1、1.1 磁场对通电导线的作用力一、单选题1图示为长度相同的通电直导线放在磁感应强度大小相等的匀强磁场中，已知通电直导线中的电流均为I，长度均为L，磁感应强度均为B，则通电导线受到的安培力F=BIL的是（）ABCD2如图甲、乙所示，在两个倾角均为的光滑斜面上，有磁感应强度均为B、方向分别为垂直于斜面向上和竖直向上的磁场，两段相同的通电直导体棒分别通有电流I1和I2，两导体棒均处于平衡状态。则两种情况下的电流之比I1：I2为（）ABCD3在恒定的匀强磁场中固定一根通电直导线，导线的方向与磁场方向垂直，如图反映的是这根导线受到的磁场力大小F与通过导线的电流I之间的关系，M、N两点各对应一组F、I的数
2、据，其中可能正确的是（）ABCD4如图，粗细均匀的导线AB和BC分别位于垂直于纸面向里和垂直于纸面向外的匀强磁场中，且导线ABC与磁场方向垂直，磁感应强度大小均为B。已知导线AB与BC的长度均为L，且，流经导线的电流强度为I，导线受到的安培力的大小为（）ABILB0CD5如图所示的电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中减小质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。已知重力加速度为g，则该磁场的磁感应强度的大小为
3、（）ABCD6如图所示，由同种金属材料制成的粗细均匀的闭合圆形线框用绝缘细线悬挂于天花板。已知圆形线框的半径为r，圆心为O，将此线框置于磁感应强度大小为B、方向垂直于线框平面向外的匀强磁场中，用导线把线框上P、Q两点，接入电流为I的电路中，P、Q处于同一高度且，不考虑线框两侧导线的影响。若线框处于静止状态时力传感器的示数为T，重力加速度大小为g，则圆形线框的质量为（）ABCD7如图；粗细均匀的正方形金属线框MNPQ，边长为1m；每边电阻均为1，固定在磁感应强度为1T的匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。现将MQ两端通过导线与电动势为3V、内阻不计的直流电源连接，则金属线框受到的安培力大小为（）
4、A0B1NC3ND4N8如图，四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上（连线沿水平方向）。导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。在正方形中心O点处放置一垂直纸面的通电长直导线，电流方向向外，则它所受安培力的方向（ ）A向上B向下C向左D向右9a、b是匀强磁场中的两根通电直导线，其中a垂直磁感线放置，b平行磁感线放置，它们的电流方向如图所示。设磁场B对它们的安培力分别为Fa、Fb，则下列判断正确的是（）AFa=0、Fb0BFa0、Fb=0CFa=0、Fb=0DFa0、Fb010如题图所示，间距为d、倾角为的固定光滑平行斜轨处于匀强磁场中（图中未画出），一质量为m、长为d的导体棒
5、垂直导轨放置且处于静止状态。已知通过导体棒的恒定电流大小为I，重力加速度为g，则匀强磁场的磁感应强度大小不可能为（）ABCD11如图所示，一根导体棒用两根细线悬挂在匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，导体棒与磁场方向垂直，长度L=0.2m，导体棒质量m=0.014kg，其中向右的电流I=1A，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（）A该导体棒所受安培力大小为0.04NB该导体棒所受安培力大小为0.02NC每根悬线的张力大小为0.07ND每根悬线的张力大小为12如图所示，两根长直导线a和b平行放置，分别通有大小为I、2I的电流，电流方向相反，此时导线a受到的磁场力大小为F。当加
6、入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，导线a受到的磁场力为零，则此时b受到的磁场力大小为（）ABFCD3F二、多选题13如图，范围足够大且方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一通有恒定电流的一定长度的直导线。现将直导线在竖直面内转动，则在转动过程中，直导线受到的安培力（）A逐渐增大B先减小后增大C方向改变一次D方向一直在变三、填空题14如图所示，整个实验装置竖直悬挂在弹簧秤下，装置的下端有宽度为L=10cm的线框，线框下边处在匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面。当线框未接通电源时，弹簧秤读数为6N；接通电源后，线框中通过的电流为2A，弹簧秤的读数变为8N，则可知通电线框所受磁场力的大小为_N，磁场
7、的磁感应强度的大小为_T。15已知某地区地磁场的水平分量为3.010-5T。若该地一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，某一时刻的放电电流为1105A，如图所示，此时金属杆所受安培力的方向为_，大小为_N。16一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠近N极一侧固定一根与它垂直的直导线，现给导线中通以向里的电流，则磁铁对桌面的压力_（填“变大”“变小”“不变”），磁铁受到的摩擦力方向_（填“水平向右”，“水平向左”或“不存在”）。四、解答题17如图所示的空间中存在磁感应强度大小为B、方向垂直斜面向上的匀强磁场，粗糙斜面上放
