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．磁场中某点的磁感应强度方向即为（　　） A．该点小磁针静止时所指的方向 B．该点小磁针北极所指的方向 C．通过该点的磁感线的切线方向 D．该点一小段通电导线的受力方向 2．将通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．若仅将导线中的电流增大为原来的 3 倍，则导线 受到的安培力的大小（　　） 1 A．减小为原来的 3 B．保持不变 C．增大为原来的 3 倍 D．增大为原来的 9 倍 3．如下图所示，在光滑的水平桌面上放一根条形磁铁.在其上方与条形磁铁平行地固定一根通电导线，电 流方向如图所示，以下说法正确的是(　　) A．条形磁铁的 N 极向里、S 极向外转动，且对桌面的压力增大 B．条形磁铁的 N 极向里、S 极向外转动，且对桌面的压力减小 C．条形磁铁的 N 极向外、S 极向里转动，且对桌面的压力增大 D．条形磁铁的 N 极向外、S 极向里转动，且对桌面的压力减小 4．关于磁场中某点的磁感应强度，下列说法正确的是(　　 ) A．由 B＝ 可知，B 与 F 成正比，与 IL 的乘积成反比 B．B 的大小与 IL 的乘积无关，由磁场本身决定 C．长通电螺线管周围的磁场是匀强磁场 D．B 的方向与通电导线的受力方向相同 5．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段折成直角的金属导线 abc，ab=bc=L，导线中通有如 图的电流，电流强度为 I，磁感应强度为 B，要使该导线保持静止不动，应在 b 点加一多大的力，方向如何 （导线所受重力不计）（　　） A．垂直 ac 斜向左上方， F  2 BIL B．垂直 ac 斜向左上方， F 2 BIL C．垂直 ac 斜向左下方， F  2 BIL D．垂直 ac 斜向左下方， F 2 BIL 6．一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培 力方向为（　　） A．水平向北 B．水平向南 C．竖直向上 D．竖直向下 7．如图所示，把一根通电的硬直导线 ab ，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由 a 向 b P ， 为导线 ab S 中点正下方的点，闭合开关 稳定后（　　） A．通电螺线管在导线 a 端所在位置产生的磁场方向垂直导线向下 B． P 点处的磁场方向向左偏向内 C．通电螺线管内部中点处磁场方向向左 D．导线 a 端所受安培力的方向是垂直纸面向外 8．如图所示，一通电直导线位于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．当导线中的电流为 I 时，通电导线所 受安培力的大小为 F．当该导线中的电流变为 2I 时，保持其他条件不变，通电导线所受安培力的大小为 A． F 2 B．F C．2F D．4F o 9．如图所示，空间有沿 x 轴正方向的匀强磁场，与 x 轴重合的通电导线 ab 绕 0 点在 xOy 平面内旋转 180 的过程中，通电导线受到的安培力 ( 　　 ) A．方向不变 B．方向不断改变 C．逐渐增大 D．逐渐减小 10．通电导体棒水平放置在绝缘斜面上，整个装置置于匀强磁场中，导体棒能保持静止状态．以下四种情 况中导体棒与斜面间一定存在摩擦力的是（　　） A． B． C． D． 11．如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架 abcd 。其中 ab 、 cd 边均与 ad 边成 60°角， ab  bc  cd  L R0 r  0.8R0 E L ，长度为 的电阻丝电阻为 ，框架与一电动势为 ，内阻 的电源相连接，垂直 于框架平面有垂直于纸面向里磁感应强度为 B 的匀强磁场，则梯形框架 abcd 受到的安培力的大小为（　 　） A．0 BEL B． R0 2 BEL C． 5 R0 3BEL D． 5 R0 12．在垂直纸面向里的匀强磁场中（图中未画出），有两根彼此靠近且平行的长直导线 a 和 b 放在纸面内， 导线长度均为 L。导线中现通有如图所示的相反方向电流，a 中电流为 I，b 中电流为 2I，a 受到的磁场力 大小为 F1，b 受到的磁场力大小为 F2，则（　　） A．F2=2F1 B．F2＜2F1 C．导线 a 的电流在导线 b 处产生的磁场方向垂直纸面向外 D．导线 a 的电流在导线 b 处产生的磁感应强度大小为 2F1  F2 IL 13．如图所示，正方形线圈有一半处在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．当线圈中以顺时针方向的流时， 线圈将（ ） A．向上平动 B．向下平动 C．向左平动 D．向右平动 14．质量为 m，电阻率为  ，横截面积为 S，长度为 L 的粗细均匀的金属棒 MN 两端由等长的轻质绝缘细 线悬挂，金属棒置于竖直方向的匀强磁场中，初始细线竖直，金属棒静止。现在 MN 两端加上大小为 U 的 电压，使电流由 M 流向 N，要使金属棒的绝缘细线静止时与竖直方向摆角成 60°角，已知重力加速度为 g， 则下列说法正确的是（　　） A．磁场方向竖直向上或向下，大小为 mg  2US 3mg  B．磁场方向竖直向上或向下，大小为 US C．增长绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角将小于 60° D．增大金属棒长度，其余条件不变，金属棒摆角将大于 60° 15．如图所示，边长为 l，质量为 m 的等边三角形导线框 abc 用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒 定电流 I，图中虚线过 ab 边、ac 边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框平面向里的匀强磁场，其磁感应 强度大小为 B，此时导线框处于静止状态；保持其他条件不变，只将虚线下方的磁场移至虚线上方，导线 框仍处于静止状态。