2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第二冊）1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力（解析版）

1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力

課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

物理觀念：通過類比電場對電荷的作用力和磁場對通電導(dǎo)線的作用力建立場

的物質(zhì)觀和相互用觀。

1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識安培力?？茖W(xué)思維：經(jīng)歷得出安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流三者方向關(guān)系的過程，體會

2.能判斷安培力的方向，歸納推理的方法。經(jīng)歷般情況下安培力表達(dá)式的得出過程，體會矢量分析的

會計算安培力的大小。方法。

3.了解安培力在生產(chǎn)生活科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識安培力的方向及大小，了解安培力在生產(chǎn)生活中的

中的應(yīng)用。運(yùn)用，會用左手定則判斷安培力的方向。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：觀察磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，知道磁電式電流表的工作原理，

體會物理知識與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：

一、安培力的方向

1．安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受的力。

2．左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌

心垂直進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。

3．安培力方向、磁場方向、電流方向的關(guān)系：F⊥B、F⊥I，即F垂直于B和I所決定的平面。

二、安培力的大小

1.垂直于磁場的方向放置的長為的通電導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為時，所受安培力為。

2.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度?的方向與電流方向?成角時，公式?。?=???

三、磁電式電流表???=???sin?

1．構(gòu)造：最基本的組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的線圈。

2．原理

(1)通電線圈在磁場中受安培力發(fā)生轉(zhuǎn)動。螺旋彈簧變形，以反抗線圈的轉(zhuǎn)動。

(2)線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測電流就越大，所以根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以判斷通過電流的大??；

電流方向改變時，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向。

3．特點(diǎn)：表盤刻度均勻。

4．優(yōu)、缺點(diǎn)

(1)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測出很弱的電流。

(2)缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱。

【題型一】安培力的方向

1.安培力的方向既垂直于電流的方向，又垂直于磁場的方向。即安培力的方向垂直于電流跟磁場決定

的平面，所以判斷安培力的方向時，首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一

條直線上，再根據(jù)左手定則判斷安培力的具體方向。

2．電流方向和磁場方向之間沒有因果關(guān)系，這兩個方向的關(guān)系是不確定的。這兩個方向共同決定了安

培力的方向，所以，已知電流方向和磁場方向時，安培力的方向是唯一確定的，但已知安培力和磁場方向

時，電流方向不確定。

3．與磁場力相比，電場力是縱向力，其方向總是與電場方向平行，而磁場力是橫向力，其方向總是與

磁場方向垂直。

【典型例題1】長直導(dǎo)線MN和L型金屬棒處于同一平面內(nèi)，L型金屬棒的AB段和BC段長度相等且互相

垂直，通以如圖所示方向的電流，則L型金屬棒受到安培力的方向可能正確的是（）

A．沿F1方向

B．沿F2方向

C．沿F3方向

D．沿F4方向

【答案】A

【解析】根據(jù)右手定則可知，長直導(dǎo)線MN在L型金屬棒所在處的磁場方向向里，根據(jù)左手定則可知，AB

段受到的安培力FAB豎直向上，BC段受到的安培力FBC水平向右，由于離長直導(dǎo)線MN越近的地方磁感應(yīng)強(qiáng)

度越大，則有

FABFBC

根據(jù)平行四邊形定則可知，F(xiàn)AB與FBC的合力方向可能沿F1方向。

故選A。

【典型例題2】物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)研究通電直導(dǎo)線在磁場中受力情況的小實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示，臺秤上放

一光滑平板，其左邊固定一輕質(zhì)擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1；現(xiàn)

在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通入方向垂直紙面向里的電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則

以下說法正確的是（）

A．彈簧長度將變長

B．彈簧長度將不會變化

C．F1<F2

D．F2<F1

【答案】D

【解析】CD．如圖甲所示

導(dǎo)體棒處的磁場方向指向右上方，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒受到的安培力方向垂直于磁場方向指向右下

方，根據(jù)牛頓第三定律，對條形磁鐵受力分析，如圖乙所示，條形磁鐵對臺秤的壓力減小，則

F1F2

故C錯誤，D正確；

AB．在水平方向上，由于F?有向左的分量，則磁鐵壓縮彈簧，所以彈簧長度變短，故AB錯誤。

故選D。

【對點(diǎn)訓(xùn)練1】如圖是兩個有趣的實(shí)驗(yàn)，第一個實(shí)驗(yàn)叫“旋轉(zhuǎn)的液體”，在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，

沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，把它們分別與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，例如鹽水，

如果把玻璃皿放在磁場中，液體就會旋轉(zhuǎn)起來，見圖甲。第二個實(shí)驗(yàn)叫“振動的彈簧”，把一根柔軟的彈簧懸

掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，通電后，發(fā)現(xiàn)彈簧不斷上下振動，見圖乙。下列說法正確的

是（）

A．圖甲中，如果從上往下看，液體旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r針

B．圖甲中，如果改變電流的方向，液體的旋轉(zhuǎn)方向不變

C．圖乙中，如果將水銀換成純凈水，依然可以觀察到彈簧不斷上下振動

D．圖乙中，如果改變電流的方向，將觀察不到彈簧不斷上下振動

【答案】A

【解析】A．根據(jù)圖甲中電源的正負(fù)極判斷在液體中形成的電流方向?yàn)檎龢O導(dǎo)線指向負(fù)極導(dǎo)線，磁場方向從

下向上，根據(jù)左手定則可知，從上往下看，液體沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，故A正確；

B．如果改變電源的正負(fù)極，液體中電流的方向反向，磁場方向不變，則安培力方向改變，則液體的旋轉(zhuǎn)方

向改變，故B錯誤；

C．圖乙中給裝置通電，彈簧中每一圈的電流方向相同，因?yàn)橥螂娏飨嗷ノ?，所以彈簧縮短，脫離水銀

液面，彈簧中無電流，再次落下與水銀接觸，從而使彈簧上下振動；純凈水不導(dǎo)電，所以接通電源后，彈

簧中無電流，不會上下振動，故C錯誤；

D．如果改變電流的方向，根據(jù)C選項(xiàng)分析可知依然可以觀察到彈簧不斷上下振動，故D錯誤。

故選A。

【對點(diǎn)訓(xùn)練2】如圖，一個薄圓盤和通電直導(dǎo)線處在同一平面內(nèi)，圓盤上帶有均勻的負(fù)電荷，導(dǎo)線中電流方

向如圖中所示。當(dāng)圓盤繞著圓心O順時針勻速轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線受到的安培力方向?yàn)椋ǎ?/p>

A．水平向左B．水平向右

C．垂直紙面向外D．垂直紙面向內(nèi)

【答案】A

【解析】

帶負(fù)電荷的圓盤順時針轉(zhuǎn)動，圓盤產(chǎn)生的電流為逆時針方向，由右手螺旋定則知此電流在通電直導(dǎo)線處產(chǎn)

生的磁場方向垂直紙面向里；再利用左手定則，通電直導(dǎo)線受到的安培力水平向左。

故選A。

【題型二】安培力的大小

1．對安培力F＝ILBsinθ的理解

(1)θ是B與I的夾角，當(dāng)B與I垂直，即sin90°＝1時，F(xiàn)＝ILB。

(2)B對放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響。

(3)L是有效長度，勻強(qiáng)磁場中彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長度(如圖)；相應(yīng)的電流

沿L由始端流向末端。

2．F＝ILBsinθ的適用條件：導(dǎo)線所處的磁場應(yīng)為勻強(qiáng)磁場；在非勻強(qiáng)磁場中，公式僅適用于很短的通

電導(dǎo)線。

3．電荷在電場中一定會受到電場力作用，但是電流在磁場中不一定受安培力作用，當(dāng)電流方向與磁場

方向平行時，電流不受安培力作用。

【典型例題3】

仔細(xì)觀察圖片，回答下列問題：

（1）根據(jù)必修課的學(xué)習(xí)，垂直于磁場B的方向放置的長為l的一段導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，它所受的

安培力是多大？

（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與通電導(dǎo)線的方向平行時，導(dǎo)線受力為0。那么圖甲中長為l的一

段導(dǎo)線所受安培力是多大？

（3）圖乙中設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電流大小為I，ABBCl，試求解整個導(dǎo)線ABC所受安培力。

