力一

试卷第1页，总16页

人教版物理选修3-1第一章：通电导线在磁场中受到的力

一、选择题

1.在下列各图中，分别标出了匀强磁场的磁感应强度的方向、电流的方向以及通电

直导线所受安培力的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是（）

A.B.

C.D.

2.如图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中

电流均相等，则有关各图中导线所受安培力的大小的判断正确的是（）

A.图最大B.图最大C.一样大D.无法判断

3.一根容易形变的弹性导线，两端固定，早起头晕怎么回事 导线中通有电流，方向如图中箭头所示，当

没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向

外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（）

A.B.C.D.

4.如图所示，倾斜导轨宽为，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁感应强度为

的匀强磁场中，金属杆水平放在导轨上．当回路电流强度为时，金属杆所受安培

力（）

试卷第2页，总16页

A.方向垂直杆沿斜面向上B.方向垂直杆水平向右

C.=cos D.=sin 

5.在等边三角形的三个顶点、、处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通

有大小相等的恒定电流，方向如图所示．过点的导线所受安培力的方向（）

A.与边平行，竖直向上B.与边平行，竖直向下

C.与边垂直，指向左边D.与边垂直，指向右边

6.如图所示，直导线与矩形线框在同一平面内，直导线中通有向上的电流，

矩形线框中通有沿逆时针方向的电流

0

，则直导线中电流的磁场对通电矩形线框各边

产生的安培力的合力（）

A.大小为零B.大小不为零，方向向左

C.大小不为零，方向向右D.大小不为零，方向向上

7.一个可以自由运动的线圈

1

和一个固定不动的线圈

2

互相垂直放置，且两线圈的圆

心重合，当两线圈同时通以如图所示方向的电流时，从左向右看，线圈

1

将（）

A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸外平动

试卷第3页，总16页

8.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与

磁铁垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则下列说法错误的是（）

A.磁铁对桌面的压力减少B.磁铁对桌面的压力增大

C.桌面对磁铁没有摩擦力D.磁铁所受的合力不变

9.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所蔬菜谜语 示，如果直导线可

以自由地运动且通以方向为由到的电流，则导线受到安培力作用后的运动情况为

（）

A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管

B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管

C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管

D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管

10.如图所示，金属棒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，棒中通以由向的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为．如果仅改变下列

某一个条件，角的相应变化情况是（）

A.棒中的电流变大，角变大

B.两悬线等长变短，角变小

C.金属棒质量变大，角变大

D.磁感应强度变大，角变小

试卷第4页西红柿种植技术 ，总16页

11.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并

使它组成如图所示的电路，当开关接通后将看到的现象是（）

A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长

C.弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动

二、多选题

如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度

1

=1，位于纸面内的细

直导线=1，通有=1的恒定电流，该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强

度为

2

，当导线与

1

成60

◦

夹角时，发现其受到的安培力为零，则

2

的大小可能为

（）

A.

1

2

B.√

3

2

C.1D.

√

3

实验室经常使用的电流表是磁电式电流表，这种电流表的构造如图甲所示，蹄形磁铁

和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中

正确的是（）

A.在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行

B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动

C.当线圈在如图乙所示的位置时，端受到的安培力方向向上

D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动

要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有（）

A.增加线圈匝数

试卷第5页，总16页

B.增加永久磁铁的磁感应强度

C.换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩

D.增大线圈面积

质量为的通电导体棒置于倾角为的导轨上，如图所示．已知导体棒与导轨间的

动摩擦因数为，在图所加各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间摩擦力为零

的可能情况是（）

A.B.

C.D.

