2022年高考物理总复习第二部分常考考点培优训练 考点二十七磁场及其对电流的作用

二十七磁场及其对电流的作用

（40分钟100分）

一、单项选择题（共6小题，每小题6分，共36分）

1.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导

线通以如图所示方向电流时（）

01

/11"!/","///

A.磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用

B.磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用

C.磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用

D.磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用

【解析】选C。根据条形磁铁磁感线分布情况得到长直导线电流所在位置磁场方向，如图甲,

再根据左手定则判断通电导线所受安培力的方向；根据牛顿第三定律，通电导线对磁铁的作

用力向右下方，如图乙，选取磁铁为研究的对象，磁铁始终静止，根据平衡条件，可以知道

通电后支持力变大，静摩擦力变大，方向向左。故选C。

|教师|

【加固训练】

如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有同向电

流时，两导线环的运动情况是（）

A.互相吸引，电流大的环其加速度也大

B.互相排斥，电流小的环其加速度较大

C.互相吸引，两环加速度大小相同

D.互相排斥，两环加速度大小相同

【解析】选C。同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，知两线圈的运动情况是相互靠近。

由牛顿第二、三定律可知，两环加速度大小相同。

2.（2022•舟山模拟）如图所示为直流电机的内部基本结构，给装置导入稳定的正向电压就能

够使线框运转，对此下列说法正确的是（）

A.图示时刻左边的导线受到的安培力竖直向下

B.在线框运转的整个周期内，有两段时间导线不受安培力的作用

C.在线框运转的整个周期内，导线一直有受安培力的作用

D.对调磁铁的位置与电池的正负极，线框将逆时针旋转

【解析】选B。由左手定则可知，图示时刻左边的导线受到的安培力竖直向上，A错误；由于

换向片存在间隙，在线框运转的整个周期内，当两次转至竖直方向（与磁场垂直）时，导线无

电流通过不受安培力作用，故一个周期内有两段时间导线不受安培力的作用，B正确，C错误;