（4）將（3）的結(jié)果與公式FBIl對比，可以得到什么結(jié)論？

【答案】（1）BIl；（2）BIlsin；（3）2BIl，方向垂直于AC向上；（4）見解析

【解析】（1）垂直于磁場B的方向放置的長為l的一段導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，它所受的安培力大小為

FBIl

（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與通電導(dǎo)線的方向平行時，導(dǎo)線受力為0。則圖甲中長為l的一段

導(dǎo)線所受安培力大小

FBIlBIlsin

（3）圖乙中設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電流大小為I，ABBCl，導(dǎo)線AB所受安培力方向垂直導(dǎo)線AB向右，

大小為

FABBIl

導(dǎo)線BC所受安培力方向垂直導(dǎo)線BC向上，大小為

FBCBIl

則整個導(dǎo)線ABC所受安培力大小為

22

FFABFBC2BIl

方向垂直于AC向上；

（4）將（3）的結(jié)果與公式FBIl對比可知，將ABC導(dǎo)線等效成沿虛線的導(dǎo)線AC（電流從A到C），導(dǎo)

線AC受到的安培力大小、方向與ABC導(dǎo)線受到的安培力大小、方向相同。

【典型例題4】由均勻的電阻絲制成的半徑為r的圓形導(dǎo)線框，存在導(dǎo)線框平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小為B，將P、Q兩點(diǎn)接入如圖示的電壓恒定的電源兩端，通電時電流表示數(shù)為I，則線框所受安培力

大小為（）

23

A．BIrB．BIrC．2BIrD．BIr

24

【答案】C

【解析】由圖可知圓形導(dǎo)線框的大圓弧部分與小圓弧部分并聯(lián)，兩端圓弧受安培力的等效長度相等，即

L2r

電流表示數(shù)為I，由于大圓弧部分的電阻是小圓弧部分電阻的3倍，根據(jù)電路串并聯(lián)規(guī)律可得大圓弧部分與

小圓弧部分的電流大小分別為

I

I

大4

3I

I小

4

故線框所受安培力大小為

F安BI大LBI小L2BIr

故選C。

【對點(diǎn)訓(xùn)練3】

如圖所示，金屬桿ab的質(zhì)量為m，長為l，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向

與導(dǎo)軌平面為角斜向上，結(jié)果ab靜止于水平導(dǎo)軌上。下列說法正確的是（）

A．金屬桿ab所受安培力大小為F安BIlsin

B．金屬桿ab所受安培力水平向左

C．金屬桿受ab到的摩擦力fBIlsin，方向水平向左

D．金屬桿對導(dǎo)軌的壓力大小為NmgBIlcos

【答案】D

【解析】A．金屬桿ab所受安培力大小為

F安BIl

A錯誤。

B．根據(jù)左手定則，安培力方向垂直B、I構(gòu)成的平面，斜向左上方；B錯誤。

C．金屬桿ab受到的摩擦力

fBIlsin

方向水平向右；C錯誤。

D．根據(jù)受力平衡，金屬桿對導(dǎo)軌的壓力大小為

NmgBIlcos

D正確。

故選D。

【對點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖所示，粗細(xì)均勻的正六邊形線框abcdef由相同材質(zhì)的導(dǎo)體棒連接而成，頂點(diǎn)a、b用導(dǎo)

線與直流電源相連接，正六邊形abcdef處在垂直于框面的勻強(qiáng)磁場中，若ab直棒受到的安培力大小為5N，

則整個六邊形線框受到的安培力大小為（）

A．4NB．5NC．6ND．10N

【答案】C

16

【解析】設(shè)通過ab直棒的電流為I，則通過另外5條邊的電流為I，總電流為I，由題意可知ab直棒受

55

到的安培力大小為5N，即

BIL5N

則整個六邊形線框受到的安培力大小為

6

FBIL6N

5

故選C。

【題型三】電流天平

如圖所示為電流天平，可以測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.它的右臂掛著矩形線圈，線圈匝數(shù)為n，b段

導(dǎo)線長為l，導(dǎo)線a、b、c段處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈沒有通電時，天平

