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2025人教版新教材物理高考第一轮
第十一章 磁场
第 1 讲磁场的描述 磁场对通电导线的作用力
基础对点练
题组一 磁场的描述
1.(2024广西钦州模拟)关于磁感应强度,下列说法正确的是( )
F
A.由B= 可知,B与F成正比,与IL成反比
IL
F F
B.从运动电荷所受洛伦兹力出发有 B= ,把此式与E= 相比较,我们可以更深刻地认识
qv q
磁现象,“它只与运动电荷有关,表现为定义式中反映运动的物理量v”
C.磁感应强度的大小在数值上等于穿过单位面积的磁通量
D.一小段通电导线在某处所受磁场力的方向,与该处磁感应强度的方向相同
2.四根长直导线通有相同大小的电流,导线的截面是正方形的四个顶点,其中L 、L 导线
1 2
电流垂直纸面向里,L 、L 导线电流垂直纸面向外,每根导线在中心O处产生的磁感应强
3 4
度大小均为B,则O点的磁感应强度是( )
A.大小为2B,指向L
1
B.大小为4B,指向L 、L 连线中点
1 4
C.大小为2√2B,指向L 、L 连线中点
1 4
D.大小为√2B,指向L 、L 连线中点
2 3
题组二 磁场对通电导线的作用力
3.一不可伸长直导线垂直于匀强磁场B放置,通过电流I时导线受到的安培力为F,将该导
线做成半圆环,圆环平面仍垂直于匀强磁场放置,如图所示,并保持安培力不变,则圆环中电
流大小为( )
π 2π
A.I B. I C.πI D. I
2 3
4.(2024广东梅州模拟)如图所示,一光滑绝缘的圆柱体固定在水平面上。导体棒 AB可绕
过其中点的转轴在圆柱体的上表面内自由转动,导体棒CD固定在圆柱体的下底面。开始时,两导体棒相互垂直并静止,两导体棒中点O 、O 连线与圆柱体的中轴线重合。现对两
1 2
导体棒同时通入图示方向(A到B、C到D)的电流。下列说法正确的是( )
A.通电后,导体棒AB仍将保持静止
B.通电后,导体棒AB将逆时针转动(俯视)
C.通电后,导体棒AB将顺时针转动(俯视)
D.通电瞬间,线段O O 上存在磁感应强度为零的位置
1 2
5.在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,当金属棒ab中通以恒定电流I且
金属棒静止时,两细线偏离竖直方向的偏角均为 θ,如图所示。已知金属棒 ab的质量为
m、长度为L,重力加速度大小为 g,关于恒定电流I的大小和方向,下列说法正确的是(
)
mgtanθ
A. ,从a到b
BL
mgtanθ
B. ,从b到a
BL
mg(1-cosθ)
C. ,从a到b
BLsinθ
mg(1-cosθ)
D. ,从b到a
BLsinθ
6.(2023山东日照二模)MN、PQ为水平放置、间距为1 m的平行导轨,左端接有如图所示
的电路。电源的电动势为10 V,内阻为1 Ω;小灯泡L的电阻为8 Ω。将导体棒ab静置于
导轨上,整个装置处在匀强磁场中,磁感应强度大小为 2 T,方向与导体棒垂直且与水平导
轨平面的夹角θ=53°,匀质导体棒质量为 0.22 kg,阻值为8 Ω。闭合开关S后,导体棒恰好
未滑动。已知导体棒和导轨间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计
导轨的电阻,g取10 m/s2,sin 53°=0.8。则( )A.此时滑动变阻器接入电路中的电阻为5 Ω
B.流过小灯泡的电流大小为1 A
C.导体棒受到的安培力大小为1.1 N
D.若将滑动变阻器的滑片向左移动,则导体棒仍会静止
综合提升练
7.(多选)(2022全国乙卷)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。如图所示,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 B /μT B /μT B/μT
x y z
1 0 21 -45
2 0 -20 -46
3 21 0 -45
4 -21 0 -45
A.测量地点位于南半球
B.当地的地磁场大小约为50 μT
C.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
8.如图所示,导体棒P通过两等长细线悬挂在竖直墙面上等高的两点,并通以恒定电流 I ,
P
另一长直导体棒Q位于AB连线正下方,并与电源(不计内阻)、开关、滑动变阻器构成串
联电路,闭合开关前滑片位于最左端。已知通电直导线产生的磁场的磁感应强度与通电
导线的电流大小成正比,与到通电导线的距离成反比。只考虑滑动变阻器接入电路的电
阻,现闭合开关,将滑动变阻器的滑片自最左端缓慢滑至正中间位置,导体棒P绕AB连线
缓慢转动至某一位置,下列说法正确的是( )A.导体棒P所受的安培力一定水平向右
B.细线上的拉力大小不变
C.两导体棒间的安培力将变为原来的2倍
D.两导体棒的间距将变为原来的2倍
9.(2023北京卷)2022年,我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”,创造了大质量电磁推
进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金
属导轨固定在水平面,导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导
轨接触良好,电流从一导轨流入,经过金属棒,再从另一导轨流回,图中电源未画出。导轨电
流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场,磁感应强度B与电流i的关系式为B=ki(k为常
