（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册课时分层作业1 磁场对通电导线的作用力检测.doc

1、1/7 课时分层作业课时分层作业( (一一) ) (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一安培力的方向安培力的方向 1把一小段通电直导线放入磁场中把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用导线受到安培力的作用。关于安培力关于安培力 的方向的方向，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同 B安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直但不一定跟电流方向垂直 C安培力的方向一定跟电流方向垂直安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方

2、向垂直但不一定跟磁感应强度方向垂直 D安培力的方向一定跟电流方向垂直安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直也一定跟磁感应强度方向垂直 D根据左手定则可知，安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁根据左手定则可知，安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁 感应强度方向垂直感应强度方向垂直，但磁感应强度的方向不一定跟电流方向垂直但磁感应强度的方向不一定跟电流方向垂直，故故 D 正确正确。 2在图中在图中，标出磁场标出磁场 B 的方向的方向，通电直导线中电流通电直导线中电流 I 的方向 的方向，以及通电直以及通电直 导线所受磁场力导线所受磁场力 F 的方向的方向，其中正确的是

3、其中正确的是() AB CD C根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过 手心，四指指向电流方向，手心，四指指向电流方向，A 选项安培力方向向下，故选项安培力方向向下，故 A 错误；通电导线与磁错误；通电导线与磁 场平行，不受安培力，故场平行，不受安培力，故 B 错误；错误；C 选项安培力方向向下，故选项安培力方向向下，故 C 正确；正确；D 选项选项 安培力方向垂直于纸面向外，故安培力方向垂直于纸面向外，故 D 错误。错误。 3如图所示如图所示，光滑水平桌面上光滑水平桌面上，a 和和 b 是两条固定的平行长直导线

4、是两条固定的平行长直导线，通以通以 相等电流强度的恒定电流相等电流强度的恒定电流。通有顺时针方向电流的矩形线框位于两条导线的正通有顺时针方向电流的矩形线框位于两条导线的正 2/7 中央中央，在在 a、b 产生的磁场作用下处于静止状态产生的磁场作用下处于静止状态，且有向外扩张的形变趋势且有向外扩张的形变趋势，则则 a、b 导线中的电流方向导线中的电流方向() A均向上均向上B均向下均向下 Ca 向上向上，b 向下向下Da 向下向下， ，b 向上向上 C由于在由于在 a、b 产生的磁场作用下处于静止状态产生的磁场作用下处于静止状态，且有向外扩张的形变趋且有向外扩张的形变趋 势，线框的左边的作用力方

5、向向左，由左手定则可知，导线框左边所处磁场的势，线框的左边的作用力方向向左，由左手定则可知，导线框左边所处磁场的 方向垂直于纸面向里方向垂直于纸面向里，则则 a 导线电流向上导线电流向上，线框的右边的作用力方向向右线框的右边的作用力方向向右，b 导导 线电流向下，即线电流向下，即 a 向上，向上，b 向下。故选向下。故选 C。 4如图所示如图所示，长直导线与矩形线框同处于光滑水平面上长直导线与矩形线框同处于光滑水平面上，长直导线固定长直导线固定， 线框可以在桌面上自由滑动线框可以在桌面上自由滑动，当通以图中所示电流时当通以图中所示电流时，矩形线框的运动情况是矩形线框的运动情况是 () A靠近通

6、电直导线靠近通电直导线 B远离通电直导线远离通电直导线 C保持静止不动保持静止不动 D顺时针转动顺时针转动 A根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，则知线框左侧的电流受根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，则知线框左侧的电流受 到的安培力向左，右侧的安培力向右，由于左侧靠近电流到的安培力向左，右侧的安培力向右，由于左侧靠近电流 I1，则，则 I1对左侧的安对左侧的安 培力大于对右侧的安培力，线圈所受的安培力合力方向向左，则线圈将向左运培力大于对右侧的安培力，线圈所受的安培力合力方向向左，则线圈将向左运 动。故动。故 A 正确。正确。 考点二考点二安培力的大小安培力的大小 5如图所示如图所示

7、，长为长为 2L 的直导线拆成边长相等的直导线拆成边长相等，夹角为夹角为 60的的 V 形形，并置于并置于 与其所在平面相垂直的匀强磁场中与其所在平面相垂直的匀强磁场中， 磁感应强度为磁感应强度为 B， 当在该导线中通以电流强当在该导线中通以电流强 度度为为I的电流时的电流时， 关关于于V形通电导线受到的安培力大小和方向形通电导线受到的安培力大小和方向， 描述正确是描述正确是() 3/7 A安培力大小为安培力大小为 2BIL B安培力大小为零安培力大小为零 C安培力方向顺时针方向安培力方向顺时针方向 D安培力方向竖直向上安培力方向竖直向上 D导线在磁场内有效长度为导线在磁场内有效长度为 2Ls