處于平衡狀態(tài)。當(dāng)線圈中通入電流I時，在右盤加質(zhì)量為m的砝碼可使天平重新平衡。

根據(jù)左手定則可知線圈中受到的安培力方向豎直向上。

mg

根據(jù)題意可知：nBILmg解得B。

nIl

電流天平作用：可以測量勻強(qiáng)磁場的方向和大小。

【典型例題5】利用如圖所示的電流天平，可以測量勻強(qiáng)磁場中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。它的右臂掛著等腰梯形線

圈，匝數(shù)為n，上下底邊水平且ab長為l，cd長為2l，線圈一半的高度處于方框內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)

強(qiáng)度方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通入電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡；當(dāng)線圈中通入大小不變、方

向相反的電流I時，在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，兩臂再次達(dá)到新的平衡，重力加速度為g。則方框內(nèi)

磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）

mgmgmg3mg

A．B．C．D．

3IlnIl3nIl2nIl

【答案】C

3l

【解析】線圈一半處于勻強(qiáng)磁場中，則有效長度為，安培力大小為

2

3l

FnBI

2

電流反向時，需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，說明原來的安培力方向向上，當(dāng)電流反向，安培力變?yōu)?/p>

向下時，再次平衡，說明安培力等于mg的一半，即

3lmg

nBI

22

得

mg

B

3nIl

故選C。

【典型例題6】（多選）如圖所示為電流天平，可用來測量勻強(qiáng)磁場中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線

圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為L，處于虛線方框的被測勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈

中通過如圖所示的電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增

加質(zhì)量為m的砝碼，才能使天平再次平衡。重力加速度為g。下列說法正確的是（）

mgmg

A．測得的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．測得的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

2IL2nIL

C．被測勻強(qiáng)磁場方向垂直線圈平面向里D．被測勻強(qiáng)磁場方向垂直線圈平面向外

【答案】BC

【解析】CD．電流反向后，需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，則電流反向后線圈所受安培力豎直向下，

根據(jù)左手定則可知，被測勻強(qiáng)磁場方向垂直線圈平面向里，故C正確，D錯誤。

AB．對電流天平，電流方向改變前

m左gm右gnIBL

電流方向改變后

m左gmgm右gnIBL

聯(lián)立解得測得的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

mg

B

2nIL

故A錯誤，B正確；

故選BC。

【對點(diǎn)訓(xùn)練5】如圖為電流天平，可以用來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)

為n，線圈的水平邊長為l，線圈一部分處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于線圈平面向里。

當(dāng)線圈中通有電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。

(1)達(dá)到平衡時線圈所受安培力大小為F（用字母n、l、B、I表示）。

(2)達(dá)到平衡后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達(dá)到平衡，

此時線圈所受安培力方向（填“向上”或“向下”）。

(3)當(dāng)n9，l10.0cm，I0.10A，m8.78g，重力加速度大小取g10m/s2時，根據(jù)上述條件得磁感應(yīng)

強(qiáng)度大小為BT（保留2位有效數(shù)字）。

【答案】(1)nBIl(2)向下(3)0.49

【解析】（1）線圈所受安培力大小為

FnBIl

（2）根據(jù)左手定則，此時安培力的方向向下。

（3）電流反向，大小不變，則安培力變化了2nBIl，根據(jù)平衡關(guān)系有

2nBIlmg

解得

B0.49T

【對點(diǎn)訓(xùn)練6】

如圖所示為某科技小組設(shè)計的等臂“電流天平”，其左臂掛一質(zhì)量為m1的空飲料瓶作為掛盤，右臂掛一質(zhì)量

為m2的矩形線圈，其下半部分處于方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)線圈中通有大小為I、沿順時

5

針方向的電流時，“電流天平”平衡。在掛盤內(nèi)放入100粒米泉大米后，當(dāng)線圈中通有大小為I、仍沿順時

4

針方向的電流時，“電流天平”再次平衡。已知矩形線圈的水平邊長為L，重力加速度大小為g。

（1）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；

（2）若m140g，m230g，求一粒米泉大米的平均質(zhì)量m。

(mm)g

【答案】（1）B12；（2）m=0.025g

IL

【解析】（1）設(shè)當(dāng)線圈中電流為I時所受安培力為F安，由杠桿平衡條件得

m1gm2gF安

F安BIL

解得

(mm)g

B12

IL

5

（2）設(shè)線圈中電流為I時所受安培力為F安，同理得

4

m1g100mgm2gF安

5

FBIL

安4

解得

m=0.025g

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1．下列選項(xiàng)中正確標(biāo)明了通電導(dǎo)線所受安培力F方向的是（）

