高考物理一轮复习考点30-磁场的描述-磁场对电流的作用

磁场的描述磁场对电流的作用考点30第一步狂刷小题·夯基础[题组一基础小题]1．磁场中某区域的磁感线如图所示，则(

)A．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小C．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<BbD．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb答案解析由题图可知，a处的磁感线比b处稀疏，则a处的磁感应强度比b处的小，即Ba<Bb，C正确，D错误；将同一通电导线放入磁场中，当通电导线与磁场垂直时，受到的磁场力最大，与磁场平行时受到的磁场力为零，所以虽然Ba<Bb，但是无法比较同一通电导线在a、b两处所受磁场力的大小，A、B错误。解析2．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(

)A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半答案解析A．地理南、北极与地磁南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁的南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显3．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是(

)答案解析由题意可知，地理南、北极与地磁南、北极不重合，存在地磁偏角，A正确；磁感线是闭合的，由图可推知地球内部也存在磁场，地磁的南极在地理北极附近，B正确；只有赤道上方附近的地磁场方向才与地面平行，C错误；根据安培定则可知，通电导线的磁场方向与导线中电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故D正确。本题选说法不正确的，故选C。解析4．如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线(水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极所指的方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是(

)A．I2<I1，方向垂直纸面向外B．I2>I1，方向垂直纸面向外C．I2<I1，方向垂直纸面向里D．I2>I1，方向垂直纸面向里答案解析小磁针静止时N极所指的方向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处形成的磁场方向向上，则I2在该处形成的磁场方向向下，且比I1在该处形成的磁场强，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外，且I2>I1。故B正确。解析5．如图所示，条形磁体放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住处于静止状态。a为垂直纸面放置的直导线的横截面，导线中无电流时磁体对斜面的压力为FN1；当导线中有电流通过时，磁体对斜面的压力为FN2。下列关于a中电流方向、磁体对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是(

)A．电流垂直纸面向外时，FN1＜FN2，弹簧的伸长量减小B．电流垂直纸面向外时，FN1＞FN2，弹簧的伸长量增大C．电流垂直纸面向里时，FN1＞FN2，弹簧的伸长量减小D．电流垂直纸面向里时，FN1＜FN2，弹簧的伸长量增大答案解析当电流垂直纸面向外时，根据左手定则可知，导线受到的安培力指向左下方，根据牛顿第三定律可知，磁体受到的磁场力方向指向右上方，将磁体受到的磁场力分解为沿斜面向上和垂直斜面向上的两个分力，根据平衡条件可知，与导线中无电流相比，弹簧的伸长量减小，磁体对斜面的压力减小，即FN1＞FN2，故A、B错误；同理，当电流垂直纸面向里时，根据左手定则可知，导线受到的安培力指向右上方，根据牛顿第三定律可知，磁体受到的磁场力方向指向左下方，将磁体受到的磁场力分解为沿斜面向下和垂直斜面向下的两个分力，根据平衡条件可知，与导线中无电流相比，弹簧的伸长量增大，磁体对斜面的压力增大，即FN1＜FN2，故C错误，D正确。解析6．(2019·全国卷Ⅰ)如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为(

)A．2F B．1.5F

C．0.5F D．0答案解析设每根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两支路电阻之比为R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，上下两支路电流之比为I1∶I2＝1∶2。如图所示，由于上边支路通电的导体受安培力的有效长度也为L，根据安培力计算公式F＝ILB，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得F′＝0.5F，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框LMN所受的安培力大小为F＋F′＝1.5F，B正确。解析7．(多选)电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比，通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。设弹体只受安培力作用，现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是(

)A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加到原来的2倍C．只将弹体质量减小到原来的一半D．将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变答案解析8．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于虚线方框内的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，当线圈中通有如图所示电流I时，调节砝码使天平达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中拿走质量为m的砝码，才能使天平再次达到新的平衡，由此可知(

)答案解析[题组二高考小题]9．(2021·广东高考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(

)答案解析因I1≫I2，则可不考虑长管外面四根平行的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”，可知管外左右两侧的直导线要受到管内直导线指向管内的安培力，管外上下两侧的直导线要受到管内直导线指向管外的安培力，故长管形变后的形状如图C。故选C。解析10．(2021·福建高考)(多选)如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则(

)A．O点的磁感应强度为0B．O点的磁感应强度方向由O指向cC．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向D．e点的磁感应强度方向沿y轴负方向答案解析由题知，四条导线中的电流大小相等，且到O点的距离相等，故四条导线在O点产生的磁感应强度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线在O点产生的磁感应强度方向如图甲所示，可知，Bb与Bc相互抵消，则O点的磁感应强度方向由O指向c，其大小不为0，故A错误，B正确。由题知，四条导线中的电流大小相等，a、b到e点的距离相等，故a、b位置导线在e点产生的磁感应强度大小相等，c、d到e点的距离相等，故c、d位置导线在e点产生的磁感应强度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线在e点产生的磁感应强度方向如图乙所示，可知，Bc′与Bd′相互抵消，而根据平行四边形定则可知Ba′和Bb′两个磁感应强度的合磁感应强度沿y轴负方向，故e点的磁感应强度方向沿y轴负方向，故C错误，D正确。解析解析11．(2021·浙江6月选考)(多选)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80A和100A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等。下列说法正确的是(

)A．两导线受到的安培力Fb＝125FaB．导线所受的安培力可以用F＝ILB计算C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变D．在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置答案解析两导线受到的安培力是一对相互作用力，大小相等，故A错误。因为每一根导线所在处的磁感应强度方向与导线垂直，且磁感应强度大小沿导线方向不变，故导线所受的安培力可以用F＝ILB计算，故B正确。移走导线b前，导线b的电流较大，则p点的磁场的方向与导线b中电流在p点产生的磁场的方向相同，根据安培定则可知，p点的磁感应强度方向垂直两导线所在的平面向里；移走导线b后，p点磁场的方向即导线a中电流在p点产生的磁场的方向，根据安培定则可知，p点的磁感应强度方向垂直两导线所在的平面向外，故C正确。根据安培定则可知，在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场的方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D正确。解析答案解析解析13．(2021·湖南省衡阳市高三下二模)如图所示，在匀强磁场区域内有一倾角为θ的光滑斜面，在斜面上水平放置一根长为L、质量为m的导线，通以如图所示方向的电流I时，通电导线能静止在斜面上，重力加速度为g，下列说法正确的是(

)答案解析14．(2021·山东省淄博市高三上12月教学质量摸底检测)(多选)如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触。现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动。已知电流I随时间的关系为I＝kt(k为常数，k＞0)，金属棒与导轨间存在摩擦。则下列关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图像中，可能正确的是(

)答案解析第二步精做大题·提能力[题组一基础大题]15．如图为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。(重力加速度为g)答案(1)2A

(2)0.125T答案解析[题组二高考大题]16．(2018·江苏高考)如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流。金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g。求下滑到底端的过程中，金属棒(1)末速度的大小v；(2)通过的电流大小I；(3)通过的电荷量Q。答案解析

[题组三模拟大题]17．(2021·福建省莆田市高三下4月月考)在竖直平面内固定两光滑平行导体圆环，两圆环正对放置，圆环半径均为R＝0.125m，相距1m。圆环通过导线与电源相连，电源的电动势E＝3V，内阻不计。在两圆环