8、in 30，故该故该 V 形通电导线受到安培力大形通电导线受到安培力大 小为小为 FBI2Lsin 30BIL，选项选项 A、B 不符合题意不符合题意；由左手定则可得安培力方由左手定则可得安培力方 向向上，故向向上，故 C 不符合题意，不符合题意，D 符合题意。符合题意。 6如图所示如图所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场， ，磁感应强度大小为磁感应强度大小为 B。 一正方形刚性线圈一正方形刚性线圈，边长为边长为 L，匝数为匝数为 n，线圈平面与磁场方向垂直线圈平面与磁场方向垂直，线圈的一线圈的一 半在磁场内半在磁场内。某时刻某时刻，线圈中通过大小为线圈中通过

9、大小为 I 的电流的电流，则此线圈受到的安培力大小则此线圈受到的安培力大小 为为() A 2BILB1 2nBIL CnBILD 2nBIL D在磁场中通电导线的有效长度为在磁场中通电导线的有效长度为2L，每一匝线圈都要受到安培力，每一匝线圈都要受到安培力， 则线圈所受的安培力大小是则线圈所受的安培力大小是2nBIL，故，故 D 正确。正确。 7如图所示如图所示，等边三角形线框等边三角形线框 LMN 由三根相同的导体棒连接而成由三根相同的导体棒连接而成，固定固定 于匀强磁场中于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点线框顶点 M、N 与直流电源与直流电源

10、两端相接两端相接，已知导体棒已知导体棒 MN 受到的安培力大小为受到的安培力大小为 F，则线框则线框 LMN 受到的安培力受到的安培力 的大小为的大小为() 4/7 A2FB1.5F C0.5FD0 B设每一根导体棒的电阻为设每一根导体棒的电阻为 R，长度为长度为 L，则电路中则电路中，上下两支路电阻之上下两支路电阻之 比为比为 R1R22RR21，根据并联电路两端电压相等的特点可知，上下两，根据并联电路两端电压相等的特点可知，上下两 支路电流之比支路电流之比 I1I212。如图所示如图所示，由于上面支路通电的导体受安培力的有由于上面支路通电的导体受安培力的有 效长度为效长度为 L， 根据安培

11、力计算公式根据安培力计算公式 FILB， 可知可知 FFI1I212， 得得 F 1 2F， ，根据左手定则可知根据左手定则可知，两力方向相同两力方向相同，故线框故线框 LMN 所受的合力大小为所受的合力大小为 F F3 2F，故本题选 ，故本题选 B。 8 如图所示如图所示， 四边形的通电闭合线框四边形的通电闭合线框 abcd 处在垂直线框平面的匀强磁场中 处在垂直线框平面的匀强磁场中， 它受到磁场力的合力它受到磁场力的合力() A竖直向上竖直向上 B方向垂直于方向垂直于 ad 斜向上斜向上 C方向垂直于方向垂直于 bc 斜向上斜向上 D为零为零 D由题意可由题意可知知abcd组成一个封闭的

12、电流组成一个封闭的电流， 其有效长度为零其有效长度为零， 所以线所以线框框abcd 所受安培力的合力为零，选项所受安培力的合力为零，选项 D 正确。正确。 9如图所示如图所示，直角形导线直角形导线 abc 通以恒定电流通以恒定电流 I，两段导线的长度分别为两段导线的长度分别为 3L 和和 4L，导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为 B 的匀强磁场中的匀强磁场中，则导线受到则导线受到 磁场力的合力为磁场力的合力为() A3BIL，方向方向 bc 5/7 B4BIL，方向方向 ba C7BIL，方向垂直于方向垂直于 ac 连线斜向上连线斜向上 D5BIL，方向垂

13、直于方向垂直于 ac 连线斜向上连线斜向上 D导线受到磁场力的合力相当于直导线受到磁场力的合力相当于直线线 ac 受到的安培力受到的安培力， 由左手定则可知由左手定则可知， 安培力的方向垂直于安培力的方向垂直于 ac 连线斜向上连线斜向上， 导线在磁场内有效长度为导线在磁场内有效长度为： 3L 2 4L 2 5L，故该通电导线受到安培力大小为，故该通电导线受到安培力大小为 F5BIL，选项，选项 D 正确。正确。 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10如图所示如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度用天平测量匀强磁场的磁感应强度。 。下列各选项所示的载下列各选项所示的载 流线圈匝数相同流

14、线圈匝数相同，边长边长 MN 相等相等，将它们分别挂在天平的右臂下方将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通线圈中通 有大小相同的电流有大小相同的电流，天平处于平衡状态天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化若磁场发生微小变化，天平最容易失天平最容易失 去平衡的是去平衡的是() ABCD A天平原本处于平衡状态，所以线圈所受安培力越大，天平越容易失去天平原本处于平衡状态，所以线圈所受安培力越大，天平越容易失去 平衡，由于线圈平面与磁场强度垂直，且线圈不全在磁场区域内，所以线圈与平衡，由于线圈平面与磁场强度垂直，且线圈不全在磁场区域内，所以线圈与 磁场区域的交点的长度等于线圈在磁场中的有效长度磁场区域