A．B．

C．D．

【答案】C

【解析】A．由左手定則得：伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向外穿過手心，則手心朝里．四指

指向電流方向，拇指指向?yàn)橥妼?dǎo)線所受安培力方向應(yīng)該為豎直向下，故A錯誤；

B．由左手定則得：電流方向與磁場方向平行，此時通電導(dǎo)線不受安培力，B錯誤；

C．由左手定則得：伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向右穿過手心，則手心朝左．四指指向電流

方向：向外，拇指指向安培力方向：向上，故C正確；

D．由左手定則得：伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向上穿過手心，則手心朝下．四指指向電流

方向：向里，拇指指向安培力方向：水平向右，D錯誤。

故選C。

2．如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，直角三角形導(dǎo)線框abc通以恒定電流I，放置在磁場中。已知

ab邊長為l，與磁場方向平行；bc邊長為2l，與磁場方向垂直。下列說法正確的是（）

A．a(chǎn)b邊所受安培力大小為BIl

B．bc邊所受安培力大小為BIl

C．ca邊所受安培力大小為5BIl

D．整個導(dǎo)線框所受安培力為0

【答案】D

【解析】A．導(dǎo)線的ab邊與磁場平行，不受安培力的作用，故A錯誤；

B．導(dǎo)線的bc邊與磁場垂直，受到的安培力大小為

Fbc2BIl

故B錯誤；

C．導(dǎo)線ac與磁場垂直的有效長度是2l，則導(dǎo)線受到的安培力大小為

Fca2BIl

故C錯誤；

D．由左手定則可知導(dǎo)線的bc邊受到的安培力方向與導(dǎo)線ac邊受到的安培力方向相反，整個導(dǎo)線框所受安

培力為0，故D正確。

故選D。

3．如圖所示，金屬棒ab的質(zhì)量為m，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向

先是與導(dǎo)軌平面夾角為斜向右上方，后變?yōu)榕c原方向垂直斜向左上方，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，

42

ab始終靜止在寬為L的水平導(dǎo)軌上。下列說法正確的是（）

A．磁場方向改變前，金屬棒受到的安培力大小為BILsin

B．磁場方向改變前后金屬棒受到的摩擦力方向發(fā)生了改變

C．磁場方向改變前后金屬棒受到的摩擦力大小發(fā)生了改變

D．磁場方向改變后，金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將減小

【答案】C

【解析】A．磁場方向改變前，對金屬桿做受力分析，如圖所示

由于磁場方向垂直于電流，金屬桿受到的安培力的大小為FABIL。A錯誤；

BCD．磁場方向改變前，水平方向，由平衡條件得

f1BIlsin

豎直方向，由平衡條件得

N1mgBIlcos

由牛頓第三定律得金屬桿對導(dǎo)軌壓力大小

'

N1N1mgBIlcos

磁感應(yīng)強(qiáng)度B改為與原方向垂直斜向左上方，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，受力分析如圖所示

由于磁場仍垂直于電流，且大小不變，所以安培力大小不變，方向變?yōu)榕c水平夾角θ斜向左下方，根據(jù)平衡

條件知

f2BILcos，N2mgBILsin

由可知：金屬棒受到的摩擦力方向不變，大小變小，結(jié)合牛頓第三定律知金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將

42

增大。

故選C。

4．把一根通電的硬直導(dǎo)線ab放在磁場中，導(dǎo)線中的電流方向由b到a，如圖所示，導(dǎo)線可以在空中自由移

動和轉(zhuǎn)動，俯視看，導(dǎo)線在安培力的作用下先順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過一個小角度后，接著邊轉(zhuǎn)動邊向下移動，

