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物理选择性必修二1.1 磁场对通电导线的作用力同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．下列用来定量描述磁场强弱和方向的是（　　）
A．磁感应强度 B．磁通量 C．安培力 D．磁感线
【答案】A
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；磁感应强度；安培力；磁通量
【解析】【解答】A.磁感应强度是矢量，是用来描述磁场强弱和方向的物理量，A符合题意；
B.磁通量是穿过某一面积上的磁感线的条数，由可知，单位面积上的磁通量才可以描述磁场的强弱，B不符合题意；
C.安培力描述电流在磁场中受到的力的作用，不是用来描述磁场的强弱和方向，C不符合题意；
D.磁感线只能定性地说明磁场的强弱和方向，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据磁感应强度的物理意义分析。
2．“胜哥”在匀强磁场中某处点放一根长度，通电电流的直导线，调整直导线放置的方向，测得它受到的最大磁场力，现将该通电导线从磁场中撤走，则处的磁感应强度大小为（　　）
A．零 B． C． D．
【答案】D
【知识点】安培力的计算
【解析】【解答】当通电导线垂直放入磁场中时，所受的安培力最大，由F=BIL求得磁感应强度B．磁感应强度B方向与安培力方向是垂直关系。当电流方向与磁场方向垂直时，受到的安培力最大，则有
解得
由于磁感应强度只由磁场自身决定，所以将该通电导线从磁场中撤走，处的磁感应强度大小仍为。
故选D。
【分析】当通电导线垂直放入磁场中时，所受的安培力最大，由F=BIL求得磁感应强度B，明确磁感应强度大小由磁场本身决定，与是否放置导线无关。
3．小科通过视频号“胜哥课程”观看了相关物理视频后，对磁感应强度有了深刻的理解。下列说法正确的是（　　）
磁感应强度是矢量，它的方向与通电导线在磁场中受力方向相同
磁感应强度单位是，
磁通量大小等于穿过磁场中单位面积的磁感线条数
磁通量单位是，。
A．只有 B．只有 C．只有 D．只有
【答案】A
【知识点】磁感应强度；磁通量；左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】①：由左手定则，磁感应强度方向与通电导线受力方向垂直，并非相同，①错误。
②：根据磁感应强度定义式，单位，即，②正确。
③：磁通量是穿过某一面积的磁感线条数，不是单位面积的，③错误。
④：由磁通量公式，单位，即，④正确。
故答案为：A。
【分析】结合磁感应强度的左手定则、定义式，以及磁通量的定义、公式，对每个说法涉及的物理概念和单位逐一分析判断。
4．随着科技的发展，电动汽车的进步最为引人注目。图中与磁现象有关的四个实验，与电动机的原理最为相似的是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【答案】B
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；安培力；安培定则
【解析】【解答】本题主要考查对电动机原理的理解以及与其他磁现象实验的对比。电动机的原理是通电线圈在磁场中受力而转动。
A．图甲是反映条形磁铁周围磁场的分布情况，故A不符合题意；
B．通电导体在磁场中受到安培力的作用，故B符合题意；
C．图丙反映的是电流的磁效应，故C不符合题意；
D．图丁反映的是电磁铁的磁性与匝数的关系，故D不符合题意。
故选B。
【分析】电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，从而产生运动。
5．某空间中存在磁场，一电流元放在某点受到的最大磁场力为。下列说法正确的是
（　　）
A．该点处的磁感应强度大小为
B．该点处的磁感应强度方向与的方向相同
C．如果电流元的电流增大，该点处的磁感应强度也增大
D．如果撤去电流元，该点处的磁感应强度变为零
【答案】A
【知识点】磁感应强度；安培力
【解析】【解答】A、一电流元IΔl放在某点受到的最大磁场力为F，则电流方向与磁场方向垂直，该点处的磁感应强度大小为
故A正确；
B、该点处的磁感应强度方向与F的方向垂直，故B错误；
C、磁感应强度与磁场有关，如果电流元的电流增大，该点处的磁感应强度也不变，故C错误；
D、如果撤去电流元，该点处的磁感应强度不变，故D错误。
故答案为：A。
【分析】当电流方向与磁场方向垂直时，电流元受到的磁场力最大。磁感应强度值与磁场本身有关。结合磁感应强度的定义确定磁感应强度的大小。
6．如图所示为“胜哥”自制海洋电磁船的俯视图，MN、PQ为固定在船上的竖直平行金属板，直流电源接在M、P之间，船上装有产生强磁场的装置，可在两平行金属板间海水中的虚线框内产生强磁场。闭合开关S后，电流通过海水从N流向Q，若船受到海水的反冲向左运动，虚线框中的磁场方向应该（　　）
A．竖直向下 B．竖直向上 C．水平向左 D．水平向右
【答案】A
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】闭合开关S后，电流通过海水从N流向Q，且船向左运动，海水所受的安培力方向向右，根据牛顿第三定律可知，船体所受的安培力方向向左，再根据左手定则，可知，磁场方向竖直向下，A符合题意BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】闭合开关S后，根据左手定则得出安培力的方向，利用牛顿第三定律得出船所受的安培力，结合左手定则得出磁场的方向。
7．如图所示，“胜哥”用绝缘细线将一根长为的直导体棒水平悬挂在磁感应强度为的匀强磁场中，导体棒与磁场方向垂直。当导体棒通有、由流向的电流时，其所受安培力的大小和方向分别是（　　）
A．，竖直向上 B．，竖直向下
C．，竖直向上 D．，竖直向下
