物理选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力测试题

1.1磁场对通电导线的作用力同步练习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）

1．一长的通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，当导线中通有大小为2A的电流时，导线受到的安培力大小为，则该磁场的磁感应强度大小为（　　）

A． B．2T C． D．8T

2．如图所示，两根平行放置的长直导线a和b通有方向相反的电流，其中通过a导线的电流是通过b导线电流的2倍，a受到的磁场力大小为F，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力方向不变，大小变为4F，则加匀强磁场后，b受到的磁场力大小为

A．4F B．3.5F C．2.5F D．F

3．磁电式电流表中通以相同电流时，指针偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余条件都相同，则灵敏度高的电流表具有（     ）

A．比较小的通电线圈的横截面积

B．比较强的辐向分布的磁场

C．比较少的通电线圈匝数

D．劲度系数比较大的两个螺旋弹簧

4．电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器．某同学利用强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，则关于导体棒运动情况的描述正确的是

A．导体棒所受安培力向左

B．导体棒所受安培力向右

C．导体棒所受安培力向上，导体棒并未左右运动

D．导体棒所受安培力向下，导体棒并未左右运动

5．在磁场中某点，有一段通电导体，下面说法正确的是（       ）

A．通电导体在磁场某点处所受力为零，该点处磁感强度必为零

B．该点磁感强度大小，跟这段导体中的电流强度成反比

C．若该点磁感强度不为零，而这段通电导体受力为零，说明导体中电流方向一定与磁场方向平行

D．该点磁场方向、导体中电流方向和通电导体受力方向，三者一定相互垂直

6．下列说法正确的是（     ）

A．若物体受三个力的作用而处于静止状态，这三个力一定为共点力

B．一个正在做减速运动的物体，所受合力有可能正在增大

C．放置于磁场中的通电导线一定会受安培力的作用

D．在孤立点电荷的电场中，与场源电荷距离相等的两点场强相同

7．通电导体在磁场中会受到安培力的作用，人们通常利用左手定则来判断安培力的方向。如图所示的通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受到的安培力的方向向左的是（　　）

A． B． 

C． D．

8．将一段通电直导线放入匀强磁场中．图中直导线所受安培力为零的是

A． B． 

C． D．

9．电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁炮就是利用电磁弹射工作的。电磁炮的原理如图所示，位于同一水平面的两轨道间有竖直向上的匀强磁场，则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是（　　）

A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右

10．如甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的稳恒电流（b端电流流向垂直纸面向内），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．当线圈在如图乙所示的位置时，该线圈的磁通量一定为0

C．线圈通过的电流越大，指针偏转角度越小

D．线圈转动的方向，由螺旋弹簧的形变决定

11．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图．过c点的导线所受安培力的方向

A．与ab边平行，竖直向上

B．与ab边平行，竖直向下

C．与ab边垂直，指向左边

D．与ab边垂直，指向右边

12．如图所示，有四条垂直纸面且互相平行的长直导线，它们与纸面的交点分别为P、Q、N和S，紧邻两条导线的间距都为2a，图中以正方形中心O点为原点建立直角坐标系，x轴与PS平行，M为PS连线的中点．已知四条长直导线上的电流大小都为I，电流的方向也都是垂直纸面向外，则下列叙述正确的是

A．M点的磁场方向指向＋x方向

B．O点的磁感强度不等于零

C．与纸面交点为P的导线所受到磁场力为零

D．与纸面交点为S的导线所受到磁场力的方向由S点指向Q点

13．如图所示，质量为m长度为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上磁感强度为B的匀强磁场中，原来处于静止状态。第一次棒中由恒流源通以由M向N的恒定电流，MN最高上摆到θ=角，第二次棒中通以大小变化的电流使MN缓慢上移到相同的θ角。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．第一次棒中的恒定电流

B．两次上摆过程安培力对金属棒做功相同

C．两次上摆过程中细绳的弹力均一直变大

D．第二次最大电流值等于第一次的电流值

14．如图，边长为L的正方形金属框abcd每条边的电阻均为R，将c、d两点按图中方式与电压为U的电源连接，整个金属框置于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，则金属框受到的安培力合力大小为（　　）

A． B． C． D．

15．如图所示，有一通电直导线O垂直纸面放置，导线中电流方向垂直纸面向里，在其上方放一弓形硬质闭合线圈abcd，其圆弧的圆心恰好在通电直导线的O点上，当闭合线圈中通以逆时针方向电流时，线圈将(　　)

