2FNcos37°=mg
解得
FN=mg
通电导线在磁场中受到的力
课前预习
【学习目标】
1．掌握安培力方向的判断方法——左手定则；
2．掌握安培力大小的计算方法；3．了解磁电式电流表的原理．
【自主预习】
1．磁场对
的作用力通常称为安培力．
2．
磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力
；导线短，作用力
．用公式表示为
．
3．如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小
，方向仍可用
定则判定．
4．左手定则：
5．
在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是 的．
课后复习
3.4通电导线在磁场中受到的力
一、单选题
1．在平面中有一通电直导线与、轴相交，导线中的电流方向如图所示，该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与轴的正方向相同，该磁场的磁感应强度方向是（ ）
A．一定沿x轴负方向
B．可能沿y轴负方向
C．可能沿z轴正方向
D．一定沿z轴负方向
2．有一小段通电导线，长为，通过它的电流为，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为，则该处的磁感应强度一定是（ ）
A．
B．
C．
D．以上几种情况都有可能
3．下列图中正确标明了在磁场中运动的带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是（ ）
A．
B．
C．
D．
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两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（ ）
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．在图中，已标出磁场B的方向，通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示的天平可用来测定磁感应强度大小。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈。宽度为L，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时（方向如图），在天平左右两边加上质量各为、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，天平重新平衡，由此可知（ ）
A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
B．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
D．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
7．如图所示，在同一平面内，同心的两个导体圆环中通以异向的电流时（ ）
A．两环都有向内收缩的趋势
B．两环都有向外扩张的趋势
C．内环有收缩的趋势，外环有扩张的趋势
D．内环有扩张的趋势，外环有收缩的趋势
8．如图所示，报废的近地卫星离轨时，从卫星中释放一根导体缆绳，缆绳的下端连接有空心导体。缆绳以轨道速度v在地磁场B中运动，使得缆绳中产生感应电流。电荷向缆绳两端聚集，同时两端与电离层中的离子中和，使得电流持续．由于感应电流在地磁场中受到安培力的拖动，从而能加快废弃卫星离轨。设缆绳中电流处处相等，那么（ ）
A．缆绳中电流的方向由卫星流向空心导体
B．相同长度的缆绳受到安培力的大小相等
C．缆绳受到安培力的方向与卫星速度方向间的夹角大于
D．由于安培力做负功，故在卫星降轨的过程中，其动能一定减小
9．两根电流大小相同的通电直导线A和B用相同的丝线悬挂在水平天花板上，导线A的电流方向向里如图所示。在空间中加竖直方向的磁场可以使两根丝线与天花板垂直，则B的电流方向和所加的磁场方向分别为（ ）
A．向里
竖直向上
B．向里
竖直向下
C．向外
竖直向上
D．向外
竖直向下
10．图中画出的是通电导线在磁场中的受力，其中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
11．如图所示，、、是水平固定在正三角形三个顶点的三条长直导线，三根导线均通有大小相等、方向相同的恒定电流，则导线所受安培力的情况是（ ）
A．导线所受安培力的大小为零
B．导线所受安培力的方向竖直向上
C．撤掉导线后，导线所受安培力的方向不变
D．撤掉导线后，导线所受安培力变小
12．历史上，电流的单位“安培”是利用电流间的相互作用力来定义的，定义方式为∶真空中相距1米的两根无限长的平行细直导线内通过相同大小的恒定电流，当两导线每米长度之间产生的力等于2×10-7牛顿时，则规定导线中通过的电流为1安培。考虑两根平行的高压输电线，假设其距离为1米，输电电流为1000安培，已知电流产生的磁场正比于电流大小，空气对导线间作用力的影响可以忽略，则两根输电线每米长度之间的相互作用力大小约为（ ）
A．2×10-7牛顿
B．2×10-4牛顿
C．4×10-4牛顿
D．2×10-1牛顿
13．将通有电流为I的直导线放入磁感应强度为B的匀强磁场中，下列图中所标出的通电直导线所受安培力F的方向正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
14．某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5T，一根长500m的通电直导线，电流为10A，则该导线受到的磁场力可能是（ ）
A．0.1N
B．0.4N
C．0.5N
D．1N
15．一正电荷q沿纸面以速度v水平向右、垂直磁场方向进入匀强磁场时，所受的洛伦兹力F和在磁场中的运动轨迹如图所示。该匀强磁场B的方向是（ ）
A．沿纸面向下
B．沿纸面向上
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
二、填空题
16．如图所示，将长为L的直导线垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，给导线通以竖直向下的恒定电流I时，其所受安培力大小是_________，方向是__________。
三、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，两平行光滑导轨相距为20cm，与内阻r为0.5Ω的电源相连，导轨平面与水平面成45
