高考物理二轮复习专项训练模型48 磁场叠加模型（解析版）

模型48磁场叠加模型1.（2023新高考福建卷）奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有（）A.减小白金丝直径，小磁针仍能偏转 B.用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转C.减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D.小磁针的偏转情况与其放置位置无关【参考答案】AB【命题意图】此题考查磁场、磁场叠加及其相关知识点。【名师解析】减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项A正确；白金导线换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项B正确；减小伏打电池电动势，只要导线中有电流，小磁场还是会发生偏转，选项C错误；通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，选项D错误。2.（2022高考上海）四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，Q为正方形线框的中点。当强度为I的电流从a点流入d点流出时，ad边在O点产生的磁场方向为（选填：“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，若ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则整个线框在O点产生的磁场磁感应强度大小为。【参考答案】.垂直纸面向外0【命题意图】本题考查安培定则+并联电路规律+直线电流的磁场+磁场叠加【名师解析】当强度为I的电流从a点流入d点流出时，根据直线电流产生磁场判断的安培定则，可知ad边在O点产生的磁场方向为垂直纸面向外。由于四根电阻丝电阻相等，设每根电阻丝的电阻为R，设ad边中电流为I1，ab边、bc边、cd边中电流为I2，根据并联电路规律，I1R=I23R，解得另外三根电阻丝中电流为I2=I1/3。由于B正比于I，根据直线电流产生磁场判断的安培定则，可知ab边、bc边、cd边在O点产生的磁场方向都是垂直纸面向里，且产生的磁场磁感应强度大小为B/3，根据磁场叠加原理可知，整个线框在O点产生的磁场磁感应强度为B-3×B/3=0。【特别提醒】四根电阻均匀分布的电阻丝，当强度为I的电流从a点流入d点流出时，电流按照并联电路规律分配。3.（2022·全国理综乙卷·18）安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（）测量序号Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45A.测量地点位于南半球B.当地的地磁场大小约为50μTC第2次测量时y轴正向指向南方D.第3次测量时y轴正向指向东方【参考答案】BC【名师解析】地磁场如图所示。地球可视为一个磁偶极，磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为SKIPIF1<0计算得B≈50μT，B正确；由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，则第2次测量，测量SKIPIF1<0，故y轴指向南方，第3次测量SKIPIF1<0，故x轴指向北方而y轴则指向西方，C正确、D错误。4.（2021年1月浙江选考）如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是A.电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B.螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场C.螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D.磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场【参考答案】.B【解题思路】通电密绕长螺线管内部的磁场可以视为匀强磁场，螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场，与电流大小无关，而通电环形电流内部的磁场不是匀强磁场，选项A错误B正确；螺线管直径越小，内部的磁场越接近匀强磁场，选项C错误；磁感线是为了形象化描述磁场引入的假想曲线，磁感线画的密疏，与磁场是否匀强无关，选项D错误。5.（2021高考全国甲卷）两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O'Q在一条直线上，PO'与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为A.B、0B.0、2BC.2B、2BD.B、B【参考答案】B【名师解析】由安培定则可判断出M点处磁感应强度为零，N点处磁感应强度为2B如图，选项B正确。最新模拟题1．（2023湖北高考冲刺模拟）安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知错误的是（）测量序号Bx/μTBy/μTBz/μT10-21452020463210454-21045A.