如图所示，有两根长为、质量为的细导体棒、，被水平放置在倾角为45∘

的光

滑斜面上，被水平固定在与在同一水平面的另一位置，且、平行，它们之间的距

离为，当两细棒中均通以电流强度为的同向电流时，恰能在斜面上保持静止，则下

列关于的电流在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

√

2

2

C.要使仍能保持静止，而减小在处的磁感应强度，可使上移

试卷第6页，总16页

D.若使下移，将不能保持静止

三、解答题

质量为的导体棒静止于宽度为的水平导轨上，通过的电流为，匀强磁场的

磁感应强度为，方向与导轨平面成角斜向下，如图所示，求所受的支持力和摩

擦力的大小．

在倾角为的光滑斜面上，放置一通有电流，长、质量为的导体棒，如图所示，试

问：

（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度的最小值和方向．

（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方

向．

（3）分析棒有可能静止在斜面上且要求垂直，应外加磁场的方向范围．

如图所示，质量=1的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37∘

、宽度=

1的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内），

右侧回路中，电源的电动势=8、内阻=1，额定功率为8、额定电压为4的

电动机正常工作，cos37

◦=0.8，重力加速度大小取10/2

，试求：

（1）电动机中的电流

与通过电源的电流

总

．

（2）导体棒受到的安培力大小及磁场的磁感应强度大小．

如图所示，电源电动势=2.4，内阻=0.4，电阻

2

=0.2，、为竖直平

试卷第7页，总16页

面内两条平行导轨，处在水平匀强磁场中，其电阻忽略不计，为金属棒，=5，

=25，电阻

1

=0.2，可在光滑轨道上自由滑动且与轨道接触良好，滑动时

保持水平，取10/

2

．求：

（1）断开时，保持静止时的大小．

（2）接通瞬间，金属棒的加速度．

四、实验探究题

利用通电导线在磁场中受到的安培力与磁感应强度的关系就可以测定磁感应强度的大

小，实验装置如图所示，弹簧测力计下端挂一矩形导线框，导线框接在图示电路中，

线框的短边置于蹄型磁体的、极间磁场中的待测位置．

（1）在接通电路前，待线框静止后，先观察并记录下弹簧测力计的读数

0

；

（2）接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为，待线框静止后，观察并记录下弹

簧测力计的读数（>目标球

0

）．

由以上测量数据可知：导线框所受重力大小等于________；磁场对矩形线框位于磁场

中的一条边的作用力大小为________．若已知导线框在磁场中的这条边的长度为、线

圈匝数为，则利用上述数据计算待wifi信号弱 测磁场的磁感应强度的表达示为=________．

试卷第8页，总16页

参考答案与试题解析

人教版物理选修3-1第一章：通电导线在磁场中受到的力

一、选择题

1.

【答案】

A

【考点】

左手定则

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：根据左手定则可得：

．图中安培力的方向是垂直导体棒向上的，故正确；

．电流方向与磁场方向在同一直线上，不受安培力作用，故错误；

．图中安培力的方向是垂直导体棒向下的，故错误；

．图中安培力的方向垂直纸面向外，故错误．

故选．

2.

【答案】

C

【考点】

安培力

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：安培力公式=

⊥

，其中

⊥

为垂直于磁场方向的有效长度，、、、四个图

中导线的有效长度相等，所以所受的安培力大小相等，正确．

故选．

3.

【答案】

D

【考点】

左枪用英语怎么说 手定则

【解析】

通电导线在磁场中的受力方向判断，可由左手定则完成．

【解答】

解：．图示电流与磁场平行，导线不受力的作用，故错误．

．由左手定则判得，安培力的方向垂直纸面向里，故错误．

．由左手定则判得，安培力的方向水平向右，故错误．

．由左手定则判得，安培力的方向水平向右，故正确．

故选．

4.

试卷第9页，总16页

【答案】

B

【考点】

安培力

力的合成与分解的应用

解直角三角形在三力平衡问题中的应用

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：由题图知电流方向由→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=，故正确．

故选．

5.

【答案】

C

【考点】

磁场的叠加

左手定则

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：通电导线在处产生的磁场方向由安培定则可知，磁场垂直指向左下方，同理

可知，通电导线在处产生的磁场方向垂直指向右下方，由平行四边形定则可知，

过点的合磁场方向平行于向下，根据左手定则可判断导线受到的安培力垂直边

指向左边，故正确，错误．

故选．

6.

【答案】

C

【考点】

平行通电直导线间的作用

安培力

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：、受到的安培力大小相等，方向相反，互相抵消，而、受到的安培力不

能抵消，由于离近些，处磁场比强，故斥力大于引力，选项正确．

故选．

7.