同时对调磁铁的位置与电池的正负极，导线受力与原来相同，仍顺时针旋转，D错误。

（2022•邯郸模拟）为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨。电磁

推进器用绝缘材料制成直海水导管，马蹄形超导线圈在通道内形成磁场，正、负电极与直流

电源相连在海水中形成电流。装置的截面图如图所示，关于该电磁推进器说法正确的是（）

A.同等情况下装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好

B.同等情况下增加磁感应强度不能改变推进效果

C.图示中海水受到的磁场力方向垂直纸面向里

D.图示中推进器受到的海水推力方向垂直纸面向里

【解析】选C。海水导电效果好于淡水，同等条件下电流大的推进效果好，故A错误；磁场

力与磁感应强度成正比，增加磁感应强度可以增强推进效果，故B错误；根据左手定则，磁

场力垂直纸面向里，故C正确；根据牛顿第三定律，推进器受到的海水推力方向向外，故D

错误。

3.（2022•永州模拟）如图是两个有趣的实验，第一个实验叫“旋转的液体”，在玻璃皿的中

心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后

在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，见图

甲。第二个实验叫“振动的弹簧"，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水

银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，见图乙。下列说法正确的是（）

甲旋转的液体乙震动的弹簧

A.图甲中，如果从上往下看，液体旋转方向为逆时针

B.图甲中，如果改变电流的方向，液体的旋转方向不变

C.图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动

D.图乙中，如果改变电流的方向，将观察不到弹簧不断上下振动

【解析】选Ao根据图甲中电源的正、负极判断在液体中形成的电流方向为正极导线指向负

极导线，磁场方向从下向上，根据左手定则可知，从上往下看，液体沿逆时针方向旋转，A

正确；如果改变电源的正、负极，液体中电流的方向反向，磁感线方向不变，则安培力方向

改变，所以液体的旋转方向改变，B错误；图乙中给装置通电，弹簧中每一圈的电流方向相

同，因为同向电流相互吸引，所以弹簧缩短，脱离水银液面，弹簧中无电流，再次落下与水

银接触，从而使弹簧上下振动；纯酒精不导电，所以接通电源后，弹簧中无电流，不会上下

振动，c错误；如果改变电流的方向，根据C选项分析可知依然可以观察到弹簧不断上下振

动，D错误。

4.如图，在磁感应强度大小为戌的匀强磁场中，两长直导线2和0垂直于纸面固定放置，两

者之间的距离为1.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流/时，纸面内与两导线距

离均为/的a点处的磁感应强度为零。下列判断正确的是（）

，/V\

//\、

/V

/，\、

1//\1X

，，、\

/，\、

p6——7-----0Q

A.A的方向平行于网向右

B.导线P的磁场在a点的磁感应强度大小为:区

C.只把导线0中电流的大小变为2Z,a点的磁感应强度大小为母-反

O

D.只把导线P中的电流反向，a点的磁感应强度大小为个区

【解析】选Co在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流/时，根据安培定则及矢量叠

加原理可求得它们在a点处产生的磁感应强度大小为扁方向平行于河向右，如图所示

，、

//、、

//、、

///\1、

//\、

/，、、

P0-…-/——0Q

由于a点处的合磁感应强度为零，由此可知外加的磁场方向与留平行并且由0指向只且反

=5,依据几何关系，则有导线。在a点处产生的磁感应强度同cos30°=:氏，解得尸或

0通电导线在a处的磁感应强度大小为无=优=与晶故A、B错误；只把导线0中电流的大

小变为21,则导线。在a点产生的磁感应强度方向不变，大小变为尻'=芈瓜，由几何知

O

识结合矢量叠加原理，求得a点处磁感应强度大小为氏=个区，故C正确；当导线夕中的电

流反向，

B2

PQ————法

其他条件不变，则尸导线在a处产生的磁感应强度大小不变，但方向改变，依据几何关系及

三角知识，可求得两导线在a处的合磁场大小为民=算品方向竖直向上，如图所示

O

因外加的磁场方向与河平行，且由0指向只最后由矢量的合成法则，可得a点处磁感应强

度8的大小为

氐+停瓦）=¥品故D错误。

教师专用@

空间某点磁感应强度的求法

根据a点合场强为0解题。a点处有三个场强，先把两个电流产生的场强合成，再和匀强磁

场合成。电流大小和方向变化时，要注意变化了的磁感应强度的方向和大小，然后再做矢量

合成。

|教师|

【加固训练】

在一条直线上的/点和8点分别固定一垂直纸面的无限长通电直导线,其电流分别为4/和I,

方向如图所示，£,和国分别表示/处和6处电流在某点产生的磁感应强度的大小。已知通电

长直导线在空间某点处形成磁场的磁感应强度5=5,4为比例系数，r为该点到导线的距

r

离，/为导线中的电流。则在通过

尔8两点的直线上，满足磁感应强度大小坊=瓦的点，下列说法正确的是（）

4/1

---0..-...0--.....