15、的交点的长度等于线圈在磁场中的有效长度， 由图可知由图可知， A 图的有效长图的有效长 度最长，磁场强度度最长，磁场强度 B 和电流大小和电流大小 I 相等，所以相等，所以 A 图中线圈所受的安培力最大，图中线圈所受的安培力最大， 则则 A 图天平最容易失去平衡。图天平最容易失去平衡。A 正确，正确，B、C、D 错误。错误。 11如图所示如图所示，有一上端固定的螺旋状导体弹簧有一上端固定的螺旋状导体弹簧，下端刚好与水银槽中的水下端刚好与水银槽中的水 银面接触银面接触。水银水银、弹簧和电源构成如图所示的导体回路弹簧和电源构成如图所示的导体回路，闭合电键闭合电键 K 后后，弹簧弹簧 的长度会的长度

16、会() A比原长更长比原长更长B比原长更短比原长更短 C周期性变化周期性变化D保持原长不变保持原长不变 6/7 C闭合开关后，可看到弹簧的下端离开水银面后又回到水银中，并不断闭合开关后，可看到弹簧的下端离开水银面后又回到水银中，并不断 重复这种过程。当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁重复这种过程。当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁 场场，根据安培定则知根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了弹簧就缩短了， 当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去当弹簧的下端离开水银后，

17、电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去 了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了 电流，之后重复上述过程。故弹簧的长度会出现周期性变化，故电流，之后重复上述过程。故弹簧的长度会出现周期性变化，故 C 正确。正确。 12(多选多选)如图是自动跳闸的闸刀开关如图是自动跳闸的闸刀开关，闸刀处于垂直纸面向里的匀强磁场闸刀处于垂直纸面向里的匀强磁场 中中，当当 CO 间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时，闸刀闸刀 A 端会向左弹开端会向左弹开 断开电路断开电路。以

18、下说法正确的是以下说法正确的是() A闸刀刀片中的电流方向为闸刀刀片中的电流方向为 C 至至 O B闸刀刀片中的电流方向为闸刀刀片中的电流方向为 O 至至 C C跳闸时闸刀所受安培力没有做功跳闸时闸刀所受安培力没有做功 D增大匀强磁场的磁感应强度增大匀强磁场的磁感应强度，可使自动跳闸的电流额定值减小可使自动跳闸的电流额定值减小 BD当当 MN 通电后通电后，闸刀开关会自动跳开闸刀开关会自动跳开，可知安培力应该向左可知安培力应该向左，由左手由左手 定则判断，电流方向定则判断，电流方向 OC，故，故 A 错误，错误，B 正确；闸刀受到安培力而跳闸断开正确；闸刀受到安培力而跳闸断开， 故跳闸时闸刀所

19、受安培力做正功，故故跳闸时闸刀所受安培力做正功，故 C 错误；跳闸时刀片所受的作用力是一定错误；跳闸时刀片所受的作用力是一定 的的，依据安培力依据安培力 FBIL 可知可知，增大匀强磁场的磁感应强度增大匀强磁场的磁感应强度，电流电流 I 变小变小，故故 D 正确。正确。 13如图所示如图所示，挂在天平底部的矩形线圈挂在天平底部的矩形线圈 abcd 的一部分悬在匀强磁场中的一部分悬在匀强磁场中， 当给矩形线圈通入如图所示的电流当给矩形线圈通入如图所示的电流 I 时时，调节两盘中的砝码调节两盘中的砝码，使天平平衡使天平平衡。然后然后 使电流使电流 I 反向反向，这时要在天平的左盘上加质量为这时要在

20、天平的左盘上加质量为 210 2 kg 的砝码的砝码，才能使天才能使天 平重新平衡平重新平衡。 7/7 (1)求磁场对求磁场对 bc 边作用力的大小边作用力的大小。 (2)若已知矩形线圈共若已知矩形线圈共 10 匝匝，通入的电流通入的电流 I0.1 A，bc 边长度为边长度为 10 cm，求求 该磁场的磁感应强度该磁场的磁感应强度。(g 取取 10 m/s2) 解析解析(1)根据根据 FILB 可知，电流反向前后，磁场对可知，电流反向前后，磁场对 bc 边的作用力大小边的作用力大小 相等，设为相等，设为 F， 由左手定则可知，它们的方向是相反的。电流反向前，磁场对由左手定则可知，它们的方向是相反的。电流反向前，磁场对 bc 边的作用边的作用 力向上，电流反向后，磁场对力向上，电流反向后，磁场对 bc 边的作用力向下。边的作用力向下。 则有：则有：2F210 2 10 N0.2 N， 解得：解得：F0.1 N，即磁场对，即磁场对 bc 边的作用力大小是边的作用力大小是 0.1 N。 (2)因为磁场对矩形线圈的作用力因为磁场对矩形线圈的作用力 FNBIL 解得：解得：B F NIL 0.1 100.10.1 1 T。 答案答案(1)0.1 N(2)1 T