高二物理磁场对电流的作用试题答案及解析

高二物理磁场对电流的作用试题答案及解析
1.如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的电流为I，
为了增大导线所受的安培力，可采取下列四种办法，其中不正确的是( )
A．增大电流I
B．增加直导线的长度
C．使导线在纸面内顺时针转30°
D．使导线在纸面内逆时针转60°
【答案】C
【解析】为了增大导线所受的磁场力，由可得：增大电流，增大直导线长度都可以
增大安培力，AB不符合题意；使导线在纸面内顺时针转30°则导线方向和磁场方向平行，安培力
为零，减小，C符合题意；使导线在纸面内逆时针转60°则，安培力增大，故不符合题意，故选C
【考点】考查了安培力的计算
2.如图所示,条形磁铁放在桌面上,一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中,导线
保持与磁铁垂直,导线的通电方向如图所示.则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止) ( ) A．为零B．方向由左变为向右
C．方向保持不变D．方向由右变为向左
【答案】B
【解析】首先磁铁上方的磁感线从N极出发回到S极，是曲线，直导线由S极的上端平移到N
极的上端的过程中，电流的受力由左上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律磁铁受到
的力由右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力方向由向左变为向右。

B正确。

【考点】考查了磁场对电流的作用
3.下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是（）
【答案】A
【解析】根据左手定则让B垂直穿过手心，四指指向电流的方向，拇指指向安培力的方向，可以
判断A选项正确；B图通电导线不受力，故B错误；C图F方向竖直向下，故C错误；D图F方向应垂直直面向外，所以D错误。

【考点】本题考查安培力方向的判断、左手定则的使用。

4.在同一光滑斜面上放同一导体绑棒，右图所示是两种情况的剖面图。

它们所外空间有磁感强度
大小相等的匀强磁场，但方向不同，一次垂直斜面向上，另一次竖直向上,两次导体A分别通有
电流I
1和I
2
，都处于静止平衡。

已知斜面的倾角为θ，则：（）
A．I
1：I
2
=cosθ：1
B．I
1：I
2
=1：1
C．导体A所受安培力大小之比F
1：F
2
=sinθ：cosθ
D．斜面对导体A的弹力大小之比N
1：N
2
=cos2θ：1
【答案】AD
【解析】分别对导线受力分析，如图，利用平衡条件即可求解
解得：解得：
所以
可见，AD正确，BC错误。

5. [多选]如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B
1
＝1 T．位于纸面内的细直导
线，长L＝1 m，通有I＝1 A的恒定电流．当导线与B
1
成60°夹角时，发现其受到的安培力为
零．则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B
2
的大小可能为[ ]
A．B．
C．1 T D．
【答案】BCD
【解析】由通电导线受力为零可知，该处合磁感应方向一定与导线方向相同，由平行四边形法则
计算B
2的可能值。

当通电导线与B
1
成60°夹角时，发现其受到的安培力为零，合场强方向与B
1
成60°夹角，则B
2
的最小值为：。

故选BCD
【考点】安培力、磁场的叠加
6.如图所示，一通电直导线置于匀强磁场中，电流方向垂直纸面向里，图中能正确表示该导线所
受安培力的是（）
A．F
1B．F
2
C．F
3D．F
4
【答案】A
【解析】左手定则的内容：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平
面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁
场中所受安培力的方向．磁场方向向左，电流的方向向里，根据左手定则可以判断，受到的安培
力的方向为竖直向上，故A正确，BCD错误．
【考点】本题考查左手定则的直接应用，意在考查考生的理解能力．
7.（9分）如图所示，导体杆质量为，电阻为，放在与水平面夹角为的倾斜金属导轨上，导轨间距为，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为，电源的内阻不计,
重力加速度为。

求：
（1）若导体光滑时,电源的电动势为多大能使导体杆静止在导轨上；
（2）若导体杆与导轨间的动摩擦因数为，且不通电时导体杆不能静止在导轨上，要使杆在导轨上匀速下滑，电源的电动势应为多大。

【答案】（1）；（2）；
【解析】（1）从b向a看该图可以画出如图所示的平面图
F
安=mg×tanθ，F
安
=BId，E=IR
由以上各式可得；
（2）当导轨不光滑时，摩擦力有两种可能：一种是沿斜面向上，受力情况如下图所示，采用正交分解法
mgsinθ=F+F
安cosθ，F
N
=mgcosθ+F
安
sinθ，f=μF
N
，F
安
=BI'd，E'=I'R
由以上各式可得E'
另一种情况是摩擦力沿斜面向下，同理可得综上所述，电池电动势取值范围是：E'≤E≤E''即
【考点】受力分析，安培力。