°角。整个装置处在方向竖直向下，磁感应强度B为1T的匀强磁场中，当滑动变阻器调至阻值为零时，在导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN，恰好处于静止状态，经测量，导轨间的金属棒电阻值R为0.5Ω。导轨、导线电阻不计，g取10m/s2
（1）求金属棒所受安培力的大小，并指明金属棒上电流的方向；
（2）计算电源电动势E。
19．如图所示，通电导线L垂直放于匀强磁场（各点的磁感应强度大小和方向均相同）中，导线长8
m，磁感应强度B的值为2
T，导线所受的力为32
N，求导线中电流的大小。
20．如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平等且间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自左向右的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin
37°=0.6，cos
37°=0.8，求：
（1）磁场的磁感应强度B；
（2）每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。
参考答案
1．B
【详解】
AB．由左手定则可知，当磁场沿x轴负方向、y轴负方向时，通电直导线所受磁场力的方向与轴的正方向相同，A错误，B正确；
CD．若磁场沿z轴正方向或负方向，通电直导线所受磁场力的方向不会沿着轴的正方向，CD错误。
故选B。
2．C
【详解】
若通电导线与磁感应强度方向垂直，则
若通电导线与磁感应强度方向不垂直，不是最大的磁场力，则，综上可知，C正确。
故选C。
3．B
【详解】
根据左手定则，A图中洛伦兹力应向上，B图正确，C图垂直纸面向外，D图由于粒子运动方向与磁场平行，不受力。
故选B。
4．A
【详解】
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°时，导线处于向左的磁场中，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。
故选A。
5．B
【详解】
A．由左手定则可知，所受磁场力F的方向应竖直向下，A错误；
B．由左手定则可知，B正确；
C．通电导线与磁场平行，不受磁场力的作用，C错误；
D．由左手定则可知，所受磁场力F的方向应垂直磁场指向右下方，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
当电流反向时，右边需加质量为m的砝码，则电流反向前安培力方向向下，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，根据平衡条件可知，电流未反向前有
电流未反向后有
联立，可得
故选D。
7．C
【详解】
由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥可知，两线圈的运动情况是相互排斥，故内环有收缩的趋势，外环有扩张的趋势。
故选C。
8．C
【详解】
A．由右手定则可知，电流方向是空心导体流向卫星，故A错误。
B．因为地磁场的不是匀强磁场，所以相同的缆绳受到的安培力不是大小相等，故B错误；
C．由左手定则可知，缆绳受到的安培力与卫星速度方向的夹角大于，故C正确；
D．动能的增大和减小，与安培力做负功没有必然联系，因为引力做正功，故D错误；
故选C。
9．C
【详解】
使两根丝线与天花板垂直，则要求两根通电直导线受力平衡，把A、B看成整体，受力平衡，则B中电流方向必须与A中电流相反。故B的电流方向为向外。把A隔离出来，受力分析，可知B电流给水平向左，则外加磁场给水平向右的安培力，根据左手定则可知磁场方向为竖直向上。
故选C。
10．B
【分析】
根据左手定则判断出安培力的方向：伸开左手，使大拇指与四指方向垂直，四指方向与电流方向相同，磁场方向垂直于掌心，大拇指所指方向为安培力的方向。
【详解】
A．电流方向垂直纸面向里，磁场水平向右，由左手定则可知安培力竖直向下，选项A错误；
B．电流方向垂直纸面向外，磁场竖直向下，由左手定则可知安培力水平向右，选项B正确；
C．电流方向向左，磁场的方向垂直纸面向外，由左手定则可得安培力方向竖直向上，选项C错误；
D．电流方向向上，磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知，安培力方向水平向左，选项D错误。
故选B。
11．D
【详解】
AB．根据同向电流相互吸引，可知导线a所受两个对称的安培力，大小相等，方向分别指向导线b和导线c。故AB错误；
CD．撤掉导线c后，导线所受安培力指向导线b，由图可知其方向改变，大小变小。故C错误；D正确。
故选D。
12．D
【详解】
根据安培力的公式
电流为1000倍，所以磁场为1000倍，根据上述公式可知，力为1000000倍，故
D正确。
故选D。
13．B
【详解】
用左手定则判断安培力时：磁感线垂直穿过手心，四个手指指向电流方向，大拇指为安培力方向。
A．图中安培力方向应垂直导体棒竖直向下，故A错误；
B．图中所标安培力方向正确，故B正确；
C．图中电流方向与磁场平行，导体棒不受安培力，故C错误；
D．图中图中安培力应垂直纸面向外，故D错误。
故选B。
14．A
【详解】
当导线与磁场方向垂直时，导线所受磁场力最大，为
当导线与磁场方向平行时，导线所受磁场力最小，为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
15．C
【详解】
根据左手定则可知，该匀强磁场B的方向是垂直纸面向里，故ABD错误，C正确。
故选C。
16．BIL
水平向右
【详解】
[1]根据安培力公式有
[2]根据左手定则可判断安培力方向水平向右。
17．①，方向垂直纸面向里；②，方向竖直向上；
【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．（1）金属棒电流流向是M流向N，；（2）10V
【详解】
（1）金属棒受力平衡，如图。可知安培力方向水平向右，根据左手定则可知其电流流向是M流向N。
根据平衡条件，有
联立，可得
（2）依题意，有
联立，可得
19．2
A
【详解】
由F=BIL可得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）从右向左看受力分析如图所示：
由受力平衡得到：
=tan37°
解得
B=
（2）两个导轨对棒的支持力为2FN，满足
2FNcos37°=mg
解得
FN=mg