测量地点位于南半球B.当地的地磁场大小约为50μTC.第1次测量时x轴正向指向东方D.第4次测量时y轴正向指向东方【参考答案】C【名师解析】如图所示地球可视为一个磁偶极，磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向上，则测量地点应位于南半球，故A正确，不符合题意；磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为SKIPIF1<0SKIPIF1<0计算得B≈50μT故B正确，不符合题意；由选项A可知测量地在南半球，而南半球地磁场指向北方斜向上，则第1次测量SKIPIF1<0故y轴指向南方，x轴正向指向西方。第4次测量SKIPIF1<0故x轴指向南方而y轴则指向东方，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。2..(2023浙江杭州九校期中联考)已知通电长直导线周围某点的磁感应强度SKIPIF1<0与导线中的电流SKIPIF1<0成正比、与该点到导线的距离SKIPIF1<0成反比。如图所示，两根平行长直导线相距为SKIPIF1<0，分别通以大小相等、方向相同的电流。规定磁场方向垂直纸面向里为正，在SKIPIF1<0区间内磁感应强度SKIPIF1<0随SKIPIF1<0变化的图线可能是图中的（）A. B.C. D.【参考答案】：D【名师解析】：由安培定则可知，左侧的电流在其右侧的磁场方向垂直纸面向里，而右侧的电流在其左侧产生的磁场方向垂直纸面向外，根据通电长直导线周围某点的磁感应强度SKIPIF1<0可知距离电流越远，电流产生的磁场越小，根据对称性可知两电流在SKIPIF1<0处的合磁场大小为0，SKIPIF1<0区域的合磁场方向垂直纸面向里，为正值；SKIPIF1<0区域的合磁场方向垂直纸面向外，为负值。故选D。3．（2023四川成都七中二诊）四根在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一个“井”字形，导线中通过的电流大小均为I，方向如图所示。a、b和c三点位于“井”字形对角线上，其中b点在“井”字形中心，且SKIPIF1<0。下列说法正确的是（）A．b点的磁感应强度为零 B．a、c两点的磁感应强度相同C．a点磁感应强度方向垂直纸面向外 D．减小导线1的电流，b点的磁感应强度也减小【参考答案】AC【名师解析】根据安培定则和磁感应强度的叠加可知，1和3、2和4导线在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，叠加后b点的磁感应强度为零，故A正确；根据叠加原理和对称性可知，a、c两点的磁感应强度大小相等，方向相反，故B错误；所有导线在a点产生的磁感应强度方向均垂直纸面向外，叠加后a点磁感应强度方向垂直纸面向外，故C正确；减小导线1的电流，1和3导线在b点产生的磁感应强度不能抵消，则b点的磁感应强度增大，故D错误。4.(2023广东重点高中期末)正三角形ABC的三个顶点处分别有垂直于三角形平面的无限长直导线，导线中通有恒定电流，A、B导线电流方向垂直纸面向内，C导线电流方向垂直纸面向外，a、b、c三点分别是正三角形三边的中点，若A、B、C三处导线中的电流分别为3I、2I、I，已知无限长直导线在其周围某一点产生的磁场磁感应强度B的大小与电流成正比，与电流到这一点的距离成反比，即B=kSKIPIF1<0，则a、b、c三点的磁感应强度大小关系为A．a点最大 B．b点最大 C．c点最大 D．b，c两点一样大【参考答案】．C【名师解析】设正三角形的边长为2L，根据公式SKIPIF1<0，结合矢量的叠加原理，则a、b、c三点的磁感应强度大小分别为：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；综上所述，故C正确，ABD错误；故选C．5.（2023浙江萧山名校联考）如图所示，a、b、c一个等腰直角三角形的三个顶点，三角形在竖直平面，斜边ab水平方向。图甲在a、b两个顶点分别放置两等量正点电荷，已知a处点电荷在c点产生的电场强度大小为E：图乙在a、b两个顶点分别放置两电流相同垂直三角形平面向里的导线，已知a处通电导线在c点产生的磁感应强度大小为B．不考虑其他因素的影响，则有（）A.图甲中，c处的电场强度大小为2E，方向竖直向上B.图甲中，c处的电场强度大小为SKIPIF1<0E，方向水平向右C.图乙中，c处的磁感应强度大小为2B，方向竖直向上D.图乙中，c处的磁感应强度大小为SKIPIF1<0B，方向水平向右【参考答案】D【名师解析】图甲中，电荷a在c点的场强方向沿ac斜向上，电荷b在c点的场强方向沿bc斜向上，两者垂直，大小均为E，则c处的电场强度大小为SKIPIF1<0E，方向竖直向上，选项AB错误；图乙中，a处直导线在c点的磁场方向沿cb方向斜向下，b处直导线在c点的磁场方向沿ac方向斜向上，且大小均为B，则c处的磁感应强度大小为SKIPIF1<0B，方向水平向右，选项C错误，D正确。6.（2023重庆名校质检）物理学家欧姆在探究通过导体的电流和电压、电阻关系时，因无电源和电流表，利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转。