8.质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽为d，杆与导轨间的摩擦因数为μ，有电流时ab恰好在导轨上静止，如右图所示。

下图是从右侧观察时的四种不同的匀强磁场方
向下的四个平面图，其中通电细杆ab与导轨间的摩擦力可能为零的是（）
【答案】AB
【解析】A中受到重力竖直向下，安培力水平向右，若，则重力，安培力和支持力合力
为零，导体棒静止，没有摩擦力，选项A对。

选项B中安培力竖直向上，若则受力平衡，没有支持力和摩擦力，选项B对。

选项C中安培力竖直向下，支持力垂直斜面向上，合力不等于0，要保持静止一定有摩擦力。

选项C错。

D选项中安培力水平向左，若没有摩擦力合力不可能
等于零，不可能静止，所以一定有摩擦力选项D错。

【考点】安培力
9.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通
以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。

如果仅改变下列某一个条件，θ角的
相应变化情况是( )
A．棒中的电流变大，θ角变大
B．两悬线等长变短，θ角变大
C．金属棒质量变大，θ角变大
D．磁感应强度变大，θ角变大
【答案】AD
【解析】对通电导线受力分析，求出夹角的关系表达式，然后根据物体平衡列
出平衡方程分析答题．导体棒受力如图所示，根据物体的平衡条件有，而导体棒与磁
场垂直，所受的安培力为大小为，方向水平向右,所以有，棒中电流I变大，θ
角变大，故A选项正确；两悬线等长变短，重力和安培力均不变，故θ角不变，故B选项错误；
金属棒质量变大，θ角变小，故C选项错误；磁感应强度变大，θ角变大，故D选项正确；
【考点】左手定则安培力物体的平衡
10.如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜
面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x，当两
细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a
处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是：
A．方向向上
B．大小为
C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移
D．若使b下移，a将不能保持静止
【答案】ACD
【解析】由安培定则可知，通电导体棒b周围的磁感应线方向为顺时针方向，所以在a点的磁场
方向竖直向上，所以选项A正确；
B
以导线a为研究对象进行受力分如图所示，故有
，解得a点处的磁感应强度大小为，所以选项B错误；欲减小b在a处的磁感应
强度，可增大两导线间的距离，将b上移或下移都可以，些时两导体棒间的安培力减小，当b上
移时，由力的平衡条件可知，当a受到的安培力方向逆时针转动，安培力应先变小再变大才能保
持a受力平衡，所以选项C正确；若b下移，只有安培力变大，导体棒a才能保持平衡，故可知，些时导体棒a此时受力不平衡，故选项D正确；
【考点】通电导线周围的磁场
11.将长为1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状，放入B＝0.08 T的匀强磁场中，abc平
面与磁场垂直．若在导线abc中通入25 A的直流电，则整个导线所受安培力大小为________ N.
【答案】
【解析】折线abc受力等效于a和c连线受力，由几何知识可知，所以有：
；
【考点】考查了安培力的求解
12.把一根长l = 10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，
= 2A的电流时，导线受到的安培力大小为 1.0×10－7N，则该磁场的磁感应（1）当导线中通以I
1
强度为多少？
= 3A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？
（2）若该导线中通以I
2
【答案】（1）5×10-7T，（2）1.5×10-7N
【解析】
(1)根据得
(2)当导线中电流变化时，导线所处的磁场方向不不变，故根据左手定则，方向垂直于棒向上。

【考点】本题考查安培力大小计算及及用左手定则确定安培力方向。

13.某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如下图所示，其中正确的是（）
【答案】D
【解析】根据左手定则，磁场B、电流I和安培力F两两垂直，让磁感线穿过手心、四指指向电流方向、大姆指所指的方向即为安培力的方向，由此判断可知，只有选项D正确；
【考点】安培力的方向
14.（10分）如图所示，ab、cd为两根相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，当质量为3.6kg的金属棒MN中通以5A的电流时，棒沿导轨作匀速运动；当棒中电流增
加到8A时，棒能获得2m/s2的加速度，求匀强磁场的磁感强度的大小。