則虛線框內(nèi)的場源可能是（）

A．B．

C．D．

【答案】A

【解析】由左手定則，結(jié)合通電導(dǎo)線左半部分受到安培力方向垂直紙面向里，右半部分安培力方向垂直向

紙面向外，導(dǎo)致通電導(dǎo)線從上向下（俯視）看順時針轉(zhuǎn)動，同時向下移動，可知磁感線方向是從右向左，

如圖所示；

A．若為條形磁鐵，左端為N極，故A正確；

B．若為馬蹄形磁鐵，左端為N極，故B錯誤；

C．若為通電螺線管，電流的方向左端應(yīng)該是向下，故C錯誤；

D．若為直線電流，電流的方向垂直紙面向里，故D錯誤。

故選A。

5．如圖所示，在等腰直角三角形ABC的頂點(diǎn)上固定三根互相平行的長直導(dǎo)線A、B、C，三導(dǎo)線中通入的

電流大小相等，其中導(dǎo)線A、C中的電流方向垂直紙面向外，導(dǎo)線B中的電流方向垂直紙面向里，O為BC

邊的中點(diǎn)。則（）

A．導(dǎo)線A、C之間相互排斥

B．導(dǎo)線B、C對導(dǎo)線A的合力方向平行于BC向左

C．導(dǎo)線B在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于BC向下

D．三根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行于BC向右

【答案】C

【解析】A．根據(jù)安培定則可以確定電流的磁場方向，根據(jù)左手定則可以確定安培力的方向，可知同向電流

相互吸引，反向電流相互排斥，則導(dǎo)線A、C之間相互吸引，故A錯誤；

B．根據(jù)上述可知，B對A是斥力，C對A是引力，由于電流大小相等，A到B、C的間距相等，可知，B

對A的安培力與C對A的安培力大小相等，根據(jù)對稱性，結(jié)合矢量疊加可知，導(dǎo)線B、C對導(dǎo)線A的合力

方向平行于BC向右，故B錯誤；

C．根據(jù)安培定則可知，導(dǎo)線B在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于BC向下，故C正確；

D．導(dǎo)線C在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于BC向下，導(dǎo)線A在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

方向平行于BC向右，導(dǎo)線B在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于BC向下，根據(jù)矢量疊加可知，三

根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜向右下方，故D錯誤。

故選C。

6．如圖1所示為磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖，其基本組成部分是磁體和放在磁體兩級之間的線圈，線圈纏繞在

鋁框上。極靴和中間軟鐵制成的圓柱，形成輻向磁場，使磁場總沿半徑方向，如圖2所示。當(dāng)線圈中有恒定

電流時，安培力帶動線圈偏轉(zhuǎn)，在螺旋彈簧的共同作用下最終穩(wěn)定。下列說法正確的是（）

A．線圈受到的安培力的大小隨轉(zhuǎn)動發(fā)生改變

B．可以把線圈纏繞的鋁框換成絕緣材料框架

C．線圈在轉(zhuǎn)動過程中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

D．增加線圈匝數(shù)，可增加測量的靈敏度

【答案】D

【解析】A．根據(jù)輻向磁場的特點(diǎn)，線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，線圈中有恒定電流，根據(jù)安培力

公式

FIBL

可知線圈受到的安培力的大小不變，故A錯誤；

B．常用鋁框做骨架，把線圈纏繞的鋁框上，當(dāng)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)致鋁框的磁通量變化，從而產(chǎn)生感

應(yīng)電流，出現(xiàn)安培阻力，使其很快停止擺動，而塑料做骨架達(dá)不到此作用，故B錯誤；

C．線圈在轉(zhuǎn)動過程中切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故C錯誤；

D．線圈匝數(shù)增加，相同電流下，線圈受到的安培力更大，偏轉(zhuǎn)的角度更大，靈敏度更高，故D正確。

故選D。

【素養(yǎng)提升】

7．電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈

Ⅱ置于天平托盤上。當(dāng)兩線圈中均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是（）

A．當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時，兩線圈中電流方向相同

B．當(dāng)天平示數(shù)為正時，兩線圈中電流方向相同

C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力

D．線圈Ⅱ的匝數(shù)越少，天平越靈敏

【答案】A

【解析】AB．當(dāng)兩線圈中電流方向相同時，表現(xiàn)為相互吸引，電流方向相反時，表現(xiàn)為相互排斥，故當(dāng)天

平示數(shù)為正時，兩線圈相互排斥，電流方向相反，當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時，兩線圈相互吸引，電流方向相同，