【答案】C
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】根据左手定则，安培力方向为竖直向上，根据安培力公式，安培力大小为
故答案为：C。
【分析】根据左手定则以及安培力的表达式得出安培力的大小及方向。
8．线圈固定在匀强磁场中，其平面与磁场方向、纸面平行。当线圈通有如图所示的电流时，关于边和边所受安培力和的方向，下列判断正确的是（不考虑线圈中电流产生的磁场）（　　）
A．、都垂直于纸面向外
B．、都垂直于纸面向里
C．垂直于纸面向外，垂直于纸面向里
D．垂直于纸面向里，垂直于纸面向外
【答案】C
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】根据左手定则可知垂直于纸面向外，垂直于纸面向里，
故答案为：C。
【分析】通电导线在磁场中受到安培力，根据左手定则判断力的方向。
9．有一个轻质柔软的金属弹簧，全长为l0，如图所示。当通入电流I后，弹簧的长度为l，则l与l0的关系为（　　）
A． B． C． D．无法判断
【答案】B
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】通电螺线管中的电流方向相同，导线之间相互吸引，所以弹簧长度变短，即，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据电流之间的相互作用得出弹簧的 变化情况，从而进行分析判断。
10．一通有水平向右电流的直导线，置于如图所示的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直。现让直导线绕其端点O垂直纸面向内旋转60°，则直导线所受安培力（　　）
A．大小、方向均变化 B．大小、方向均不变
C．大小变化、方向不变 D．大小不变、方向变化
【答案】C
【知识点】安培力；左手定则
【解析】【解答】开始时 ，导线所受的安培力大小为F= BIL；当导线绕其端点O垂直纸面向内转过60°时，导线所受安培力的大小为F'=BILcos60°= BIL，根据左手定则可知，安培力方向不发生变化。
故答案为：C。
【分析】根据安培力的表达式得出导线绕其端点O垂直纸面向内旋转60°时的安培力，结合左手定则判断安培力的方向
11．如图所示，水平长直软导线两端固定，小磁针在软导线下方与导线平行，给软导线通入从到的恒定电流，看到的现象是（　　）
A．软导线最终向上弯曲
B．软导线沿水平方向向纸面外弯曲
C．小磁铁保持静止不动
D．俯视看，小磁针沿顺时针方向转动一定角度
【答案】D
【知识点】通电导线及通电线圈周围的磁场；左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】本题考查安培定则的内容，对于直导线，用手握住导线，大拇指指向电流方向，四指环绕的方向为磁场的方向。CD．导线通电后，根据安培定则可知，导线下方的磁场方向垂直于纸面向里，因此俯视看，小磁针将沿顺时针方向转动一定角度，故C错误，D正确；
AB．根据小磁针产生磁场的分布规律，可以确定该磁场在导线所在位置的磁场方向，根据左手定则可知，小磁针的磁场对直导线的安培力先是左侧向外，右侧向内，最终向下，因此软导线先是左侧向外弯曲、右侧向里弯曲，最终向下弯曲，故AB错误。
故选D。
【分析】根据安培定则分析导线的磁场，从而分析小磁针的受力；根据小磁针的磁场和左手定则分析导线的受力。
12．如图，竖直平面内通有电流的正三角形金属线框，悬挂在两根相同的绝缘轻质弹簧下端，线框静止时，弹簧处于原长状态，线框有部分处在虚线框内的匀强磁场中，则虚线框内磁场方向可能为（　　）
A．沿纸面竖直向上 B．沿纸面竖直向下
C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里
【答案】D
【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】弹簧处于原长状态，可知线圈受安培力竖直向上，处在磁场中的线圈等效电流方向向右，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，故ABC错误，D正确。
故选D。
【分析】线框静止时安培力与重力平衡，得知线框受到安培力向上，根据左手定则推出磁场方向垂直纸面向里。
13．如图所示，长直导线与矩形线框同处于光滑水平面上，长直导线固定，线框可以在桌面上自由滑动，当通以图中所示电流时，矩形线框的运动情况是（　　）
A．靠近通电直导线 B．远离通电直导线
C．保持静止不动 D．顺时针转动
【答案】A
【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】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I1，则I1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，则线圈将向左运动，故A正确，BCD错误。故答案为：A。
【分析】当导线和线圈中通以如图所示的电流时，根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，分析线框两边受到的安培力方向，分析这两个力的大小判断线圈的运动方向。
14．下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　）
A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B．乙图表明条形磁铁的磁感线从极出发，到极终止
C．丙图中导线通电后，其产生磁场的磁感应强度方向符合物理事实
D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针极向纸面内旋转符合物理事实