【答案】1.2T
【解析】当金属棒MN中通以5A的电流，棒沿导轨作匀速运动时，
当金属棒MN中通以8A的电流，棒沿导轨作匀加速运动时，由牛顿第二定律，得：
代入数据得：
【考点】本题考查了安培力的计算。

15.在水平面上有一个固定的U形金属框架，其上置一个金属杆ab。

在垂直于框架方向有一匀强
磁场。

则，
A．磁场方向垂直纸面向外并增长时，ab杆将向右移动；
B．磁场方向垂直纸面向外并减少时，ab杆将向右移动；
C．磁场方向垂直纸面向里并增长时，ab杆将向右移动；
D．磁场方向垂直纸面向里并减少时，ab杆将向右移动；
【答案】BD
【解析】据楞次定律，当磁场方向垂直纸面向外增加时，金属框内产生顺时针电流，再据左手定则，可知金属杆受到向左的安培力，则金属杆将向左运动，所以A选项错误；当磁场垂直纸面向外减少时，金属框内中产生逆时针电流，据左手定则，可知金属杆受到向右的安培力，金属杆将向右运动，B选项正确；当磁场垂直纸面向里增长时，金属框内产生逆时针电流，金属杆受到向左的安培力，金属杆将向左运动，C选项错误；当磁场垂直纸面向里减少时，金属框内产生顺时针电流，金属杆受到向向右的安培力，金属杆将向右运动，D选项正确。

【考点】本题考查对楞次定律和左手定则的应用。

16.如图，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线（电流方向如图箭头方向），发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个
【答案】CD
【解析】方框中放置通电螺线管时，由右手螺旋定则知，方框右边通电直导线处的磁感线的方向指向右侧，再由左手定则可判定通电直导线受到垂直纸面向里的作用力，故A错误；方框中放置垂直纸面的通电直导线时，由安培定则知，垂直纸面的通电直导线的周围磁感线分布情况为逆时针同心圆，由左手定则可判定方框右边通电直导线上端所受作用力垂直纸面向外，下端所受作用力垂直纸面向内，故B错误；方框中放置通电圆环或者通电直导线时，根据电流与电流间的相互作用：同向电流相吸，异向电流相斥可知，C正确，D正确．所以选CD．
【考点】本题考查磁场对通电直导线的作用以及电流对电流的作用、左手定则和右手螺旋定则等知识点，考查学生的理解能力和分析综合能力．
17.如图所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上．当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力F
A．方向垂直ab杆沿斜面向上B．方向垂直ab杆水平向右
C．D．
【答案】B
【解析】由图知电流方向由且与磁场方向垂直，根据左手定则可知安培力水平向右，由安
培力计算公式可得,故选B.
【考点】本题考查了安培力大小的计算及方向的判断。

18.如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．有一垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为L，ab是一根与导轨垂直且始
终与导轨接触良好的金属杆．开始，将开关S断开，让ab由静止开始自由下落，过段时间后，
再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是 ()
【答案】ACD。

【解析】当将开关S断开时，ab由静止开始自由下落，则其加速度不变，速度逐渐变大；当闭合开关时，导体会受到一个安培力，与重力的方向相反，如果此时安培力与重力正好相等，则将会
沿这个速度匀速动动下去，故A是可能的；如果安培力比重力小，则导体受到的合力仍是向下的，导体的速度会增加，直到安培力与重力的大小相等时，导体处于匀速运动，由于安培力是随速度
的变化而变化的，故此时导体的加速度也是变化的，故B是不对的，C是可能的；如果安培力比
重力大，则导体会做减速运动，直到安培力与重力相等时，速度才会变为匀速，故D也是可能的，所以该题选ACD。

