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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一课一练
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力一课一练，共11页。试卷主要包含了 安培力， 左手定则，1kg，长为L=0，0 m，质量分别为m1=0等内容，欢迎下载使用。
1. 安培力：通电导线在磁场中受到的力被称为安培力。这种力是磁场对电流的作用表现，其方向既与电流方向垂直，又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面。
2. 左手定则：用于判断安培力的方向。具体步骤为：伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面内；让磁感线穿过手心；使四指指向电流方向，那么拇指指向的就是安培力的方向。
一、单选题
1．如图所示，一质量为m=0.1kg，长为L=0.2m的导体棒水平放置在倾角为θ=37°的光滑斜面上，整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中。当导体棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I=0.5A时，磁场的方向由垂直于斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，导体棒始终静止，（sin37°=0.6，cs37°=0.8，取g=10m/s2），则磁感应强度B的取值范围是（ ）
A．6T≤B≤10TB．6T≤B≤20TC．3T≤B≤20TD．3T≤B≤10T
2．如图，平放的铝锅锅边上焊一接线柱a，锅中央底部焊另一接线柱b，竖直向下的强磁场穿过铝锅。在锅中倒入一定量的水银，若a、b经导线接直流电源，水银将会旋转起来。下列判断正确的是（ ）
A．若a接正极、b接负极，水银将顺时针旋转
B．若a接正极、b接负极，水银将逆时针旋转
C．若仅将磁场反向，水银的旋转方向将不会改变
D．若把锅中的水银换成盐水则不会旋转
3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B=0.2T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.2m，导线中电流I=2A．该导线所受安培力F的大小为（ ）
A．0.02N
B．0.04N
C．0.08N
D．0.12N
4．倾角为的导电轨道间接有电源，轨道上有一根静止的金属杆，现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度由零逐渐增加的过程中（不考虑回路中感应电动势），杆一直保持静止，则杆受到的静摩擦力（ ）
A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大
5．下列说法中正确的是（ ）
A．库仑发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁之间的关系
B．电场和磁场都是为了描述场的强弱和方向而假想的，实际并不存在
C．穿过线圈的磁通量的大小可用穿过线圈的磁感线的条数来衡量
D．在磁场强的地方同一通电导体受的安培力一定比在磁场弱的地方受的安培力大
6．下列各图中对通电导线在匀强磁场中所受安培力F的方向判断正确的是
A．B．
C．D．
7．一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示，导线上的电流由左向右流过。当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90°的过程中，导线所受的安培力（ ）
A．大小不变
B．大小由零逐渐增大到最大
C．大小由零先增大后减小
D．大小由最大逐渐减小到零
8．如图所示，质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于、，并处于与垂直斜向下的匀强磁场中，磁场与竖直方向成角。当导线中通以由到方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，重力加速度为g，则磁感应强度大小为（ ）
A．B．C．D．
9．如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为FN1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为FN2,则以下说法正确的是( )
A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．FN1=FN2D．FN110．如图所示，两根长为L、质量为m的导体棒a、b, a被水平放置在倾角为的光滑斜面上，b被水平固定在与a同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为s，当两棒中均通以电流为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，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水平向右
B．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为
C．若使b上移少许，a仍可能保持静止
D．若使b下移少许，a仍可能保持静止
二、多选题
11．如图所示，质量为m、长为的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，当棒中通以恒定电流后，金属棒摆起后两悬线与竖直方向夹角的最大值为θ=600，下列说法正确的是（ ）
A．电流由M流向N
B．悬线与竖直方向夹角为θ=600时，金属棒处于平衡状态
C．金属棒摆起过程中，经过悬线与竖直方向夹角为θ=300时， 金属棒所受合力为零
D．恒定电流大小为