【答案】A
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；通电导线及通电线圈周围的磁场；平行通电直导线间的相互作用
【解析】【解答】 A、甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实，因为异向电流之间产生的磁场相互排斥，所以导线向外侧弯曲，故A正确；
B、乙图表明在条形磁铁的外部，磁感线从N极出发，到S极终止；在条形磁铁内部，磁场线从S极出发，到N极终止，故B错误；
C、丙图中导线通电后，由右手螺旋定则可知，电流由右方流入，内部磁感线应向右；故C错误；
D、丁图中环形导线通电后，环内磁感应强度方向为垂直纸面向外，由于小磁针N极所指为磁感线方向，所以小磁针N极应向纸面外旋转，故D错误。
故答案为：A。
【分析】同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。条形磁铁的外部，磁感线从N极出发，到S极终止；在条形磁铁内部，磁场线从S极出发，到N极终止。根据右手螺旋定则确定通电导线磁场的方向，小磁针N极所指为磁感线方向。
15．安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为 △L1和 △L2、电流大小分别为I1和I2 的平行直导线间距为r 时，相互作用力的大小可以表示为 。比例系数k 的单位是（　　）
A． kg m/(s2 A) B． kg m/(s2 A2)
C．kg m2/(s3 A) D．kg m2/(s3 A3)
【答案】B
【知识点】平行通电直导线间的相互作用；力学单位制
【解析】【解答】 由相互作用力的大小可以表示为 ，可得：，代入单位可得：，由此可见ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】由已知表达式，推导出k的表达式，根据相应物理量代入对应的基本单位。
16．下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　）
A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B．乙图表明条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
C．丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实
D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针N极向纸面内旋转符合物理事实
【答案】C
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；安培定则；通电导线及通电线圈周围的磁场；平行通电直导线间的相互作用
【解析】【解答】A、异向电流互相排斥，A错误；
B、磁体的外部磁感线从N极到S极，磁体内部从S极到N极，磁感线是闭合的，没有起点也没有终点，B错误；
C、由电流的磁效应知，电流能产生磁场，由右手螺旋定则知，通电导线下的磁场方向垂直于纸面向里，而小磁针静止时北极所指的方向就是磁场的方向，说明小磁针的N极应该转向里，C正确；
D、由右手螺旋定则知，环形电流中心的磁场方向是垂直于纸面向外，所以小磁针的N极一个转向外，D错误。
故答案为：C
【分析】本题考查几种基本的磁场以及右手螺旋定则（或安培定则）的应用，知道磁体、直线电流、环形电流产生的磁场，以及对应磁感线的特点，应用右手螺旋定则即可解题。注意基础知识的学习，才能熟练运用。
17．在匀强磁场中放置一条直导线，导线方向与磁场方向垂直。在导线中通入电流，分别测出电流I、导线长度l及所受安培力F。增大电流和导线长度后，再次进行测量。在下列描述各物理量关系的图像中，A、B各表示一组测量数据，四幅图中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】磁感应强度；安培力的计算
【解析】【解答】导线的方向与磁场方向垂直时，且同一位置处磁感应强试B大小、方向确定，根据安培力公式，增大电流和导线长度后，同一位置磁感应强度不变，可知是一条过原点的倾斜直线。
故答案为：C。
【分析】根据安培力公式，明确F与Il的正比关系，进而判断图像的正确性。
18．如图所示，长为3L的直导线折成边长分别为、直角导线，置于与其所在平面相平行的匀强磁场中，磁感应强度为B。当导线中通以大小为I、方向如图的电流时，该通电导线受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】安培力的计算
【解析】【解答】本题主要是考查安培力的计算，解答本题要掌握安培力的计算公式，知道公式中各量表示的物理意义。ac边与磁场方向平行，该边不受安培力，cd边与磁场方向垂直，则导线所受安培力为
故选D。
【分析】根据几何关系计算出有效长度，由安培力公式F=BIL进行计算安培力大小即可。
19．如图甲所示为磁电式电流表的结构图。磁电式电流表最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极间的线圈，两极间装有极靴，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，螺旋弹簧反抗线圈的转动。某时刻当线圈左边导线a电流方向为垂直纸面向里时，它受到的安培力如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时导线a所处的磁场方向为水平向右
B．圆柱内磁感线全部穿过圆心
C．线圈中通入恒定的电流并转过一个小角度，导线受到的安培力不变
D．不管线圈转到什么位置，导线所受的安培力总是与线圈平面垂直
【答案】D
【知识点】磁电式电流表
