高中物理教科版选修1-1题组训练-2.2-磁场对通电导线的作用力.docx

第2讲　磁场对通电导线的作用力

(时间：60分钟)
题组一、对磁感应强度的理解
1．(单选)关于磁感应强度，下列说法中正确的是
(　　)
A．由B＝可知，B与F成正比、与IL成反比
B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，假如将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零
C．通电导线所受安培力不为零的地方肯定存在磁场，通电导线不受安培力的地方肯定不存在磁场
D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身打算，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关
答案　D
解析　磁感应强度B＝只是定义式，而不是打算式，磁感应强度B是由磁场本身打算的，与有无导体放入其中无关，故A、B选项均错；另外，当导线平行于磁场方向放入时，通电导体所受到的安培力为零，而此处的B≠0，C项忽视了这一点，因而是错误的．
2．(多选)下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是
(　　)
A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向
B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是该处磁感应强度的方向
D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
答案　BD
解析　小磁针N极受力的方向就是该处磁感应强度的方向，而通电导线受力的方向总是和磁感应强度的方向垂直．磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向．故正确答案为B、D.
题组二、对磁通量的理解
3．(单选)如图2－2－5所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，磁铁轴线与两圆环的圆心重合，Ra<Rb，则穿过两环面的磁场方向及穿过两环的磁通量Φa和Φb的大小关系为
(　　)

图2－2－5
A．均向上，Φa>Φb
B．均向下，Φa<Φb
C．均向上，Φa＝Φb
D．方向均向下，无法比较大小
答案　A
解析　穿过a、b两个环面的磁感线均有方向相反的两部分，一部分是磁体内部的磁感线，方向向上从S极指向N极，两线圈中这部分磁通量是相同的；另一部分是磁体外部的磁感线，从N极指向S极，b线圈中的这部分磁感线的条数要多于a线圈中的磁感线；穿过两线圈的向上(内部)的磁感线远多于向下(外部)的磁感线，两部分磁感线抵消后，剩余的磁感线向上且a线圈中的磁感线的条数多．
4．(单选)磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”．在图2－2－6所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0.下列推断正确的是
(　　)

图2－2－6
A．Φ1最大 B．Φ2最大
C．Φ3最大 D．Φ1、Φ2、Φ3相等
答案　A
解析　磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少，从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多，穿过S3的磁感线条数最少．
5．一个面积是40 cm2的导线框，垂直地放在匀强磁场中，穿过它的磁通量为 0.8 Wb，则匀强磁场的磁感应强度多大？若放入一个面积为100 cm2的导线框于该磁场中，并使线框的平面与磁场方向成30°角，则穿过该线框的磁通量多大？
答案　200 T　1 Wb
解析　由Φ＝BS，所以B＝＝T＝0.2×103 T＝200 T，若放入一与磁场方向成30°角的平面，Φ＝BS′·sin 30°，所以Φ＝200×100×10－4×Wb＝1 Wb.
题组三、安培力的大小和方向
6．(单选)(2021·北京市夏季会考练习)把长0.10 m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．已知磁场的磁感应强度的大小为5.0×10－3 T，当导线中通过的电流为3.0 A时，该直导线受到的安培力的大小是
(　　)
A．3.0×10－3N B．2.5×10－3N
C．2.0×10－3N D．1.5×10－3N
答案　D
解析　导线受到的安培力的大小F＝BIL＝5.0×10－3×3.0×0.10 N＝1.5× 10－3 N.
7．(单选)(2022·12月河北省学业水平考试)在匀强磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直．下面四幅图象描绘了导线所受安培力大小F与通过导线电流I的关系．其中正确的是
(　　)

答案　C
解析　由F＝BIL可知，在匀强磁场中F与I成正比，选项C正确．
8．(单选)如图2－2－7所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面对里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线abcd所受到的磁场的作用力的合力
(　　)

图2－2－7
A．方向沿纸面对上，大小为(＋1)BIL
B．方向沿纸面对上，大小为(－1)BIL
C．方向沿纸面对下，大小为(＋1)BIL
D．方向沿纸面对下，大小为(－1)BIL
答案　A
解析　本题考查安培力的大小与方向的推断．该导线可以用a和d之间的直导线长为(＋1)L来等效代替，依据F＝BIL，可知大小为(＋1)BIL，方向依据左手定则推断，A正确．
9．(2011·四川省学业水平考试)把一根长l＝0.1 m的直导线MN垂直磁感线方向放入匀强磁场中，如图2－2－8所示．当导线中通以I1＝2 A的电流时，导线受到的安培力大小为F1＝1.0×10－2 N，求

图2－2－8
(1)在图中画出导线MN所受的安培力F1的方向；
(2)该磁场的磁感应强度B为多大？
(3)若该导线中通以I2＝3 A的电流，则此时导线所受安培力F2的大小是多少？
答案　(1)

(2)0.05 T　(3)1.5×10－2 N
解析　(1)依据左手定则可知安培力F1的方向竖直向上，如图所示.

(2)磁感应强度B＝＝T＝0.05 T.
(3)当导线中的电流I2＝3 A时，导线受到的安培力
F2＝BI2l＝0.05×3×0.1 N＝1.5×10－2 N.
题组四、安培力的综合应用
10. (2021·浙江省学业水平考试样卷)如图2－2－9所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆MN，处在与其垂直的水平匀强磁场中．金属细杆的长度为1 m，质量为8.9×10－3 kg.当金属细杆中通以0.89 A的电流时，两绝缘细线上的拉力均恰好为零．忽视与金属细杆连接细导线的影响．求：

图2－2－9
(1)金属细杆所受安培力的方向；
(2)金属细杆中电流的方向；
(3)匀强磁场的磁感应强度大小．
答案　(1)竖直向上　(2)从N到M　(3)0.1 T
解析　 (1)安培力方向竖直向上．
(2)电流方向从N流向M或向左．
(3)依据F＝BIL①
F＝mg②
得到B＝＝0.1 T.