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专题09 磁场
考点
十年考情（2015-2024）
命题趋势
考点1 磁现象
磁场
（10 年10
考）
2023·福建·高考真题、2023·浙江·高考真题、2022·
江苏·高考真题、2022·浙江·高考真题、2022·福建·
高考真题、2022·广东·高考真题、2022·全国·高考
真题、2021·全国·高考真题、2021·浙江·高考真
题、2021·福建·高考真题、2020·北京·高考真题、
2020·浙江·高考真题、2020·上海·高考真题、2020·
浙江·高考真题、2019·江苏·高考真题、2019·浙江·
高考真题、2018·全国·高考真题、2018·浙江·高考
真题、2017·浙江·高考真题、2017·江苏·高考真
题、2017·全国·高考真题、2016·上海·高考真题、
2016·海南·高考真题、2016·北京·高考真题、2015·
全国·高考真题、2015·上海·高考真题
本章主要考查电流的磁效应、安
培力、带电粒子在磁场中运动的
问题，主要涉及各种电流产生的
磁场、安培力的大小和方向、带
电粒子在洛伦兹力作用下的运
动，主要体现在以下几方面:
(1)电流磁效应主要结合安培力
的大小和方向、静电力平衡、安
培力做功等问题考查。
(2)匀强磁场中带电粒子做圆周
运动，主要涉及群发粒子的收集
比例问题。
(3)带电粒子在复合场的运动主
要涉及叠加和不叠加两种形式，
主要考查轨迹多解问题和霍尔效
应、磁流体发电机等。
考点2 安培力
（10 年10
考）
2024·重庆·高考真题、2024·福建·高考真题、2024·
浙江·高考真题、2023·北京·高考真题、2023·江苏·
高考真题、2023·河北·高考真题、2023·海南·高考
真题、2022·湖南·高考真题、2022·浙江·高考真
题、2022·湖北·高考真题、2021·江苏·高考真题、
2021·广东·高考真题、2021·广东·高考真题、2021·
重庆·高考真题、2021·浙江·高考真题、2020·海南·
高考真题、2020·上海·高考真题、2020·浙江·高考
真题、2019·海南·高考真题、2019·全国·高考真
题、2019·浙江·高考真题、2018·海南·高考真题、
2018·浙江·高考真题、2018·江苏·高考真题、2017·
浙江·高考真题、2017·全国·高考真题、2016·海南·
高考真题、2016·全国·高考真题、2015·全国·高考
真题、2015·重庆·高考真题、2015·浙江·高考真
题、2015·上海·高考真题
考点01 磁现象 磁场
一、单选题
1．（2023·浙江·高考真题）某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I 的螺绕环在霍尔元
件处产生的磁场
，通有待测电流
的直导线
垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场
。调节电阻R，当电流表示数为
时，元件输出霍尔电压
为零，则待测电流
的方向和大小分
别为（ ）
1
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A．a→b，
B．a→b，
C．
，
D．
，
【答案】D
【详解】根据安培定则可知螺绕环在霍尔元件处产生的磁场方向向下，则要使元件输出霍尔电压
为零，
直导线
在霍尔元件处产生的磁场方向应向上，根据安培定则可知待测电流
的方向应该是
；元件
输出霍尔电压
为零，则霍尔元件处合场强为0，所以有
解得
故选D。
2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，两根固定的通电长直导线a、b 相互垂直，a 平行于纸面，电流方向
向右，b 垂直于纸面，电流方向向里，则导线a 所受安培力方向（ ）
A．平行于纸面向上
B．平行于纸面向下
C．左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里
D．左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外
【答案】C
【详解】根据安培定则，可判断出导线a 左侧部分的空间磁场方向斜向右上，右侧部分的磁场方向斜向下
方，根据左手定则可判断出左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里。
故选C。
2
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3．（2022·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B．小磁针N 极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D．升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
【答案】B
【详解】A．恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A 错误；
B．小磁针N 极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B 正确；
C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0，C 错误；
D．根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D 错误。
故选B。
4．（2021·全国·高考真题）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