【解析】【解答】磁电式电流表内部磁感应线辐射分布，可保证线圈无论转到哪个位置，线圈平面总和磁场方向平行，安培力大小总是BIl，从而保证指针偏转角度大小和电流大小成正比。A．某时刻当线圈左边导线a电流方向为垂直纸面向里时，它受到的安培力竖直向上，根据左手定则可知，此时导线a所处的磁场方向为水平向左，故A错误；
B．磁感线不可能相交，所以圆柱内磁感线不可能全部穿过圆心，故B错误；
C．线圈中通入恒定的电流并转过一个小角度，根据，可知导线受到的安培力大小不变，但方向改变，故C错误；
D．不管线圈转到什么位置，线圈平面始终与极靴与圆柱间的磁感线平行，导线所受的安培力总是与线圈平面垂直，故D正确。
故选D。
【分析】根据磁电式电流表内部磁场特点及安培力方向分析判断。
20．如图为磁电式电流表的结构图，其由磁体和放在磁体两极之间的线圈构成，线圈缠绕在铝框上。极靴和中间圆柱形软铁间存在磁场。当线圈中有恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的共同作用下最终稳定。下列说法正确的是（　　）
A．线圈转动过程中受到的安培力方向不变
B．增加线圈匝数，可增加测量的灵敏度
C．在线圈中通入如图所示的电流，线圈将逆时针旋转
D．为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场
【答案】B
【知识点】磁电式电流表
【解析】【解答】解决本题时，要了解磁电式电流表的结构，理解其工作原理，掌握安培力公式F=BIL。A．由左手定则可知，线圈转动过程中受到的安培力方向改变，故A错误；
B．增加线圈匝数，相同电流的情况下，线圈受到的安培力更大，偏转角度更大，灵敏度更高，故B正确。
C．若线圈a、b两边通以如图所示方向的电流时，根据左手则，可知a边受到的安培力方向向上，b边受到的安培力方向向下，线圈将顺时针旋转，故C错误。
D．极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，这样即可保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，从而使电流表表盘刻度均匀，故D错误。
故选B。
【分析】线圈所在位置的磁感应强度大小不变，其受到的安培力大小不变。当线圈与磁场平行时，磁通量为零。线圈在转动过程中切割磁感线，产生感应电动势。线圈匝数增加，相同电流时，线圈受到的安培力更大，灵敏度增加。
21．如图所示，为高中物理实验室常用的磁电式电流表的内部结构，基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，其物理原理就是通电线圈因受安培力而转动。电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。关于磁电式电流表，下列说法正确的是（　　）
A．铁质圆柱内部磁感应强度为零
B．线圈的磁通量始终为零
C．线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈转动
D．电流不为零，线圈停止转动后不再受到安培力
【答案】C
【知识点】磁电式电流表
【解析】【解答】AB．铁质圆柱没有将磁场屏蔽，内部有磁场，即铁质圆柱内部磁感应强度不为零；磁场是辐向分布，穿过线圈的磁通量不是始终为0，故AB错误；
CD．线圈中通电流时，线圈受到安培力的作用使线圈转动，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动，随着弹力的增加，当弹力与安培力平衡时线圈停止转动，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】AB、铁质圆柱内部有磁场；磁场是辐向分布，穿过线圈的磁通量不是始终为0；
CD、线圈中通电流时，线圈受到安培力的作用使线圈转动，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动，随着弹力的增加，当弹力与安培力平衡时线圈停止转动。
22． 如图甲为磁电式微安表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等，则（　　）
A．线圈将逆时针转动
B．a、b两边受安培力相同
C．线圈平面总与磁场方向垂直
D．在运输时要用导体把两接线柱连在一起
【答案】D
【知识点】安培力；左手定则—磁场对通电导线的作用；磁电式电流表
【解析】【解答】AB、由左手定则可知，a受到的安培力向上，b受到的安培力向下，二力大小相等，方向相反，线圈顺时针旋转，故AB错误；
C、由图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故C错误；
D、在运输时要用导体把两接线柱连在一起，利用电磁阻尼减小外界振动对指针的影响，故D正确。
故答案为：D。
【分析】由题意可知考查磁电式电流表内部磁场特点及安培力方向判断，大小计算，由左手定则和安培力公式分析计算可得。
23．如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则下列选项正确的是（　　）
A．该磁场为匀强磁场
B．线圈将逆时针转动
C．线圈转动过程中受到的安培力逐渐变大
D．图示位置线圈a边受安培力方向竖直向上
【答案】B
【知识点】磁感应强度；矢量与标量；磁电式电流表
【解析】【解答】A．匀强磁场要求各点大小方向均相同，磁电式电流表极靴与圆柱间磁场是辐向均匀分布的，磁感应强度大小相等，方向沿半径方向不同，所以不是匀强磁场，故A错误；
B. 由左手定则，a边电流向里，磁场径向，a受安培力向下；b边电流向外，磁场径向，b边受安培力向上，因此线圈逆时针转动，故B正确；
C．由于磁感应强度大小不变，电流大小不变，则安培力大小始终为BIL，故C错误。
D．由左手定则，a边电流向里，磁场径向，a受安培力向下，故D错误；
故选B；