故A正確，B錯誤；

C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力是一對相互作用力，等大反向，故C錯誤；

D．由于線圈Ⅱ放在天平托盤上，線圈Ⅱ的匝數(shù)越多，相同情況下受的力越大，天平越靈敏，故D錯誤。

故選A。

8．如圖所示，在條形磁體的右側(cè)放置一個可以自由運(yùn)動的矩形通電線圈abdc，線圈最初與條形磁體處于同

一平面內(nèi)，ac邊、bd邊與條形磁體的方向平行，且ac邊、bd邊中點(diǎn)的連線過條形磁體的中心。通以順時

針方向的電流后，該線圈的運(yùn)動情況為（）

A．a(chǎn)b邊轉(zhuǎn)向紙內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)向紙外，同時靠近磁體

B．a(chǎn)b邊轉(zhuǎn)向紙外，cd邊轉(zhuǎn)向紙內(nèi)，同時靠近磁體

C．a(chǎn)b邊轉(zhuǎn)向紙內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)向紙外，同時遠(yuǎn)離磁體

D．a(chǎn)b邊轉(zhuǎn)向紙外，cd邊轉(zhuǎn)向紙內(nèi)，同時遠(yuǎn)離磁體

【答案】A

【解析】在圖示位置時，根據(jù)左手定則可知ab邊所受磁場力方向向內(nèi)，cd邊所受磁場力方向向外，所以

ab邊轉(zhuǎn)向紙內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)向紙外；從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時，根據(jù)左手定則判斷可知ac邊所受磁場力方向水平

向左，bd邊所受磁場力方向水平向右，且ac邊所受磁場力大于bd邊所受磁場力，所以靠近磁鐵。

故選A。

9．如圖所示，用細(xì)橡皮筋懸吊一輕質(zhì)線圈，置于固定直導(dǎo)線上方，兩者在同一豎直平面內(nèi)，線圈可以自由

運(yùn)動，當(dāng)給兩者通以圖示電流時，線圈將（）

A．遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)

B．靠近直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)

C．靠近直導(dǎo)線，同時發(fā)生旋轉(zhuǎn)

D．遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，同時發(fā)生旋轉(zhuǎn)

【答案】B

【解析】由右手螺旋定則判斷出直導(dǎo)線的磁場，線圈在直導(dǎo)線上邊，所處的磁場方向垂直紙面向里，由左

手定則判斷線圈的受力情況，左右部分大小相等，方向相反，相互抵消；上邊所受安培力向上，下邊所受

安培力向下，但由于直導(dǎo)線周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與它到導(dǎo)線的距離成反比，線圈下邊受力比上邊受力大，

則合力向下，所以線圈向下運(yùn)動靠近通電長直導(dǎo)線，而不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，仍在同一豎直平面內(nèi)。

故選B。

10．如圖所示，有一個邊長為L的立方體空間ABCDMNPQ，一長度為3L的導(dǎo)體棒沿AP方向放置?？?/p>

間內(nèi)加上某一方向的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出）．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。在導(dǎo)體棒中通以從A至P、大小為

I的電流，則關(guān)于導(dǎo)體棒受到的安培力，下列說法中正確的是（）

A．若磁場沿M指向A的方向，安培力的大小為3ILB

B．若磁場沿M指向A的方向，安培力的大小為2ILB

6

C．若磁場沿M指向Q的方向，安培力的大小為ILB

2

3

D．若磁場沿M指向Q的方向，安培力的大小為ILB

2

【答案】B

【解析】AB．若磁場沿M指向A的方向，在平面ACPM中對磁感應(yīng)強(qiáng)度沿AP和與AP垂直的方向分解，

如圖

則與電流垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量

2

BBcosB

3

安培力大小

2

FI3LB2ILB

3

故A錯誤，B正確；

CD．若磁場沿M指向Q的方向，對磁場沿平行、垂直于面ACPM的方向分解，如圖

分量

2

BBB

122

則在而ACPM中，安培力大小

26

FI3LBI3LBILB

122

6

分量B2同樣要產(chǎn)生安培力，因此安培力肯定要大于ILB，故CD錯誤。

2

故選B。

3L

11．在光滑桌面上將長為的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點(diǎn)的距離為2L，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強(qiáng)