12．如图所示，倾角为的粗糙绝缘斜面处于垂直斜面向下的匀强磁场中，在斜面上有一根有效长度为、质量为、水平放置的导体棒，当导体棒中分别通入方向相同电流、时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．通入电流方向垂直纸面向外
B．通入电流时导体棒沿斜面向下运动
C．匀强磁场的磁感应强度为
D．若电流，与、方向相同，则通入时也能使导体棒沿斜面做匀速直线运动
13．电磁泵是利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使导电流体在安培力作用下向一定方向流动的装置。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为，两侧端面是边长为的正方形，在泵头通入导电剂后液体的电导率为（电阻率的倒数），泵体所在处有方向平行于ad向外的磁感应强度为B的匀强磁场，把泵体的上、下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，则下列说法不正确的是（ ）
A．泵体的上表面应接电源负极
B．稳定速度输送导电流体时，电源的化学能全部转化为导电流体的动能和重力势能
C．通过泵体的电流大小为
D．增大磁感应强度，可获得更大的抽液高度
14．图示为高压直流输电网，两根在同一水平面内且相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2，且I1>I2。a点位于两根导线间的中点，b点在a点的正下方，不考虑地磁场的影响。下列说法中正确的是（ ）
A．导线A和B间的安培力是引力
B．A受的安培力比B受的安培力大
C．a点处的磁感应强度方向在竖直方向上
D．b点处的磁感应强度方向在水平方向上
15．如图，AB、CD是两根长度均为L=4.0 m，质量分别为m1=0.6 kg和m2=0.2 kg的金属棒，两根等长的细金属杆将两节干电池与两个金属棒串联成闭合回路，整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上，保证金属棒水平．整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1.0 T，电路中的电流I=0.5 A，待系统稳定之后（金属棒、细金属杆在力的作用下不会发生变形，取g=10 m/s2），则
A．绝缘细线与竖直方向的夹角0º
B．绝缘细线与竖直方向的夹角45º
C．细金属杆与竖直方向的夹角45º
D．细金属杆与竖直方向的夹角90º
三、解答题
16．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的高能杀伤武器，具有速度快命中率高，发射成本低，减少污染等特点，是21世纪的理想兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚大学制成的能把2.2g的弹体加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹约为20km/s），若轨道宽为2m，长为100m，通过的电流为10A，求：
（1）轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B；
（2）磁场力的最大功率。
17．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的通电直导体棒，棒内电流垂直纸面向外，大小为I。以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系。
（1）若加一方向垂直斜面向上的匀强磁场，为使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感强度的大小？
（2）若要求所加磁场对导体棒的安培水平向左，仍使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感强度的方向和大小？
（3）如果磁场方向限定在平面内，试确定能使导体棒在斜面上静止的匀强磁场所有可能方向。
18．如图，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，一倾角为α的光滑斜面上静止一根长为L、重力为G、通有电流I的金属棒。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）导体棒对斜面的压力大小。
19．如图所示，导体棒通过软导线通入电流，导体棒处于匀强磁场中，导体棒的质量为m，长度为L，电流为I，电流方向由a端流向b端，导体棒处于静止状态时，悬挂导体棒的软导线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g．求:导体棒受磁场作用力的最小值和与之对应的磁场磁感应强度．
20．如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源.现把一个质量为的导体棒放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，与金属导轨接触的两点间的导体棒的电阻，金属导轨电阻不计，g取10，，。求：
（1）导体棒中电流的大小；
（2）导体棒受到的安培力大小及方向；
（3）导体棒受到的摩擦力大小及方向。
四、填空题
21．如图，长为2m的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B为0.01T．当在该导线中通以0.5A的电流时，该V形通电导线受到的安培力方向 ，大小为 N．
22．在图甲、乙、丙三图中分别标出电流、安培力或磁感应强度的方向 、 、 ．
23．如图所示，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为 ，方向为 ，受到的支持力为 。
24．电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，就已经制成了能把质量为的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹速度大小约为）.若轨道宽为，长为，通以的电流，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为 T，磁场力的最大功率为 W（轨道忽略摩擦不计）.