【分析】（1）解题关键是了解磁电式电流表的辐向磁场特点：大小相等、方向沿半径，保证安培力大小不变，与线圈位置无关；用左手定则判断安培力方向时，注意磁场方向与电流方向垂直；
（2）易错点：误把辐向磁场当作匀强磁场；左手定则应用时磁感线方向判断错误导致转动方向弄反；误以为线圈转动时安培力大小变化。
二、多项选择题
24． 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（　　）
A．安培力的方向垂直于直导线
B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向
C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关
D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半
【答案】A,B
【知识点】安培力
【解析】【解答】AB、根据左手定则可知，通电直导线在匀强磁场中所受的安培力的方向垂直于电流与磁场确定的平面，即安培力的方向既垂直于直导线，又垂直于磁场的方向，故AB正确；
C、根据
其中，θ为通电直导线和磁场方向的夹角，可知，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，故C错误；
D、根据
可知，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，若BI平行，安培力为零，将直导线从中点折成直角，安培力依然为零；若BI不平行，将直导线从中点折成直角，电流的等效长度为原来的 倍，在安培力变为原来的倍，故D错误。
故答案为：AB。
【分析】通电直导线在匀强磁场中所受的安培力的方向垂直于电流与磁场确定的平面，即安培力的方向既垂直于直导线，又垂直于磁场的方向。安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关。对于曲线导线，需注意判断导线的有效长度。
25．如图所示，重力为G的水平铜棒AC用绝缘丝线悬挂，静止在水平螺线管的正上方，铜棒中通入从A到C方向的恒定电流，螺线管与干电池、开关S串联成一个回路。当开关S闭合后一小段时间内，下列判断正确的（　　）
A．丝线的拉力大于G
B．丝线的拉力小于G
C．从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动
D．从上向下看，铜棒沿顺时针方向转动
【答案】A,C
【知识点】左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】本题考查了安培定则与左手定则的应用，掌握基础知识是解题的前提，认真审题理解题意后应用安培定则与左手定则即可解题。CD．开关S闭合后，画出一条与AC相交的磁感线，设两交点处磁感应强度分别为B和B'，根据安培定则判断，磁感线方向如图所示，
分别将B和B'沿水平方向与竖直方向分解，根据左手定则判断知A端受到垂直纸面向外的安培力，C端受到垂直纸面向内的安培力，S闭合后的一小段时间内，从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动，C正确，D错误；
AB．开关S闭合，铜棒转动后，将受到竖直向下的分安培力，丝线的拉力大于G，故A正确，B错误。
故选AC。
【分析】闭合开关，螺线管产生磁场，应用安培定则判断出通电铜导线所处位置磁场方向，应用左手定则判断出通电铜棒所受安培力方向，然后分析答题。
26．实验室经常使用的电流表是磁电式仪表，其原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱形铁芯，两者之间有可转动的线圈。极靴与圆柱形铁芯间的磁感线（部分）已画出，a、b、c和d为磁场中的四个点，左、右两侧通电导线中的电流方向已标出。下列说法正确的是（　　）
A．极靴与圆柱形铁芯间的磁场是匀强磁场
B．c、d两点的磁感应强度方向相同
C．图示左侧通电导线受到的安培力向上
D．因为磁感线是闭合的，所以有大量磁感线通过圆柱形铁芯
【答案】B,D
【知识点】磁电式电流表
【解析】【解答】 磁电式电流表的工作原理
通电线圈在磁场中受到安培力的作用而发生偏转。线圈偏转的角度越大，被测电流就越大；线圈偏转的方向不同，被测电流的方向不同A．极靴与圆柱间的磁场大小、方向并非总是相同，不是匀强磁场，故A错误；
B．c、d两点的磁感应强度方向相同，故B正确；
C．根据左手定则可知，图示左侧通电导线受到的安培力向下，故C错误；
D．因为磁感线是闭合的，所以有大量磁感线通过圆柱形铁芯，故D正确。
故选BD。
【分析】 根据左手定则判断安培力方向；磁感线是闭合的曲线，磁感线越密集，磁感应强度越大，且磁感应强度具有方向。
三、非选择题
27．“胜哥”把一长20cm的直导线放入永磁体产生的匀强磁场中，使导线和磁场方向垂直，导线中的电流是2.0A，受到的安培力大小是3.6×10-2N 。求：
(1)永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度多大？
(2)将导线从磁场中取走后，永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度为多大？
【答案】(1)解：根据磁感应强度定义式得
(2)解：将导线从磁场中取走后，永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度仍为9×10-2T
【知识点】磁感应强度；安培力
【解析】【分析】（1）直接应用磁感应强度的定义式，结合安培力、电流、导线长度的已知条件，计算磁场的磁感应强度。
（2）依据磁感应强度的磁场属性，明确其与试探导线无关。