【答案】

C

【考点】

左手定则

试卷第10页，总16页

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：根据右手螺旋定则，环形电流

2

产生垂直纸面向里的磁场，再根据左手定则，从

左向右看，线圈

1

右边的部分（图中实线部分）受到的磁场力竖直向上，左边的部分

（图中虚线部分）受到的磁场力竖直向下，据此可得

1

的转动方向应是：从左向右看

线圈

1连绵不断的山叫什么

逆时针转动，正确．

故选．

8.

【答案】

A

【考点】

安培力

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：条形磁铁外部磁场从极到极，导线处在向左的磁场中，由左手定则可以判断导

线受到的安培力向上，根据牛顿第三定律可知，磁铁受到导线对它向下的力，因此磁

铁对桌面的压力增大，选项错误，选项正确；

水平方向上磁铁没有相对桌面运动的趋势，因此桌面对磁铁没有摩擦力，选项正确；

磁铁始终处于静止状态，因此合力始终为0，选项正确．

本题选错误的，故选．

9.

【答案】

D

【考点】

安培力

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：判断导线的转动方向可用电流元法．如图所示，把直线电流等效为、

′

、′

三段（

′

段极短）电流，由于

′

段电流方向与该处的磁场方向相同，所以不受安培

力作用；段电流所在处的磁场方向斜向上，由左手定则可知其所受安培力方向垂直

纸面向外；

′段电流所在处的磁场方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面

向里．再用特殊位置法分析：当导线转过90

∘

与纸面垂直时，判断导线所受安培力方向

向下．综上电脑杀毒 可知导线将以

′

段为轴逆时针转动（从上向下看）并靠近通电螺线管，

正确．

故选．

试卷第11页，总16页

10.

【答案】

A

【考点】

安培力作用下导体运动情况的判断

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：．作出侧视图，并对金属棒进行受力分析，如图所示，

据图可得tan=

，若棒中的电流变大，则变大，选项正确；

．若两悬线等长变短，则不变，选项错误；

．若金属棒的质量变大，则变小，选项错误；

．若磁感应强度变大，则变大，选项错误．

故选．

11.

【答案】

C

【考点】

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：通电后，弹簧的每一个圈都相当于一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电

流，根据同向电流相互吸引，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，

弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又

接通，弹簧又收缩......如此周而复始，弹簧上下跳动，正确．

故选．

二、多选题

【答案】

B,C,D

【考点】

安培力

磁感应强度

【解析】

试卷第12页，总16页

此题暂无解析

【解答】

解：由于通电导线在磁场中受到的安培力为零，则可知

1

与

2

的合磁场方向沿着导线，

如图所示．

根据平行四边形定则知，当

2

与导线垂直时

2

最小，其值

2

=

1

sin60∘=√

3

2

，

2

与导线不垂直且满足沿着导线，则

2

>√

3

2

，故选项、、正确，错误．

故选．

【答案】

A,B,D

【考点】

磁电式电表原理

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：．指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与

磁感线平行，故正确．

．电表的调零使得当指针处于“0”刻度线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈

向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故正确．

．由左手定则知，端受到的安培力方向向下，端受到的安培力方向向上，安培力

将使线圈沿顺时针方向转动，故错误，正确．

故选．

【答案】

A,B,D

【考点】

磁电式电表原理

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：当给电流表通入电流时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝

就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置．于是有=

，所以=

，可见，电流表灵敏度（单位电流引起的偏转角）将随着线圈匝数

、线圈面积及磁感应强度的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数（即转过1∘

所需

外力矩的大小）的增大而降低，故选项、、正确．

故选．

【答案】

A,B

【考点】

安培力

试卷第13页，总16页

力的合成与分解的应用

解直角三角形在三力平衡问题中的应用

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：．选项中导体棒受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜

面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力，故正确；

．选项中导体棒受竖直向下的重力、竖直向上的安培力，若重力与安培力相等、则

二力平衡，不受摩擦力，故正确；

．选项中导体棒受重力、竖直向下的安培力、支持力，要想处于平衡，一定受摩擦

力，故错误；

．选项中导体棒受重力、水平向左的安培力、支持力，要想处于平衡，一定受摩擦

力，故错误．

故选．

【答案】

A,C,D

【考点】

安培力作用下的平衡问题

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：．由安培定则可知，通电导体棒周围的磁感线方向为顺时针方向，所以在点

的磁场方向竖直向上，如图甲所示，所以选项正确．

．以导线为研究对象进行受力分析如图乙所示，故有=，解得点处的磁感

应强度大小为=

，所以选项错误；

．欲减小在处的磁感应强度，可增大两导体棒间的距离，将上移或下移都可以，

当上移时，受到的安培力方向逆时针转动，此时能保持受力平衡，所以选项正确；

．若下移，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当受力的安培力方向顺

时针转动时，只有大小变大才能保持平衡，而安培力在减小，故受力不平衡，选项

正确．

故选．

三、解答题

【答案】

受到的支持力和摩擦力分别为cos+、sin．

【考点】

安培力

解直角三角形在三力平衡问题中的应用

试卷第14页，总16页

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：导体棒处于平衡状态，注意题中磁场方向与是垂直的，作出其侧视图，对

进行受力分析，如图所示．由平衡条件有：

=sin，

=cos+，其中

=，

解得

=cos+，

=sin．

【答案】

（1）的最小值为

sin

，方向垂直斜面向上．

（2）外加匀强磁场的磁感应强度的大小为

，方向水平向左．

（3）外加磁场的方向范围：<≤．

【考点】

图解法在动态平衡问题中的应用

安培力

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：（1）此时棒受三个力作用，且合力为零，如图甲所示，当安培力与支持力垂直

时，最小，

此时=sin①

又=②

由①②得：=

sin

，

由左手定则可判断，的方向垂直斜面向上．

（2）棒对斜面无压力时，受两个力作用，则安培力与重力平衡，安培力方向竖直向上，

由左手定则，的方向水平向左．由=，所以=

，方向水平向左．

（3）如图乙建立直角坐标系，棒在斜面上受重力和支持力如图乙所示，若使棒

能在斜面上平衡，安培力的范围将被限定在

1

与

2

之间，并且的方向应包括

2

的方

向，但不包括

1

的方向，则磁场的方向应被限定在

1

与

2

之间（不包括

1

），如图所示，

试卷第15页，总16页

则与正轴方向的夹角的范围：<≤．

【答案】

（1）电动机当中的电流是2，通过电源的电流是4；

（2）导体棒受到的安培力是6，磁场的磁感应强度是3．

【考点】

电功

安培力

解直角三角形在三力平衡问题中的应用

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：（1）电动机正常工作，

=

，

=2，

总

=−

=4．

（2）导体棒静止在导轨上，则受到的安培力

=sin37◦=6，

流过导体棒的电流

=

总

−

=2，

=，

解得=3．

【答案】

（1）保持静止时的大小为510

−2．

（2）接通瞬间，金属棒的加速度为4/

2

，方向竖直向下．

【考点】

安培力

加速度与力、质量的关系式

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：（1）断开时，由闭合电路的欧姆定律可知：

=

1

+

，

由金属棒静止知

=，

又有=

，

试卷第16页，总16页

联立可得：=510

−2．

（2）接通后，金属棒与电阻

2

并联，设并联等效电阻为，则有

1

=1

1

+1

2

，

由闭合电路的欧姆定律知

′=

+

，

通过金属棒的电流

2

=1

2

′

，

金属棒受到的安培力

′=

2

，

由牛顿第二定律知

−′=，

联立，可得：

=4/2

，方向竖直向下．

四、实验探究题

【答案】

0

,−

0

,

−

0

【考点】

磁感应强度

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：在接通电路前，重力等于弹簧测力计的拉力，即

0

；

接通电路，导线框受到重力、安培力和拉力的作用，处于平衡状态，平衡方程为：−

−

安

=0，

所以：

安

=−=−

0

，

又：

安

=，

则：=

−

0

．