则移动磁场前后细线中的拉力差为（　　） A．2BIl B．BIl C．0 1 D． 2 BIl 二、填空题（共 4 题） 16．如图所示，长为 d、质量为 m 的金属棒 MN、两端由长度均为 L 的等长轻质细绳水平悬挂，处于竖直 向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B；棒中通以某由 M 向 N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均 为 θ，则金属棒中的电流大小 I=______；如果将悬线长度 L 增大，其余不变，则金属棒平衡时，θ 角的相 应变化情况是______（填“增大” “减小”或“不变”） 17．匀强磁场中有一段长为 0.2m 的直导线，它与磁场方向垂直，当通过 2.0A 的电流时，受到 0.8N 的安培 力，磁场磁感应强度是________T；当通过的电流加倍时，磁感应强度是________T，导线受到的安培力大 小为________N． 18．如图所示，在竖直向下磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有两根间距为 L 竖直放置的平行粗糙导轨 CD、EF，质量为 m 的金属棒 MN 与导轨始终垂直且接触良好，它们之间的动摩擦因数为 μ。从 t=0 时刻起， 给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即 I=kt，（k 为常量），则金属棒由静止下滑过 程中加速度和速度的变化情况是 ____________金属棒下落过程中动能最大的时刻 t=_____ 。 19．图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安 培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中 D 为位于纸面内 的 U 形金属框、其底边水平，两侧边竖直且等长；E 为直流电源；R 为电阻箱； 此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线． 为电流表；S 为开关． （1）在图中画线连接成实验电路图；________________ （2）完成下列主要实验步骤； ① 按图接线； ② 保持开关 S 断开，在托盘内加入适量细沙，使 D 处于平衡状态，然后用天平称量出细沙质量 m1 ． ③ 闭合开关 S，调节 R 的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量的细沙，使 D 重新处于平衡状态；然 后读出电流表的示数 I，并用天平秤出此时细沙的质量 m2 ④ 用米尺测量 D 的底边长度 L． （3）用测量的物理量和重力加速度 g 表示磁感应强度的大小，可以得出 B=_______． （4）判定磁感应强度方向的方法时：若 m2 __________ m1 ，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应 强度方向垂直纸面向里．（填“>”“<”） 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示，abcd 是一个用粗细均匀、同种材料的导线弯折成的长方形线框，共有 n 匝．线框竖直放置， ab 长度为 L，bc 长度为 L ．匀强磁场方向垂直于金属框平面向里，磁感应强度大小为 B．若金属框 a、b 2 两端与一电源相连，过 ab 边的电流大小为 I，求金属框受到的安培力． 21．如图所示，在倾角 θ=37°的斜面上，固定着间距 L=0.5 m 的平行金属导轨，导轨上端接入电动势 E=10V、内阻 r=1.0Ω 的电源。一根质量 m=1.0kg 的金属棒 ab 垂直导轨放置，整个装置放在磁感应强度 B=2.0T、垂直于斜面向上的匀强磁场中，其他电阻不计。当闭合开关后金属棒恰好静止于导轨上，已知 sin37°=0.6，cos37°=0.8，g 取 10m/s2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求闭合开关后金属棒受到的摩擦力； (2)若将电源正负极对调，其他条件不变，求电路接通后金属棒刚开始运动的加速度大小。 22．电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电 磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为 E，电容器的电容为 C．两根固定于水平面内的光滑平行金属 导轨间距为 l，电阻不计．炮弹可视为一质量为 m、电阻为 R 的金属棒 MN，垂直放在两导轨间处于静止状 态，并与导轨良好接触．首先开关 S 接 1，使电容器完全充电．然后将 S 接至 2，导轨间存在垂直于导轨平 面、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场（图中未画出），MN 开始向右加速运动．当 MN 上的感应电动势与 电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN 达到最大速度，之后离开导轨．问： （1）磁场的方向； （2）MN 刚开始运动时加速度 a 的大小； （3）MN 离开导轨后电容器上剩余的电荷量 Q 是多少． 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．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．C 7．B 8．C 9．A 10．C 11．B 12．B 13．C 14．B 15．B 16． mg tan  Bd