28．如题图，平行金属导轨倾斜放置，间距d=0.2m，与水平面夹角θ=30°，导轨上端接有定值电阻R0=2Ω，电源电动势E=3V，内阻r=1Ω。导轨中间整个区域有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=2T。闭合开关后，将一质量为m=0.1kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入电路中的电阻R=2Ω，导体棒处于静止状态。导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）导体棒的电流大小；
（2）斜面对导体棒的摩擦力大小。
【答案】（1）解：由闭合回路欧姆定律：
解得
（2）解：导体棒受到的安培力
导体棒沿斜面方向平衡，则
解得f=0.26N
【知识点】安培力
【解析】【分析】（1） 由闭合回路欧姆定律求解导体棒的电流大小。
（2）物体受力平衡，摩擦力加上安培力等于重力的分力。
29．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器，如图甲为电磁炮工作原理示意图，可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10m，两导轨之间的距离为0.5m。导轨间磁场可认为是方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为1.5T，电流方向如图所示。质量为10kg的炮弹受安培力作用从导轨最右端静止开始做匀加速直线运动，到达最左端离开导轨时的速度大小为2.4×103m/s。整个电磁炮固定在水平面上，忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求：
（1）炮弹在导轨中加速时的加速度大小；
（2）导轨中的电流大小。
【答案】（1）解：设加速度为a
得
（2）解：根据牛顿第二定律得
得
【知识点】安培力的计算
【解析】【分析】（1）利用匀加速直线运动的速度 - 位移公式直接求解加速度。
（2）通过安培力公式与牛顿第二定律联立求解电流。
30．如图所示，宽为L=0.2m的光滑导轨与水平面成a=37°角，处于磁感应强度大小为B=0.6T、方向垂直于导轨面向上的匀强磁场中，导轨上端与电源和电阻箱连接，电源电动势E=3V，内阻。在导轨上水平放置一根金属棒ab，金属棒与导轨接触良好，当电阻箱的电阻调到时，金属棒恰好能静止。忽略金属棒和导轨的电阻，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）回路中电流的大小；
（2）金属棒受到的安培力；
（3）金属杆ab的质量。
【答案】解：（1）由闭合电路的欧姆定律可得
（2）金属棒受到的安培力为
由左手定则可知，安培力方向沿斜面向上；
（3）由于金属棒刚好静止，则有
解得
【知识点】安培力的计算
【解析】【分析】（1）由闭合电路的欧姆定律计算回路中电流的大小；
（2）根据F=BIL计算金属棒受到的安培力；
（3）金属杆恰好能静止，根据平衡条件计算金属杆ab的质量。
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物理选择性必修二1.1 磁场对通电导线的作用力同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．下列用来定量描述磁场强弱和方向的是（　　）
A．磁感应强度 B．磁通量 C．安培力 D．磁感线
2．“胜哥”在匀强磁场中某处点放一根长度，通电电流的直导线，调整直导线放置的方向，测得它受到的最大磁场力，现将该通电导线从磁场中撤走，则处的磁感应强度大小为（　　）
A．零 B． C． D．
3．小科通过视频号“胜哥课程”观看了相关物理视频后，对磁感应强度有了深刻的理解。下列说法正确的是（　　）
磁感应强度是矢量，它的方向与通电导线在磁场中受力方向相同
磁感应强度单位是，
磁通量大小等于穿过磁场中单位面积的磁感线条数
磁通量单位是，。
A．只有 B．只有 C．只有 D．只有
4．随着科技的发展，电动汽车的进步最为引人注目。图中与磁现象有关的四个实验，与电动机的原理最为相似的是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
5．某空间中存在磁场，一电流元放在某点受到的最大磁场力为。下列说法正确的是（　　）
A．该点处的磁感应强度大小为
B．该点处的磁感应强度方向与的方向相同
C．如果电流元的电流增大，该点处的磁感应强度也增大
D．如果撤去电流元，该点处的磁感应强度变为零
6．如图所示为“胜哥”自制海洋电磁船的俯视图，MN、PQ为固定在船上的竖直平行金属板，直流电源接在M、P之间，船上装有产生强磁场的装置，可在两平行金属板间海水中的虚线框内产生强磁场。闭合开关S后，电流通过海水从N流向Q，若船受到海水的反冲向左运动，虚线框中的磁场方向应该（　　）
A．竖直向下 B．竖直向上 C．水平向左 D．水平向右
7．如图所示，“胜哥”用绝缘细线将一根长为的直导体棒水平悬挂在磁感应强度为的匀强磁场中，导体棒与磁场方向垂直。当导体棒通有、由流向的电流时，其所受安培力的大小和方向分别是（　　）
A．，竖直向上 B．，竖直向下
C．，竖直向上 D．，竖直向下
8．线圈固定在匀强磁场中，其平面与磁场方向、纸面平行。当线圈通有如图所示的电流时，关于边和边所受安培力和的方向，下列判断正确的是（不考虑线圈中电流产生的磁场）（　　）
A．、都垂直于纸面向外
B．、都垂直于纸面向里
C．垂直于纸面向外，垂直于纸面向里
D．垂直于纸面向里，垂直于纸面向外
9．有一个轻质柔软的金属弹簧，全长为l0，如图所示。当通入电流I后，弹簧的长度为l，则l与l0的关系为（　　）
A． B． C． D．无法判断
10．一通有水平向右电流的直导线，置于如图所示的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直。现让直导线绕其端点O垂直纸面向内旋转60°，则直导线所受安培力（　　）