A．俯视逆时针转动，且远离通电直导线

B．俯视顺时针转动，且靠近通电直导线

C．俯视顺时针转动，且远离通电直导线

D．俯视逆时针转动，且靠近通电直导线

二、填空题（共4题）

16．如图甲所示，一根长度L=0.5m的通电直导线垂直磁场方向竖直置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小B=2T，当导线通以I=0.5A的电流时，所受安培力大小F=________N，方向水平________（填“向左”或“向右”）；若仅将导线沿纸面顺时针旋转，如图乙所示，则导线所受安培力方向________（填“保持不变”或“发生改变”）．

17．匀强磁场里，有一根长1.2 m的通电导线，导线中的电流为5 A，这根导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为1.8 N，则磁感应强度的大小为________．

18．如图所示，把长为的导体棒置于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为，导体棒与磁场方向垂直，棒中通有电流，则导体棒所受安培力的大小为________.为增大导体棒所受的安培力，可采用的方法是_____（只填一种方法）.

19．探究影响通电导线受力的因素：

（1）导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力最_______;导线跟磁场平行时，磁场对电流作用力最_______。

（2）当导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力跟电流大小和导线长度的关系。

实验装置如图所示：三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度。

①保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小，发现：电流越大，磁场对电流的作用力_______。

②保持电流不变时，磁场中的导线越_______，磁场对电流的作用力越_______;磁场中的导线越短，磁场对电流的作用力越小

③结论：磁场对电流的作用力跟_______成正比，跟导线_______成正比，引入比例系数B，写成等式为：F=_______。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，水平放置的平行金属导轨，表面光滑，宽度L为1m，在其上放一质量m＝0.5kg金属棒，棒与导轨垂直，且通有0.5A、方向由a向b的电流．整个装置放在竖直方向的匀强磁场中．在大小为2N、方向水平向右且与棒垂直的外力F作用下，金属棒处于静止状态．求：

（1）所加磁场的方向及磁感应强度的大小；

（2）如果外力F增大为3N时，导体棒从静止开始运动到第2秒时的速度大小．

21．如图所示，位于同一个水平面上的两根平行金属导轨，放置在斜向左上、与水平面成θ角的匀强磁场中，一根质量为m的通有恒定电流I的金属条在导轨上向右运动。导轨间距离为L，金属条与导轨间动摩擦因数为μ。      

(1)金属条以速度v做匀速运动，求磁场的磁感应强度的大小；

(2)为了使金属条尽快运动距离x，可通过改变磁场的方向来实现，求改变磁场方向后，金属条运动位移x的过程中安培力对金属条所做的功。

22．某同学设计了一个测量物体质量的电子装置，其结构如图甲、乙所示．E形磁铁的两侧为S极，中心为N极，可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场．一边长为L横截面为正方形的线圈套于中心磁极，线圈、骨架与托盘连为一体，总质量为m0，托盘下方连接一个轻弹簧，弹簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置，线圈、骨架与磁极不接触．线圈的两个头与外电路连接（图上未标出）．当被测量的重物放在托盘上时，弹簧继续被压缩，托盘和线圈一起向下运动，之后接通外电路对线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，此时由对应的供电电流可确定重物的质量．已知弹簧劲度系数为k，线圈匝数为n，重力加速度为g．

（1）当线圈与外电路断开时

a．以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向．试在图丙中画出，托盘轻轻放上质量为m的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象；

b．根据上面得到的F-x图象，求从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功W；

（2）当线圈与外电路接通时

a．通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止．若线圈能够承受的最大电流为I，求该装置能够测量的最大质量M；

b．在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大质量的测量范围，可以采取哪些措施？（至少答出2种）

23．在图中画出或说明图中所示情形下通电导线I所受磁场力的方向

参考答案：

1．B

2．C

3．B

4．B

5．C

6．B

7．A

8．D

9．C

10．B

11．C

12．D

13．B

14．D

15．D

16．     0.5     向左     发生改变

17．0.3 T

18．     BIL     增大电流或增加导线长度

19．     大     小     越大     长     大     电流大小     长度     BIl

20．（1）竖直向下   4T （2）4m/s

21．(1)(2)

22．（1）a．弹力大小为m0g；图像如图所示；b．（2）a．；b．可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度．

23．