AB

A.只有两个，其中一处磁感应强度的矢量和为零

B.只有一个，该处磁感应强度的矢量和为零

C.有三个，其中两处磁感应强度的矢量和为零

D.有三个，其中一处磁感应强度的矢量和为零

【解析】选Ao设两导线相距L,根据题意可知在图中月和£两点处的B尸即

/，k}=/解得X|=（,莅=9，根据安培定则可知在X点两磁场的方向相同，在

X2LXiX\0o

已点两磁场的方向相反，所以只有8处磁感应强度的矢量和为零，选项A正确，B、C、D错

误。

4.如图，在磁感应强度大小为笈的匀强磁场中，两长直导线尸和0垂直于纸面固定放置，两

者之间的距离为h在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流/时，纸面内与两导线距

离均为1的a点处的磁感应强度为零。下列判断正确的是（）

atK\

，、

/\

/、

/、

/、

/\

//\1

/、

/、

/、

/、

/、

P必-----0Q

A.区的方向平行于尸。向右

B.导线P的磁场在a点的磁感应强度大小为地区

C.只把导线0中电流的大小变为21,a点的磁感应强度大小为好反

O

D.只把导线〃中的电流反向，a点的磁感应强度大小为七区

【解析】选Co在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流/时，根据安培定则及矢量叠

加原理可求得它们在a点处产生的磁感应强度大小为5,方向平行于阀向右，如图所示

“‘O

t\

t\

/\

/t\、

//\l

/、

/\

t\

f\

/、

P0......-/……-0Q

由于a点处的合磁感应强度为零，由此可知外加的磁场方向与加平行并且由0指向R且区

=B\,依据几何关系，则有导线〃在a点处产生的磁感应强度6,cos300=＜品解得产或

乙

0通电导线在a处的磁感应强度大小为每=尻=与品故A、B错误；只把导线0中电流的大

小变为21,则导线0在a点产生的磁感应强度方向不变，大小变为尻'=芈瓜，由几何知

O

识结合矢量叠加原理，求得a点处磁感应强度大小为民-尻，故C正确；当导线P中的电

O

流反向，

P&——7——瓯

其他条件不变，则尸导线在a处产生的磁感应强度大小不变，但方向改变，依据几何关系及

三角知识，可求得两导线在a处的合磁场大小为民笈，方向竖直向上，如图所示

O

因外加的磁场方向与网平行，且由0指向只最后由矢量的合成法则，可得a点处磁感应强

度8的大小为

芈民，故D错误。

教师专用©【总结提升】

空间某点磁感应强度的求法

根据a点合场强为0解题。a点处有三个场强，先把两个电流产生的场强合成，再和匀强磁

场合成。电流大小和方向变化时，要注意变化了的磁感应强度的方向和大小，然后再做矢量

合成。

5.在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，地下有一根金属管线

平行于水平地面。有一种探测方法，首先给金属长直管线通上恒定电流I,再用可以测量磁

场强弱、方向的仪器进行以下操作，①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强

度最强的某点，记为小②在4点附近的地面上找到与/点磁感应强度相同的点8,连接48

并测得间的距离为a；③在地面上过4点作垂直于48的线段4。并测得4。间的距离为b；

④用测量仪测得C点的磁场方向与地面夹角为45°,由此可确定（）

水平地面金属管线

（）J1

A.地下的金属管线平行于力反深度为8

B.地下的金属管线平行于力8,深度为a

C.地下的金属管线平行于ZC,深度为，

D.地下的金属管线平行于〃?，深度为a

【解析】选A。根据通电直导线产生的磁场特点：距离电流越近，产生的磁场强度越大，则/

点距离管线最近，上的点均是距离管线最近的点，管线在的正下方，与4?平行；由几

何关系可以确定力点到管线的距离为b0

0

6.（2022•开封模拟）有一边长为1的正三角形线框a历悬挂在弹簧测力计下面，线框中通有

"ac方向的恒定电流I,直线助V是匀强磁场的边界线，磁场方向垂直于△aAc所在平面向里。

平衡时，弹簧测力计的读数为A若将线框上提，让线框上部分露出磁场，其他条件都不改

变，再次平衡时，磁场边界线/MV刚好过a力和ac边的中点，这种情况下，弹簧测力计的读数

为3凡则匀强磁场的磁感应强度大小为（）

MN

X

X

X

XXXX

F2F竺

A-~1B-71D.71

【解析】选D。线框全部在磁场中时，受到安培力作用的有效长度为零，F=mg,直线/肺刚

好过勖和ac边的中点时，线框受到安培力的有效长度为〈，受到竖直向下的安培力，大小

乙

114F

为F安=B5o对线框，由平衡条件得3少=侬+所,联立解得5=有，选项D正确，A、B、

乙LtJ.1.

C错误。

【加固训练】

如图所示，质量为小长为/的铜棒a8,用长度也为/的两根轻导线水平悬吊在竖直向上的

匀强磁场中，磁感应强度为B,未通电时，铜棒静止，通入恒定电流后，棒向纸外偏转的最

大角度为，，重力加速度为g,不计空气阻力。贝h)

A.棒中电流的方向为b-a

m式Leos0)

B.棒中电流的大小为上方―六

Blsin。

乙I…mgtan,

C.棒中电流的大小为----

D1

D.若只增大轻导线的长度，则〃角变大

【解析】选B。根据铜棒受到的安培力方向可知，电流的方向由a到儿A错误；根据动能定

侬（1-cos

理可知AZ7・/sincos。)=0,解得/=C错误，B正确;