某兴趣研究小组在得知直线电流在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比的正确结论后重现了该实验，他们发现：当通过导线电流为SKIPIF1<0时，小磁针偏转了SKIPIF1<0；当通过导线电流为SKIPIF1<0时，小磁针偏转了SKIPIF1<0，则下列说法中正确的是（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0 D.无法确定【参考答案】A【名师解析】设地磁场感应强度为B0，小磁针转SKIPIF1<0时电流产生的磁场磁感应强度为B1，tan30°=B1/B0，B1=kI1，小磁针转60°时电流产生的磁场磁感应强度为B2，tan60°=B2/B0，B2=kI2，联立解得：I2=3I1，A正确。7.（2023重庆名校质检）在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0.将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上，让N极指向正北方向，如图所示，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1；现将条形磁铁以P点为轴心在水平面内旋转90°，使其N极指向正东方向，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南北极与地理北、南极重合)()A.B1－B0 B.B1＋B0C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【参考答案】D【名师解析】根据题意，赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0，条形磁铁N极指向正北方向时，条形磁铁在P点产生的磁感应强度为B＝B1－B0；条形磁铁N极指向正东方向时，其分磁感应强度指向正东方向，此时两个分矢量垂直，故P点的合磁感应强度为B′＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0选项A．B1－B0，与结论不相符，选项A错误；选项B．B1＋B0，与结论不相符，选项B错误；选项C．SKIPIF1<0，与结论不相符，选项C错误；选项D．SKIPIF1<0，与结论相符，选项D正确.8.（2023重庆名校质检）如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，且SKIPIF1<0；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是A.a点 B.b点 C.c点 D.d点【参考答案】C【名师解析】两电流在该点的合磁感应强度为0，说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系，根据右手螺旋定则在两电流的同侧磁感应强度方向相反，则为SKIPIF1<0或SKIPIF1<0，又SKIPIF1<0，所以该点距SKIPIF1<0远距SKIPIF1<0近，所以是SKIPIF1<0点，故选项C正确，选项ABD错误．考点：通电直导线和通电线圈周围磁场的方向【名师点睛】由安培定则可判出两导线在各点磁感线的方向，再由矢量的合成方法可得出磁感应强度为零的点的位置；本题考查了安培定则及矢量的合成方法，特别应注意磁场的空间性，注意培养空间想象能力．9.（2023湖北宜昌重点高中质检）特高压直流输电是国家重点工程，如图所示，高压输电线上使用“abcd正方形间隔棒”支撑导线L1、L2、L3、L4，其目的是固定各导线间距，防止导线互相碰撞，图中导线L1、L2、L3、L4水平且恰好处在正四棱柱的四条棱上，abcd的几何中心为O点，O点到导线的距离远小于导线的长度，忽略地磁场，当四根导线通有等大、同向的电流时，则(

)A.O点的磁感应强度为零 B.O点的磁感应强度沿bd连线方向

C.L1对L2的安培力比L1对L3的安培力大 D.L1所受安培力的方向为从L1指向L2【参考答案】.AC

【名师解析】根据安培定则以及对称性，L1和L3在O点处的磁感应强度为零，L2和L4在O点处的磁感应强度为零，所以O点处的磁感应强度为零，故C.越靠近通电直导线，磁感应强度越强，所以L1导线在L2处产生的磁感应强度大于在L3处的磁感应强度，所以L1对L2的安培力大于L若通电导线均通垂直纸面向外的电流，根据安培定则可得L2、L3、L4在L1处的磁感应强度的方向从L4指向L2，再根据左手定则可以确定，L110.（2023湖南名校联盟期中）Ioffe-Prichard磁阱常用来约束带电粒子的运动.如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过SKIPIF1<0平面，1、2、3、4直导线与SKIPIF1<0平面的交点成边长为SKIPIF1<0的正方形且关于SKIPIF1<0轴和SKIPIF1<0轴对称，各导线中电流方向已标出。已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比。下列说法正确的是（）A.SKIPIF1<0点的磁感应强度为零B.直导线1、3之间的相互作用力为排斥力C.直导线1、2在SKIPIF1<0点产生的磁场的磁感应强度方向沿SKIPIF1<0轴负方向D.直导线2受到其他导线的磁场力可能为零【参考答案】.AC【名师解析】据右手螺旋定则可判导线1、3和导线2、4在SKIPIF1<0点产生的磁感应强度大小相等、方向