高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力随堂练习题

1.1磁场对通电导线的作用力专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中垂直磁场放置一根长为2m的直导线，当导线中通以5A的电流时，该导线受到的安培力大小为（　　）

A．20N B．5N C．0.2N D．0.05N

2．如图所示，金属导轨水平放置，导轨间的距离为L，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角，金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源．现把一根金属杆ab放在金属导轨上，金属杆静止．已知金属杆ab质量为m，长为L，电阻为R，则下列说法中正确的是（ ）

A．通过金属杆ab的电流为 B．金属杆ab受到水平向右的安培力

C．棒ab对导轨的压力为 D．棒ab受到的摩擦力为

3．如图所示，在倾角的斜面上，固定一金属框，宽，接入电动势内阻不计的电池。垂直框架两边放置一根质量的金属棒，它与框架间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取）。框架与金属棒的电阻不计，整个装置放在磁感应强度垂直框面向上的匀强磁场中，要使金属棒静止在框架上，滑动变阻器的阻值不可能为（　　）

A． B． C． D．

4．如图，导线框垂直匀强磁场放置，已知电源电动势、内阻，定值电阻，其余电阻不计．磁感应强度，AB与CD相距，金属棒MN与CD间的夹角，则棒MN所受的安培力大小为（(　　）

A．0.6N B．0.3N

C．0.26N D．0.15N

5．一个半径为R的均匀导电金属圆环放置在粗糙的水平绝缘桌面上，现加上一方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示（俯视图）。将金属圆环接入电路中，干路电流为I，接入点a、b是圆环直径上的两个端点。金属圆环始终处于静止状态，则（     ）

A．当电流为I时，金属圆环上半部分受到的安培力大小为丁πBIR

B．当电流为I时，金属圆环受到的安培力大小为BIR

C．增大干路电流，金属圆环对桌面的压力增大

D．增大干路电流，金属圆环对桌面的摩擦力增大

6．如图所示，垂直穿过纸面的三根导线a，b和c分别位于等边三角形的三个顶点，通有大小为I、I和的恒定电流，方向如图。导线c所受安培力的方向（　　）

A．与边平行，竖直向上 B．与边平行，竖直向下

C．与边垂直，指向左边 D．与边垂直，指向右边

7．如图所示，两平行直导线1和2竖直放，通以方向相反大小相等的电流，a点在导线1的左侧，位于两导线所在的平面内。不考虑地磁场的作用，则下列说法正确的是（　　）

A．a点的磁感应强度可能为零 B．a点的磁场方向可能垂直于纸面向外

C．导线1受到的安培力方向向右 D．导线2受到的安培力方向向右

8．如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流，L1中电流方向与L2、 L3中的相同，下列说法正确的是（        ）

A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B．L2所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面平行

C．L3在L1处的磁场方向与L1、L2所在平面垂直

D．L2与L3在L1处的合磁场方向与L1、L2所在平面平行

9．质量均匀分布的直导体棒放置于四分之一的光滑圆弧轨道上，其截面如图所示。导体棒中通有电流强度大小为的电流，空间存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场的方向竖直向上。导体棒平衡时，导体棒与圆心的连线跟竖直方向的夹角为，轨道与导体棒的弹力为。下列说法正确的是（　　）

A．若仅将电流强度缓慢增大，则逐渐减小

B．若仅将电流强度缓慢增大，则逐渐增大

C．若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°，则逐渐减小

D．若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°，则逐渐增大

10．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

11．如图所示，在匀强磁场区域内有一倾角为的光滑斜面，在斜面上水平放置一根长为L、质量为m的导线，通以如图所示方向的电流I时，通电导线能静止在斜面上，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．导线所受的安培力方向可能垂直于斜面向下

B．磁感应强度可能为大小，方向竖直向上

C．磁感应强度可能为大小，方向水平向左

D．磁感应强度方向垂直于斜面向下时，其大小最小，且最小值为

12．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

13．如图所示，金属杆MN用两根绝缘细线悬于天花板的O、O′点杆中通有垂直于纸面向里的恒定电流空间有竖直向上的匀强磁场，杆静止时处于水平，悬线与竖直方向的夹角为θ，若将磁场在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过90°，在转动过程中通过改变磁场磁感应强度大小保持悬线与竖直方向的夹角不变，则在转动过程中，磁场的磁感应强度大小的变化情况是（　　）

A．一直减小 B．一直增大

C．先减小后增大 D．先增大后减小

14．在水平的匀强磁场中，用两根绝缘细绳悬挂一水平导体棒，当导体棒通以向右的电流Ｉ时，此时绳子受力都为T，如图所示，为使T=0，可以采用的办法是：

A．增大电流强度到某一个数值；

B．减小电流强度到某一个数值；

C．使电流Ｉ的方向相反；

D．使磁场Ｂ的方向相反．

15．如图所示，一根粗细均匀、长为L=1m、质量为m=0.01kg的导体棒ab从中点处弯成60°角，将此导体棒放入磁感应强度大小为B=0.4T、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，导体棒两端a、b悬挂于两根相同的弹簧下端，弹簧均处于竖直状态．当导体棒中通有I=1A的电流时，两根弹簧比原长各缩短了Δx=0.01m，g取10m/s2，则下列说法中错误的是

A．导体中电流的方向为b→a B．每根弹簧的弹力大小为0.1N

C．弹簧的劲度系数为k=5N/m D．若导体中不通电流，则弹簧比原长伸长了0.01m

二、填空题（共4题）

16．如图所示，矩形线圈面积为S，放在磁感强度为B的水平匀强磁场中，且与磁场方向成60°角，若线圈中的电流为I，则线圈受到的安培力对过以中点的固定轴的力矩为_______.

17．一根长20 cm的通电导线放在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为4×10－3 N，则导线中的电流是________ A，若将导线中的电流减小0.05 A，则该处的磁感应强度为________ T.

18．如图所示，为一种磁电式仪表的原理图，可用它来测定电流的大小。无电流时，指针指在左边。当有电流时指针偏向右边，则电流从__________接线柱进入。

19．按照如图所示进行实验。

（1）分别接通“1、4”和“2、3”，导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与___________有关。

（2）只上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向___________（选填“改变”或“不改变”）。

（3）只改变导线中电流的方向，导线受力的方向___________（选填“改变”或“不改变”）。

（4）通过实验说明：安培力的方向与磁场方向、电流方向之间的关系满足___________。

三、综合题（共4题）

20．据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如题图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离d=0.10m，导轨长L＝5.0m，炮弹质量m=0.30kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。

21．如图所示，在一个范围足够大、磁感应强度B=0.40T的水平匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态，且金属棒与磁场方向垂直．已知金属棒长L＝0.20m，质量m＝0.020kg，取g =10m/s2．

（1）若棒中通有I＝2.0A的向左的电流，求此时金属   棒受到的安培力F的大小；

（2）改变通过金属棒的电流大小，若细线拉力恰好为零，求此时棒中通有电流的大

小。

22．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，导轨的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ，指向右斜上方且与金属棒ab垂直，如图所示，求：

（1）当ab棒静止时，受到的支持力的大小和摩擦力的大小；

（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少，此时B的方向如何。

23．请标出图中所示情形下通电直导线I（不是I0）   所受磁场力F的方向。

参考答案：

1．B

2．D

3．A

4．A

5．D

6．C

7．D

8．A

9．B

10．C

11．D

12．A

13．C

14．A

15．B

16．

17．     0.05     0.4

18．a

19．     导线在磁场中的长度     改变     改变     左手定则

20．0.6×106A

21．（1）0.16N（2）2.5A

22．（1），；（2），水平向右

23．