Blsin9

根据B可知，最大偏转角与导线的长度无关，D错误。

二、多项选择题（共3小题，每小题8分，共24分）

7.（2022•常德模拟）如图所示，磁感应强度为8的匀强磁场中，垂直磁场方向固定一边长为

£的正方形线框aAd,线框每边电阻均为上将线框的顶点a、。接在电动势为反内阻为A

的电源上，开关S闭合，电路稳定后（）

A.线框的ad边和历边受到的安培力方向相反

B.线框的筋边与de边受到的安培力方向相反

C.整个线框受到的安培力大小为0

4BEL

D.整个线框受到的安培力大小为K

【解析】选A、Do线框ad、历边中的电流方向相反，受到的安培力方向相反，选项A正确；

线框ab边与de边中的电流方向相同，所受的安培力方向相同，选项B错误；设a、6间电阻

为r,则［=）+白

rR3R

所以「=弓3兄根据闭合电路欧姆定律，干路电流7=:F^=篝，所以安培力夕=8〃=喏4RFI

4o,11\（K

选项D正确，C错误。

二、多项选择题（共3小题，每小题8分，共24分）

7.（2022•常德模拟）如图所示，磁感应强度为6的匀强磁场中，垂直磁场方向固定一边长为

£的正方形线框abed,线框每边电阻均为凡将线框的顶点a、6接在电动势为反内阻为??

的电源上，开关S闭合，电路稳定后（）

A.线框的ad边和A边受到的安培力方向相反

B.线框的力边与de边受到的安培力方向相反

C.整个线框受到的安培力大小为0

D.整个线框受到的安培力大小为AR呼P/

【解析】选A、D„线框ad、A边中的电流方向相反，受到的安培力方向相反，选项A正确；

线框ab边与de边中的电流方向相同，所受的安培力方向相同，选项B错误；设a、8间电阻

则！=-+—

为r,

人7R3R

3F4Z74RFI

所以此根据闭合电路欧姆定律，干路电流-=~，所以安培力尸

4oIKIK

产火

选项D正确，C错误。

8.图（a）中，三个点电荷分别固定在圆环上力、C,。三点，每个电荷在圆心。处的场强大小

均为区图（6）中，三根通电长直导线（横截面积忽略不计）垂直于圆环平面分别固定在圆环上

a、c、d三点，每根导线在圆心功处的磁感应强度大小均为尻下列判定正确的是（）

.一◎A、―铲、

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j135。房135。1；?135%1350；

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图（。）图®

A.Q处的场强大小为（小+1）£,方向从Q指向/

B.a处的场强大小为（小一1）区方向从月指向a

C.a处的磁感应强度大小为（蛆+1）8,方向垂直于a”向右

D.。处的磁感应强度大小为（铺一1）6,方向垂直于a@向左

【解析】选A、c。每个电荷在圆心a处的场强大小均为反由场强的叠加原则可得a处场强

的方向从a指向4大小为反=2曲in45°+£=（小+1）区故A正确，B错误；每根导线

在圆心a处的磁感应强度大小均为B,可得a处的磁感应强度的方向垂直于aa向右，大小为

殳=26sin45°+8=（小+1）8故C正确，D错误。

9.（★）已知在电流为/的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度大小为8=,，

其中A为常量。现有四根平行的通电长直导线，其横截面恰好在一个边长为£的正方形的四

个顶点上，电流方向如图。其中a、c导线中的电流大小为b、d导线中的电流大小为心,

已知此时6导线所受的安培力恰好为零。撤去6导线，在。处固定一长度为£、电流为/的

通电导体棒e,电流方向垂直纸面向外，则下列说法正确的是（）

。/泠X

A.6导线撤去前，电流的大小关系为入=27；

B.6导线撤去前，四根导线所受的安培力均为零

C.8导线撤去后，导体棒e所受安培力方向为沿y轴负方向

D.6导线撤去后，导体棒e所受安培力大小为小

【解析】选A、C、Do8导线撤去前，6导线所受的安培力为零，则8导线所在处的磁感应强

度为零，即cos45°=心,解得7a=27,,故A正确；6导线撤去前，根据对称性知d

导线所受的安培力也为零，由2破cos45°W哈知，a、c导线所受的安培力不为零，故

-=2啦百,方向沿x轴负方向,

B错误；8导线撤去后，。处的磁感应强度大小为笈=4

■L

则由左手定则知导体棒e所受安培力方向沿y轴负方向，大小为4A〃=镜kHz，故C、D

正确。

三、非选择题（本题共2小题，共40分）

10.（20分）（★）如图所示，水平导轨间距为乙导轨电阻忽略不计；导体棒勖的质量为力,

电阻为小与导轨接触良好，电源电动势为£,内阻为人定值电阻的阻值为此外加匀强磁

场的磁感应强度为8,方向垂直于助，与导轨平面夹角。