【考点】本题考查了安培力的有关知识。

19.某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示，其中正确的是 ( )
【答案】D
【解析】根据左手定则可知，A图中安培力方向应该向下，B图中安培力应该垂直于磁场斜向下，C图中磁场方向和电流方向在同一直线上，不受安培力作用，D图中安培力方向斜向左下方垂直
于电流方向，故ABC错误，D正确．
故选D．
【考点】左手定则．
点评：左手定则中涉及物理量及方向较多，在应用过程中容易出现错误，要加强练习，增加熟练
程度．
20.一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线射入（若不计重力影响），粒子将在管
中（）
A．做圆周运动B．沿轴线来回运动
C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动
【答案】D
【解析】由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线，与电子的运动方向平行，则电子在磁场中不受洛伦兹力，电子重力又不计，则电子做匀速直线运动．
故选D
【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向；安培力．
点评：本题关键是了解通电螺线管磁场方向特点．当带电粒子与磁场方向平行时不受洛伦兹力．
21.如图所示，放在蹄形磁铁两极间的导体棒ab，当通有由b向a的电流时，受到的安培力方向向右，则磁铁的上端是极；如果磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向由a向b，则导体棒受到的安培力方向为．(选填“向左”、“向右”)
【答案】N 向右
【解析】根据左手定则可得当通有由b向a的电流时，受到的安培力方向向右，则磁铁的上端是N极，如果磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向由a向b，根据左手定则可得安培力方向为向右
【考点】左手定则的应用
点评：伸开右手，让磁场垂直穿过手心，四指指向电流方向，拇指指向即为安培力方向；
22.用安培定则判断直线电流的磁感线：手握住导线，让伸直的拇指与的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

【答案】右,电流
【解析】安培定则是用右手判断磁场方向的方法，需要用右手手握住导线，让伸直的拇指与电流的方向一致，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向
【考点】考查了安培定则
点评：一定要区分左右手的使用途径，
23.某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示，其中正确的是（）
【答案】D
【解析】带电粒子在磁场中的运动专题．分析：熟练应用左手定则是解决本题的关键，在应用时可以先确定一个方向，然后逐步进行，如可先让磁感线穿过手心，然后通过旋转手，让四指和电流方向一致或让大拇指和力方向一致，从而判断出另一个物理量的方向，用这种程序法，防止弄错方向．
根据左手定则可知，A图中安培力方向应该向下，B图中安培力应该垂直于磁场斜向下，C图中磁场方向和电流方向在同一直线上，不受安培力作用，D图中安培力方向斜向左下方垂直于电流方向，故ABC错误，D正确．
故选D．
【考点】左手定则
点评：左手定则中涉及物理量及方向较多，在应用过程中容易出现错误，要加强练习，增加熟练程度．
24.如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的正中间上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力N和摩擦力f将（）
A．N减小，f=0B．N减小，f0
C．N增大，f=0D．N增大，f0
【答案】C
【解析】磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中央上方，所以此处的磁感线是水平的，电流的方向垂直与纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的“安培力”方向
竖直向上，长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是竖直向下的；因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力，压力是增大的；因为这两个力的方向都是竖直向下的，所以磁铁不会发生相对运动，也就不会产生摩擦力．故选：C．
【考点】考查了磁场对电流的作用
点评：（1）本题的关键是知道磁场对电流的作用的方向可以通过左手定则判断，然后根据作用力和反作用力的知识进行推理分析；（2）摩擦力产生的条件是两个相互接触的物体已经发生相对运动，或者有相对运动的趋势．
25.（8分) 如图所示，水平放置的两根平行金属导轨相距L= 0.2m，上面静置一质量m= 0.04kg 的均匀金属棒ab，且与导轨垂直，导轨和棒ab电阻忽略不计，电源电动势E= 6V、内阻r=
0.5Ω。

滑动变阻器调到R=2.5Ω时，要使棒ab对导轨的压力恰好为零，需在棒ab所在位置施加一个与棒ab垂直的水平匀强磁场，问：(取重力加速度g=10m/s2)
（1）流过棒ab的电流多大？
（2）该匀强磁场的方向如何？
（3）该匀强磁场的磁感应强度为多大？
【答案】（1）I=2A（2）向左（3）1T
【解析】（1）由题意可知ab中的电流大小为I= ……2分
I=2A……1分
（2）方向水平向左……2分
（3）欲使ab对轨道压力恰为零，则mg=BIL……2分
得B= =1T……1分
【考点】考查了导体切割磁感线运动
点评：做此类型题目，需要把握住题中的平衡条件分析
26.赤道上方沿东西水平放置一根直导线并通以自东向西方向的电流，导线所受地磁场作用力的方向为（）
A．向南B．向北C．向上D．向下
【答案】D
【解析】赤道上地磁场方向由南向北，由左手定则可知通有自东向西方向电流的导线受向下的安培力。