8、置一根长为L的导体棒，导体棒通有大小未知，方向垂直纸面向里的恒定电流。已知斜面的倾角为，导体棒与斜面间的动摩擦因数为，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：（1）若导体棒能恰好无摩擦地静止在斜面上，导体棒中通入的电流大小；（2）若导体棒能静止在斜面上不滑动，导体棒中通入的电流范围。18如图所示，一金属棒垂直两平行水平导轨放置，金属棒与导轨始终良好接触，两导轨的间距为L。已知通过金属棒的电流为I，匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场方向与导轨平面的夹角为，金属棒保持静止，求金属棒受到的摩擦力的大小。19某简易的“电磁秤”原理如甲所示。平行金属导轨CD、EF的间距L=0.1m所构成的平面与水平面成=30
9、角。质量M=0.05kg、电阻R0=2的金属棒MN垂直于导轨放置，与电动势E0=9V的电源（内阻不计）、电流表（量程03A）、开关、滑动变阻器R构成闭合回路。在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮之后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小B=5T的匀强磁场。在秤盘中放一个待测物体，闭合开关，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体时，金属棒静止时电流表读数I0=0.1A。其余电阻、摩擦以及轻绳质量不计，重力加速度大小取g=10m/s2。（提示：金属棒受到的安培力方向沿导轨平面向下）（1）求秤盘的质量m0；（2）求
10、此电磁秤的称量物体的最大质量及此时滑动变阻器接入电路的阻值；（3）请在图乙中作出秤盘上物体质量m与电流表读数关系的m一I图象。试卷第7页，共8页参考答案1A【详解】通电导线受到的安培力大小公式是只有当B与I垂直时，F才等于BIL，四个图中只有A图满足此条件，故BCD错误，A正确。故选A。2C【详解】导体棒受力如图根据共点力平衡可得则两种情况下的电流之比为故选C。3C【详解】根据F=BLI可知F-I图像为过原点的直线。故选C。4A【详解】设电流从A到C，则根据左手定则可知AB段的安培力方向垂直于AB向上、BC段的安培力方向垂直于BC向下，两力互成120角，合安培力方向如图所示：根据几何关系可得F
11、安=2BILcos60=BIL故选A。5A【详解】设电流方向未改变时，安培力竖直向下，等臂天平的左盘内砝码质量为m1，右盘的质量为m2，则由等臂天平的平衡条件，有：m1g=m2g+nBIL电流方向改变之后，安培力反向，同理可得：（m1-m）g=m2g-nBIL两式相减得： 故选A。6C【详解】由左手定则可得，线框所受安培力竖直向下，则由几何关系可得PQ间的有效长度则安培力为联立可得故选C。7D【详解】设MQ边的电阻则过MQ边的电流为安培力为根据左手定则知安培力方向竖直向上；同理可得MNPQ边的电阻则流过MNPQ边的电流为根据左手定则可知和边所受安培力大小相等，方向相反，合力为零，边所受安培力为
12、据左手定则知安培力方向竖直向上，故线框所受的安培力为方向竖直向上，故D正确，ABC错误。故选D。8B【详解】根据题意，由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，可得磁场方向水平向左，在正方形中心O点处放置一垂直纸面的通电长直导线，电流方向向外，根据左手定则可知，它所受安培力的方向向下。故选B。9B【详解】由题图知，a垂直磁感线放置，电流I与磁场B相互垂直，则所受安培力大小为b平行磁感线放置，电流I与磁场B平行，则所受安培力大小为故选B。10D【详解】当磁场方向垂直导轨向下时，此时安培力最小，则磁感应强度最小，则解得则匀强磁场的磁感应强度大小不可能为。
13、故选D。11A【详解】AB根据安培力公式，带入数据可得F=0.04N，故A正确，B错误；CD对导体棒受力分析，由正交分解法带入数据可得T=故C、D均错误。故选A。12B【详解】物体间力的作用是相互的，物体间的相互作用力大小相等，方向相反，a受到的磁场力为F，则b受到的磁场力也为F，根据安培定则及左手定则判断知a，b所受磁场力如图1所示；当加入匀强磁场后，a受到的磁场力为零，如图2所示则有，则此时b受到的磁场力大小为故选B。13BC【详解】设直导线与磁感线间的夹角为，则直导线受到的安培力大小为由题意可知从90变化至0后再增大至90，所以F先减小后增大，根据左手定则可知安培力的方向仅在变为0时由垂
14、直纸面向外变为垂直纸面向里，故选BC。142 10 【详解】由题意可得又解得，通电线框所受磁场力的大小为根据安培力公式代入数据，解得15向东 300N 【详解】由左手定则可知金属杆所受安培力的方向向东，大小为16变大 水平向右 【详解】根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向如图，根据左手定则可判断导线所受安培力方向，如图根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力为向左下方，选取磁铁为研究的对象，由于磁铁始终静止，根据平衡条件，可知通电后支持力变大，静摩擦力水平向右。【点睛】本题关键先对电流分析，得到其受力方向，再结合牛顿第三定律和平衡条件分析磁体的受力情况。17（1）；（2）【详解】
15、（1）由左手定则知导体棒受到的安培力沿斜面向上，若导体棒能恰好无摩擦地静止在斜面上，则可解得导体棒中通入的电流大小（2）由，可知若导体棒受到的摩擦力沿斜面向上且达到最大静摩擦力，则解得若导体棒受到的摩擦力沿斜面向下且达到最大静摩擦力，则解得因此导体棒中通入的电流范围为18【详解】对金属棒受力分析如图，根据共点力平衡条件得F安=BIL得19（1）0.03kg；（2）0.145kg；（3）见详解【详解】（1）秤盘中不放物体时，金属棒静止时电流表读数I0=0.1A，对金属棒根据平衡条件可得代入数据解得（2）当电路中电流最大时，电磁秤的称量物体的质量最大，根据题意，设此时滑动变阻器接入电路的阻值为R，电路中电流最大达到电流表的满偏电流，根据闭合电路欧姆定律代入数据解得对金属棒根据平衡条件可得代入数据解得称量物体的最大质量（3）根据上述分析可知，电流表的电流I和称量物体的质量m的关系式变形整理得图像如图所示答案第11页，共11页