A．大小、方向均变化 B．大小、方向均不变
C．大小变化、方向不变 D．大小不变、方向变化
11．如图所示，水平长直软导线两端固定，小磁针在软导线下方与导线平行，给软导线通入从到的恒定电流，看到的现象是（　　）
A．软导线最终向上弯曲
B．软导线沿水平方向向纸面外弯曲
C．小磁铁保持静止不动
D．俯视看，小磁针沿顺时针方向转动一定角度
12．如图，竖直平面内通有电流的正三角形金属线框，悬挂在两根相同的绝缘轻质弹簧下端，线框静止时，弹簧处于原长状态，线框有部分处在虚线框内的匀强磁场中，则虚线框内磁场方向可能为（　　）
A．沿纸面竖直向上 B．沿纸面竖直向下
C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里
13．如图所示，长直导线与矩形线框同处于光滑水平面上，长直导线固定，线框可以在桌面上自由滑动，当通以图中所示电流时，矩形线框的运动情况是（　　）
A．靠近通电直导线 B．远离通电直导线
C．保持静止不动 D．顺时针转动
14．下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　）
A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B．乙图表明条形磁铁的磁感线从极出发，到极终止
C．丙图中导线通电后，其产生磁场的磁感应强度方向符合物理事实
D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针极向纸面内旋转符合物理事实
15．安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为 △L1和 △L2、电流大小分别为I1和I2 的平行直导线间距为r 时，相互作用力的大小可以表示为 。比例系数k 的单位是（　　）
A． kg m/(s2 A) B． kg m/(s2 A2) C．kg m2/(s3 A) D．kg m2/(s3 A3)
16．下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　）
A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B．乙图表明条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
C．丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实
D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针N极向纸面内旋转符合物理事实
17．在匀强磁场中放置一条直导线，导线方向与磁场方向垂直。在导线中通入电流，分别测出电流I、导线长度l及所受安培力F。增大电流和导线长度后，再次进行测量。在下列描述各物理量关系的图像中，A、B各表示一组测量数据，四幅图中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
18．如图所示，长为3L的直导线折成边长分别为、直角导线，置于与其所在平面相平行的匀强磁场中，磁感应强度为B。当导线中通以大小为I、方向如图的电流时，该通电导线受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．
19．如图甲所示为磁电式电流表的结构图。磁电式电流表最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极间的线圈，两极间装有极靴，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，螺旋弹簧反抗线圈的转动。某时刻当线圈左边导线a电流方向为垂直纸面向里时，它受到的安培力如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时导线a所处的磁场方向为水平向右
B．圆柱内磁感线全部穿过圆心
C．线圈中通入恒定的电流并转过一个小角度，导线受到的安培力不变
D．不管线圈转到什么位置，导线所受的安培力总是与线圈平面垂直
20．如图为磁电式电流表的结构图，其由磁体和放在磁体两极之间的线圈构成，线圈缠绕在铝框上。极靴和中间圆柱形软铁间存在磁场。当线圈中有恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的共同作用下最终稳定。下列说法正确的是（　　）
A．线圈转动过程中受到的安培力方向不变
B．增加线圈匝数，可增加测量的灵敏度
C．在线圈中通入如图所示的电流，线圈将逆时针旋转
D．为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场
21．如图所示，为高中物理实验室常用的磁电式电流表的内部结构，基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，其物理原理就是通电线圈因受安培力而转动。电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。关于磁电式电流表，下列说法正确的是（　　）
A．铁质圆柱内部磁感应强度为零
B．线圈的磁通量始终为零
C．线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈转动
D．电流不为零，线圈停止转动后不再受到安培力
22． 如图甲为磁电式微安表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等，则（　　）
A．线圈将逆时针转动
B．a、b两边受安培力相同
C．线圈平面总与磁场方向垂直
D．在运输时要用导体把两接线柱连在一起