25．如图所示，一平行于光滑斜面的轻弹簧一端固定于斜面上，一端拉住条形磁铁，条形磁铁处于静止状态，磁铁中垂面上放置一通电导线，导线中电流方向垂直纸面向里且缓慢增大，在此过程中，弹簧弹力大小的变化情况是 ，磁铁对斜面的压力大小的变化情况是 。
参考答案：
1．A
2．A
3．C
4．D
5．C
6．C
7．B
8．A
9．B
10．C
11．AD
12．ABC
13．ACD
14．AC
15．AC
16．（1）55T；（2）1.1×107W
17．（1） （2）方向竖直向上 （3）由左手定则可确定所在磁场B与x轴正方向间的夹角满足：，可使导体棒在斜面上保持静止。
18．（1）；（2）
19．导体棒受磁场作用力的最小值F=mg，B=；平行于软导线向上．
20．（1）1A；（2）0.2N，沿斜面向上；（3）0.04N，沿斜面向上
21． 沿纸面向上， 0.005N
22． 略
23． BILsinα 水平向右 mg－BILcsα
24． 55
25． 不变 逐渐变大
1. 安培力：通电导线在磁场中受到的力被称为安培力。这种力是磁场对电流的作用表现，其方向既与电流方向垂直，又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面。
2. 左手定则：用于判断安培力的方向。具体步骤为：伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面内；让磁感线穿过手心；使四指指向电流方向，那么拇指指向的就是安培力的方向。
一、单选题
1．如图所示，一质量为m=0.1kg，长为L=0.2m的导体棒水平放置在倾角为θ=37°的光滑斜面上，整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中。当导体棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I=0.5A时，磁场的方向由垂直于斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，导体棒始终静止，（sin37°=0.6，cs37°=0.8，取g=10m/s2），则磁感应强度B的取值范围是（ ）
A．6T≤B≤10TB．6T≤B≤20TC．3T≤B≤20TD．3T≤B≤10T
2．如图，平放的铝锅锅边上焊一接线柱a，锅中央底部焊另一接线柱b，竖直向下的强磁场穿过铝锅。在锅中倒入一定量的水银，若a、b经导线接直流电源，水银将会旋转起来。下列判断正确的是（ ）
A．若a接正极、b接负极，水银将顺时针旋转
B．若a接正极、b接负极，水银将逆时针旋转
C．若仅将磁场反向，水银的旋转方向将不会改变
D．若把锅中的水银换成盐水则不会旋转
3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B=0.2T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.2m，导线中电流I=2A．该导线所受安培力F的大小为（ ）
A．0.02N
B．0.04N
C．0.08N
D．0.12N
4．倾角为的导电轨道间接有电源，轨道上有一根静止的金属杆，现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度由零逐渐增加的过程中（不考虑回路中感应电动势），杆一直保持静止，则杆受到的静摩擦力（ ）
A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大
5．下列说法中正确的是（ ）
A．库仑发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁之间的关系
B．电场和磁场都是为了描述场的强弱和方向而假想的，实际并不存在
C．穿过线圈的磁通量的大小可用穿过线圈的磁感线的条数来衡量
D．在磁场强的地方同一通电导体受的安培力一定比在磁场弱的地方受的安培力大
6．下列各图中对通电导线在匀强磁场中所受安培力F的方向判断正确的是
A．B．
C．D．
7．一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示，导线上的电流由左向右流过。当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90°的过程中，导线所受的安培力（ ）
A．大小不变
B．大小由零逐渐增大到最大
C．大小由零先增大后减小
D．大小由最大逐渐减小到零
8．如图所示，质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于、，并处于与垂直斜向下的匀强磁场中，磁场与竖直方向成角。当导线中通以由到方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，重力加速度为g，则磁感应强度大小为（ ）
A．B．C．D．
9．如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为FN1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为FN2,则以下说法正确的是( )
A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．FN1=FN2D．FN1
A．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向水平向右
B．b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为
C．若使b上移少许，a仍可能保持静止
D．若使b下移少许，a仍可能保持静止
二、多选题
11．如图所示，质量为m、长为的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，当棒中通以恒定电流后，金属棒摆起后两悬线与竖直方向夹角的最大值为θ=600，下列说法正确的是（ ）
A．电流由M流向N
B．悬线与竖直方向夹角为θ=600时，金属棒处于平衡状态
C．金属棒摆起过程中，经过悬线与竖直方向夹角为θ=300时， 金属棒所受合力为零
D．恒定电流大小为
12．如图所示，倾角为的粗糙绝缘斜面处于垂直斜面向下的匀强磁场中，在斜面上有一根有效长度为、质量为、水平放置的导体棒，当导体棒中分别通入方向相同电流、时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．通入电流方向垂直纸面向外
B．通入电流时导体棒沿斜面向下运动
C．匀强磁场的磁感应强度为
D．若电流，与、方向相同，则通入时也能使导体棒沿斜面做匀速直线运动