量)。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时,回路中的电流
由I变为2I。已知两导轨内侧间距为L,每一级区域中金属棒被推进的距离均为 s,金属棒
的质量为m。求:
(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F;
(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比a ∶a ;
1 2
(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。参考答案
第十一章 磁场
第1讲 磁场的描述 磁场对通电导线的作用力
F
1.B 解析 磁感应强度B的定义式B= ,是比值定义法,磁感应强度B与F、IL无关,由
IL
F F
磁场本身决定,A错误;从运动电荷所受洛伦兹力出发有B= ,把此式与E= 相比较,我们
qv q
可以更深刻地认识磁现象,“它只与运动电荷有关,表现为定义式中反映运动的物理量 v”,B
正确;磁感应强度在数值上等于磁通量与垂直磁场方向上的面积之比,故穿过垂直磁场方
向单位面积上的磁通量的大小等于磁感应强度的大小,C错误;根据左手定则可知,磁场中
某处磁感应强度的方向,与通电导线在该处所受磁场力的方向垂直,D错误。
2.C 解析 据右手螺旋定则可知,4根通电直导线在O点产生的磁感应强度如图所示,则O
点的磁感应强度为B = =2 B,方向指向L 、L 连线中点,故C正确。
合 √(2B)2+(2B)2 √2 1 4
3.B 解析 直导线在磁场中受力F=BIL,半圆环导线在磁场中受力的有效长度是半圆环的
2L π
直径长度,则F=BI' ,解得I'= I,故选B。
π 2
4.B 解析 如图所示,导体棒AB左侧处在斜向上的磁场中,受到的安培力F 穿过纸面向
1
外,导体棒AB右侧处在斜向下的磁场中,受到的安培力F 穿过纸面向里,故导体棒AB将
2
逆时针转动(俯视),A、C错误,B正确;通电后,根据安培定则可知导体棒AB和导体棒CD
中的电流会在周围产生磁场,根据磁场的合成可知线段O O 上不存在磁感应强度为零的
1 2
位置,D错误。
5.A 解析 根据左手定则并结合物体的平衡条件,可知电流的方向从a到b,以电流方向垂
直纸面向外做金属棒受力分析如图所示,安培力大小为 F =BIL,根据平衡条件有 F cos
安 T
mgtanθ
θ=mg,F sin θ=F ,解得I= ,故选A。
T 安
BL6.A 解析 根据题意,对导体棒受力分析如图所示,导体棒恰好未滑动,由平衡条件有F sin
A
θ=F,F cos θ+F =mg,又F=μF ,解得F =1 N,又有F =BIL,解得流过导体棒的电流为 I=
f A N f N A A
F
A=0.5 A,小灯泡与导体棒并联,且电阻相等,则流过灯泡的电流也为 0.5 A,小灯泡两端
BL
的电压为 U =I R =4 V,流过滑动变阻器的电流为 I =1 A,滑动变阻器两端的电压为
L L L 总
U
U=E-U -I r=5 V,则滑动变阻器接入电路中的电阻为 R= =5 Ω,A正确,B、C错误;若
L 总 I
总
将滑动变阻器的滑片向左移动,总电阻减小,总电流增大,安培力增大,F 减小,则F 减小,有
N f
F sin θ>F,导体棒向右运动,D错误。
A f
7.BC 解析 本题考查地磁场的特点及磁感应强度的叠加计算。由题表中 z轴数据可得
出此处的磁感应强度在竖直方向上的分量竖直向下,则测量地点应位于北半球,A错误;此
处的磁感应强度大小为B= ,任意代入一组数据可得B约为50 μT,B正确;北
√B 2+B 2+B 2
x y z
半球地磁场指向北方斜向下,第2次测量时B <0,故y轴正方向指向南方,C正确;第3次测
y
量时B >0,故x轴正方向指向北方,y轴正方向指向西方,D错误。
x
8.B 解析 根据题意,对导体棒P受力分析,由于两导体棒互相排斥,安培力平行于两导体
mg F BLI
棒所在平面,如图所示,根据相似三角形可知 = T = P,可知细线拉力大小为定值,A
ℎ l d
kI E
错误,B 正确;根据题意可知,磁感应强度为 B= Q,通过导体棒 Q 的电流为 I = ,则有
d Q R
mg F kELI F ,当滑片滑到正中间时,电阻减半,则两导体棒的间距d将变为原来的
= T = P= 安
ℎ l Rd2 d
√2倍,安培力将变为原来的√2倍,C、D错误。9.答案 (1)kI2L (2)1∶4 (3)√10kI2Ls
m
解析 (1)由题意可知第一级区域中磁感应强度大小为B =kI
1
金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小为F=B IL=kI2L。
1
(2)根据牛顿第二定律可知,金属棒经过第一级区域的加速度大小为
F kI2L
a = =
1
m m
第二级区域中磁感应强度大小为B =2kI
2
金属棒经过第二级区域时受到安培力的大小为F'=B ·2IL=4kI2L
2
F' 4kI2L
金属棒经过第二级区域的加速度大小为a = =
2
m m
则金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比为a ∶a =1∶4。
1 2
(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后,根据动能定理可得
1
Fs+F's= mv2-0
2
解得金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小为v=√10kI2Ls。
m