23．如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则下列选项正确的是（　　）
A．该磁场为匀强磁场
B．线圈将逆时针转动
C．线圈转动过程中受到的安培力逐渐变大
D．图示位置线圈a边受安培力方向竖直向上
二、多项选择题
24． 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（　　）
A．安培力的方向垂直于直导线
B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向
C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关
D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半
25．如图所示，重力为G的水平铜棒AC用绝缘丝线悬挂，静止在水平螺线管的正上方，铜棒中通入从A到C方向的恒定电流，螺线管与干电池、开关S串联成一个回路。当开关S闭合后一小段时间内，下列判断正确的（　　）
A．丝线的拉力大于G
B．丝线的拉力小于G
C．从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动
D．从上向下看，铜棒沿顺时针方向转动
26．实验室经常使用的电流表是磁电式仪表，其原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱形铁芯，两者之间有可转动的线圈。极靴与圆柱形铁芯间的磁感线（部分）已画出，a、b、c和d为磁场中的四个点，左、右两侧通电导线中的电流方向已标出。下列说法正确的是（　　）
A．极靴与圆柱形铁芯间的磁场是匀强磁场
B．c、d两点的磁感应强度方向相同
C．图示左侧通电导线受到的安培力向上
D．因为磁感线是闭合的，所以有大量磁感线通过圆柱形铁芯
三、非选择题
27．“胜哥”把一长20cm的直导线放入永磁体产生的匀强磁场中，使导线和磁场方向垂直，导线中的电流是2.0A，受到的安培力大小是3.6×10-2N 。求：
(1)永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度多大？
(2)将导线从磁场中取走后，永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度为多大？
28．如题图，平行金属导轨倾斜放置，间距d=0.2m，与水平面夹角θ=30°，导轨上端接有定值电阻R0=2Ω，电源电动势E=3V，内阻r=1Ω。导轨中间整个区域有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=2T。闭合开关后，将一质量为m=0.1kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入电路中的电阻R=2Ω，导体棒处于静止状态。导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）导体棒的电流大小；
（2）斜面对导体棒的摩擦力大小。
29．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器，如图甲为电磁炮工作原理示意图，可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10m，两导轨之间的距离为0.5m。导轨间磁场可认为是方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为1.5T，电流方向如图所示。质量为10kg的炮弹受安培力作用从导轨最右端静止开始做匀加速直线运动，到达最左端离开导轨时的速度大小为2.4×103m/s。整个电磁炮固定在水平面上，忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求：
（1）炮弹在导轨中加速时的加速度大小；
（2）导轨中的电流大小。
30．如图所示，宽为L=0.2m的光滑导轨与水平面成a=37°角，处于磁感应强度大小为B=0.6T、方向垂直于导轨面向上的匀强磁场中，导轨上端与电源和电阻箱连接，电源电动势E=3V，内阻。在导轨上水平放置一根金属棒ab，金属棒与导轨接触良好，当电阻箱的电阻调到时，金属棒恰好能静止。忽略金属棒和导轨的电阻，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）回路中电流的大小；
（2）金属棒受到的安培力；
（3）金属杆ab的质量。
答案解析部分
1．【答案】A
2．【答案】D
3．【答案】A
4．【答案】B
5．【答案】A
6．【答案】A
7．【答案】C
8．【答案】C
9．【答案】B
10．【答案】C
11．【答案】D
12．【答案】D
13．【答案】A
14．【答案】A
15．【答案】B
16．【答案】C
17．【答案】C
18．【答案】D
19．【答案】D
20．【答案】B
21．【答案】C
22．【答案】D
23．【答案】B
24．【答案】A,B
25．【答案】A,C
26．【答案】B,D
27．【答案】(1)解：根据磁感应强度定义式得
(2)解：将导线从磁场中取走后，永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度仍为9×10-2T
28．【答案】（1）解：由闭合回路欧姆定律：
解得
（2）解：导体棒受到的安培力
导体棒沿斜面方向平衡，则
解得f=0.26N
29．【答案】（1）解：设加速度为a
得
（2）解：根据牛顿第二定律得
得
30．【答案】解：（1）由闭合电路的欧姆定律可得
（2）金属棒受到的安培力为
由左手定则可知，安培力方向沿斜面向上；
（3）由于金属棒刚好静止，则有
解得
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