13．电磁泵是利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使导电流体在安培力作用下向一定方向流动的装置。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为，两侧端面是边长为的正方形，在泵头通入导电剂后液体的电导率为（电阻率的倒数），泵体所在处有方向平行于ad向外的磁感应强度为B的匀强磁场，把泵体的上、下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，则下列说法不正确的是（ ）
A．泵体的上表面应接电源负极
B．稳定速度输送导电流体时，电源的化学能全部转化为导电流体的动能和重力势能
C．通过泵体的电流大小为
D．增大磁感应强度，可获得更大的抽液高度
14．图示为高压直流输电网，两根在同一水平面内且相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2，且I1>I2。a点位于两根导线间的中点，b点在a点的正下方，不考虑地磁场的影响。下列说法中正确的是（ ）
A．导线A和B间的安培力是引力
B．A受的安培力比B受的安培力大
C．a点处的磁感应强度方向在竖直方向上
D．b点处的磁感应强度方向在水平方向上
15．如图，AB、CD是两根长度均为L=4.0 m，质量分别为m1=0.6 kg和m2=0.2 kg的金属棒，两根等长的细金属杆将两节干电池与两个金属棒串联成闭合回路，整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上，保证金属棒水平．整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1.0 T，电路中的电流I=0.5 A，待系统稳定之后（金属棒、细金属杆在力的作用下不会发生变形，取g=10 m/s2），则
A．绝缘细线与竖直方向的夹角0º
B．绝缘细线与竖直方向的夹角45º
C．细金属杆与竖直方向的夹角45º
D．细金属杆与竖直方向的夹角90º
三、解答题
16．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的高能杀伤武器，具有速度快命中率高，发射成本低，减少污染等特点，是21世纪的理想兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚大学制成的能把2.2g的弹体加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹约为20km/s），若轨道宽为2m，长为100m，通过的电流为10A，求：
（1）轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B；
（2）磁场力的最大功率。
17．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的通电直导体棒，棒内电流垂直纸面向外，大小为I。以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系。
（1）若加一方向垂直斜面向上的匀强磁场，为使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感强度的大小？
（2）若要求所加磁场对导体棒的安培水平向左，仍使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感强度的方向和大小？
（3）如果磁场方向限定在平面内，试确定能使导体棒在斜面上静止的匀强磁场所有可能方向。
18．如图，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，一倾角为α的光滑斜面上静止一根长为L、重力为G、通有电流I的金属棒。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）导体棒对斜面的压力大小。
19．如图所示，导体棒通过软导线通入电流，导体棒处于匀强磁场中，导体棒的质量为m，长度为L，电流为I，电流方向由a端流向b端，导体棒处于静止状态时，悬挂导体棒的软导线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g．求:导体棒受磁场作用力的最小值和与之对应的磁场磁感应强度．
20．如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源.现把一个质量为的导体棒放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，与金属导轨接触的两点间的导体棒的电阻，金属导轨电阻不计，g取10，，。求：
（1）导体棒中电流的大小；
（2）导体棒受到的安培力大小及方向；
（3）导体棒受到的摩擦力大小及方向。
四、填空题
21．如图，长为2m的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B为0.01T．当在该导线中通以0.5A的电流时，该V形通电导线受到的安培力方向 ，大小为 N．
22．在图甲、乙、丙三图中分别标出电流、安培力或磁感应强度的方向 、 、 ．
23．如图所示，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为 ，方向为 ，受到的支持力为 。
24．电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，就已经制成了能把质量为的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹速度大小约为）.若轨道宽为，长为，通以的电流，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为 T，磁场力的最大功率为 W（轨道忽略摩擦不计）.
25．如图所示，一平行于光滑斜面的轻弹簧一端固定于斜面上，一端拉住条形磁铁，条形磁铁处于静止状态，磁铁中垂面上放置一通电导线，导线中电流方向垂直纸面向里且缓慢增大，在此过程中，弹簧弹力大小的变化情况是 ，磁铁对斜面的压力大小的变化情况是 。
参考答案：
1．A
2．A
3．C
4．D
5．C
6．C
7．B
8．A
9．B
10．C
11．AD
12．ABC
13．ACD
14．AC
15．AC
16．（1）55T；（2）1.1×107W
17．（1） （2）方向竖直向上 （3）由左手定则可确定所在磁场B与x轴正方向间的夹角满足：，可使导体棒在斜面上保持静止。
18．（1）；（2）
19．导体棒受磁场作用力的最小值F=mg，B=；平行于软导线向上．
20．（1）1A；（2）0.2N，沿斜面向上；（3）0.04N，沿斜面向上
21． 沿纸面向上， 0.005N
22． 略
23． BILsinα 水平向右 mg－BILcsα
24． 55
25． 不变 逐渐变大
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