2

度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線中的張力大小為（）

A．BILB．2BILC．πBILD．2πBIL

【答案】A

【解析】從上向下看導(dǎo)線的圖形如圖所示

導(dǎo)線的有效長度為2L，則所受的安培力大小為

F2BIL

設(shè)繩子的張力為T，由幾何關(guān)系可知

F

T

2

解得

TBIL

故選A。

12．（多選）如圖所示，長為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab，置于傾角為θ的光滑斜面上。導(dǎo)體棒與斜面的水平

底邊始終平行。已知導(dǎo)體棒通以從b向a的電流，電流為I，重力加速度為g。則（）

mg

A．若勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，為使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為tan

IL

mg

B．若勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，為使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為sin

IL

mg

C．若勻強(qiáng)磁場的大小、方向都可以改變，要使導(dǎo)體棒能靜止在斜面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為tan，

IL

方向沿斜面向上

mg

D．若勻強(qiáng)磁場的大小、方向都可以改變，要使導(dǎo)體棒能靜止在斜面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為sin，

IL

方向垂直于斜面向上

【答案】AD

【解析】AB．若勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，為使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，根據(jù)共點(diǎn)力平衡得

mgtanBIL

解得

mg

Btan

IL

故A正確，B錯誤；

CD．對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析，如圖所示

當(dāng)安培力平行于斜面向上，即安培力與斜面對導(dǎo)體棒的支持力垂直時，安培力最小。由左手定則可知此時

磁感線方向垂直于斜面，安培力的最小值為

Fmgsin

此時所加的磁場方向垂直于斜面向上，即為

mgsinBIL

解得

mg

Bsin

IL

故C錯誤，D正確。

故選AD。

13．（多選）磁電式電流表的構(gòu)造如圖甲所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝

有螺旋彈簧和指針。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示。當(dāng)有電流通過線圈時，線圈在

安培力的作用下轉(zhuǎn)動，螺旋彈簧被扭動，線圈停止轉(zhuǎn)動時滿足NBISk，式中N為線圈的匝數(shù)，S為線圈

的面積，I為通過線圈的電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，為線圈（指針）偏角，k是與螺旋彈簧有關(guān)的常量。不

考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，由題中的信息可知（）

A．該電流表的刻度是均勻的

B．圖乙中穿過鐵芯的磁感線都穿過鐵芯橫截面的圓心O

C．若線圈中通以如圖乙所示的電流時，線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動

D．更換k值更大的螺旋彈簧，可以增大電流表的靈敏度（靈敏度即）

I

【答案】AC

【解析】A．磁場是均勻輻向分布，線圈轉(zhuǎn)動過程中各個位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，螺旋彈簧的彈力與

轉(zhuǎn)動角度成正比，故該電流表的刻度是均勻的，故A正確；

B．磁感線不能相交，所以圖乙中穿過鐵芯的磁感線不可能都穿過鐵芯橫截面的圓心O，故B正確；

C．若線圈中通以如圖乙所示的電流時，根據(jù)左手定則，左側(cè)受安培力向上，右側(cè)受安培力向下，線圈將沿

順時針方向轉(zhuǎn)動，故C正確；

D．更換k值更大的螺旋彈簧，同樣的電流變化導(dǎo)致同樣的安培力變化，但偏角變化減小了，故靈敏度減小

了，故D錯誤。

故選AC。

14．（多選）如圖所示，由4根相同導(dǎo)體棒連接而成的正方形線框固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)

度方向垂直，頂點(diǎn)A、B與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒BC受到的安培力大小為F，導(dǎo)體棒AB水平放

置，下列說法正確的是（）

A．導(dǎo)體棒AD受到的安培力水平向右

B．導(dǎo)體棒AB受到的安培力大小為3F

C．導(dǎo)體棒AD、DC和CB受到的安培力的合力大小為3F

D．線框受到的安培力的合力大小為4F

【答案】BD

【解析】A．根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒AD受到的安培力水平向左，選項(xiàng)A錯誤；

B．因通過AB的電流等于通過BC電流的3倍，根據(jù)F=BIL可知，導(dǎo)體棒AB受到的安培力大小為3F，選

項(xiàng)B正確；

C．導(dǎo)體棒AD和CB受安培力等大反向，導(dǎo)體棒DC受安培力大小為F，則導(dǎo)體棒AD、DC和CB受到的

安培力的合力