故选D
【考点】左手定则；地磁场
点评：关键要明确地球磁场的分布情况，然后根据左手定则直接进行判断。

27.如图，接通电键K的瞬间，用丝线悬挂于一点、可自由转动的通电直导线AB 将（）
A．A端向上，B端向下，悬线张力不变
B．A端向下，B端向上，悬线张力不变
C．A端向纸外，B端向纸内，悬线张力变小
D．A端向纸内，B端向纸外，悬线张力变大
【答案】D
【解析】当开关S接通时，据安培定则知电磁铁附近磁感线分布如图，由左手定则判断出通电直
导线此时左部受力指向纸内，右部受力指向纸外，导线将转动，转到与磁感线接近垂直时，整个
导线受磁场力将竖直向下，可知悬线张力变大，故D选项正确.
【考点】考查安培力的判断
点评：难度较小，判断导体棒转动或运动问题，可利用的方法有微元法、特殊位置法等
28.如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60°角，ab＝bc
＝cd＝L，长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框
架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为
()．
A．0B．
C．D．
【答案】C
【解析】由闭合电路欧姆定律计算出到线中电流的大小，由F=BIL计算安培力的大小。

由图可知框架的ad边电阻与abcd边的电阻并联接在电源两端，则电路总电阻为：
，总电流，梯形框架受到的安培力的合力大小为：
【考点】考查安培力大小的计算
点评：难度中等，容易出错的地方是忽略了BIL中L为有效长度，学生对本题主要是按部就班的
计算，没有预知到两个分电流之和正好是干路电流
29.如图所示，水平导轨处于蹄形磁铁的磁场中，导线P所在处的磁场方向竖直 (选填“向上”或“向下”)；闭合电键，通电导线P在磁场中受到的力称为________（选填“安培力”或“洛伦兹力”），由左手定则可知，该力的方向（选填“向左”
或“向右”）。

【答案】向上；安培力；向右
【解析】在磁体外部磁感线由N极指向S极，由此可知导线P所在处的磁场方向竖直向上，闭合电键，通电导线P在磁场中受到的力称为安培力，由左手定则可知，该力的方向向右
【考点】考查安培力概念
点评：难度较小，熟悉常见磁场分布，能够根据左手定则判断安培力方向
的长直导线跟一个可以自由移动的矩形线框处在同一平面30.如图所示，一根固定的通有电流I
1
内，PQ和MN为线框的中心轴线，PQ与长直导线平行．当矩形线框通有如图所示的电流I
时，
2
由于电磁作用，可使线框
A．绕轴MN转动
B．绕轴PQ转动
C．靠近直导线平动
D．远离直导线平动
【答案】D
【解析】对于电流的相互作用，当同向时相互排斥，反向时互相吸引，由于矩形框的右边距离直导线较近，此处磁感强度较大，受力较大，所以导线框远离直导线平动，D对；
【考点】考查电流与电流的相互作用
点评：难度较小,由电流的磁效应判断电流周围的磁场分布,由左手定则可判断电流与电流间的相互作用,也可直接利用结论:电流方向相同互相吸引,电流方向相反互相排斥
31.如图所示的装置，可以探究影响安培力大小的因素，实验中如果想增大导体棒摆动后与竖直方向的夹角，下列操作中可行的是（）
A．更换磁性较弱的磁铁
B．把磁铁的N极和S极对调
C．减小通过导体棒中的电流强度I
D．把接入电路的导线从②、③两端换成①、④两端
【答案】D
【解析】ABC、要使导体棒摆动的幅度增大,应增大导体棒受到的安培力，而安培力，故可以增大磁感应强度B、电流或导体棒的有效长度；错误
D、若把接线由②、③两条换成①、④两条后，导体棒在磁场中的长度增大，则导体棒受到的安培力增大；正确
故选D
【考点】安培力的计算
点评：掌握安培力公式，只需明确L为有效长度即可顺利求解。

32.关于安培力的说法中正确的是（）
A．安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面
B．安培力的方向一定垂直于通电直导线
C．通电导线在磁场中一定受安培力的作用
D．安培力的大小与磁感应强度成正比，与电流成正比，而与其他量无关
【答案】AB
【解析】要正确利用左手定则判断通电导线在磁场中所受安培力的方向，根据左手定则可知，安培力与电流和磁场所在平面垂直，因此安培力既垂直于磁场方向又垂直与电流方向；应用公式。