在一
条直线上，
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、0
B．0、2B
C．2B、2B
D．B、B
【答案】B
【详解】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M 处的磁感应强
度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M 处的磁感应强度为零；两直导线在N 处的磁感应强度方向均
垂直纸面向里，故N 处的磁感应强度为2B；综上分析B 正确。
故选B。
5．（2021·浙江·高考真题）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
3
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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
【答案】B
【详解】根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近于中心位置，磁感线分布越均匀，
越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场。
故选B。
6．（2020·北京·高考真题）如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。现驱动圆盘绕中心轴
高速旋转，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（ ）
A．偏转原因是圆盘周围存在电场
B．偏转原因是圆盘周围产生了磁场
C．仅改变圆盘的转动方向，偏转方向不变
D．仅改变圆盘所带电荷的电性，偏转方向不变
【答案】B
【详解】AB．小磁针发生偏转是因为带负电荷的橡胶圆盘高速旋转形成电流，而电流周围有磁场，磁场会
对放入其中的小磁针有力的作用，故A 错误，B 正确；
C．仅改变圆盘的转动方向，形成的电流的方向与初始相反，小磁针的偏转方向也与之前相反，故C 错误；
D．仅改变圆盘所带电荷的电性，形成的电流的方向与初始相反，小磁针的偏转方向也与之前相反，故D
错误。
故选B。
7．（2020·浙江·高考真题）特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平
长直导线分别通有方向相同的电流
和
，I 1> I 2。a、b、c 三点连线与两根导线等高并垂直，b 点位于两
根导线间的中点，a、c 两点与b 点距离相等，d 点位于b 点正下方。不考虑地磁场的影响，则（ ）
4
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A．b 点处的磁感应强度大小为0
B．d 点处的磁感应强度大小为0
C．a 点处的磁感应强度方向竖直向下
D．c 点处的磁感应强度方向竖直向下
【答案】C
【详解】A．通电直导线周围产生磁场方向由右手螺旋定则判断，
在b 点产生的磁场方向向上，
在b 点
产生的磁场方向向下，因为
I 1> I 2
即
则在b 点的磁感应强度不为零，故A 错误；
B．由于
I 1> I 2
可知电流
产生的磁场在d 处的磁感应强度大，则d 点处的磁场磁感应强度不可能为零，故B 错误；
C．由右手螺旋定则可知，两电流产生的磁场在a 处都是竖直向下，则两电流的合磁场在a 处方向竖直向下，
故C 正确；
D．由右手螺旋定则可知，两电流产生的磁场在c 处都是竖直向上，则两电流的合磁场在c 处方向竖直向上，
故D 错误。
故选C。
8．（2020·上海·高考真题）如图所示，线框abcd 通有恒定电流的长直导线线框从位置I 按照以下四种方式
运动，磁通S 变化的绝对值最大的是（ ）
A．平移到位置II
B．以bd 为转轴转到位置II
C．以MN 为转轴转到位置Ⅲ
D．平移到以MN 为对称轴的位置III
5
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【答案】D
【详解】设线框在I、II、III 位置时的磁通分别为
、
、
由于距离导线越远，磁场的磁感强度越小，
由于线框都垂直于磁场方置，可知三个磁通大小关系为
但
的方向与
、
相反
从位置I 平移到位置II 时，磁通变化绝对值
从位置I 以bd 为转轴转到位置II，磁通变化绝对值
从位置I 以MN 为转轴转到位置Ⅲ，磁通变化绝对值
从位置I 平移到以MN 为对称轴的位置III，磁通变化绝对值
显然
最大，故D 正确，ABC 错误。
故选D。
9．（2020·上海·高考真题）如图，在通电螺线管中央轴线上a，b、c 三点和外侧的d 点中，磁感应强度最
大的是（ ）
A．a
B．b
C．c
D．d
【答案】C
【详解】由于距离通电导线越远的点，磁感应强度越小，磁场是矢量，根据磁场的叠加，d 点虽然距离导
线近，但左、右导线在d 点产生的磁感强度方向相反，叠加后合场强几乎为零，而a、b、c 三点，所有导
线在三点的磁感强度方向相同，但c 点距离导线最近，因此c 点磁感强度最大，C 正确，ABD 错误。
故选C。
10．（2020·浙江·高考真题）以下物理量为矢量，且单位是国际单位制基本单位的是（ ）
A．电流、A
B．位移、m
C．功、J
D．磁感应强度、T
【答案】B
【详解】AC．矢量特点是既有大小又有方向，同时满足平行四边形定则或三角形法则；电流和功均为标量，
6
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故AC 错误；
BD．位移和磁感应强度均为矢量；国际单位制中基本物理量及对应的基本单位共有七个，包括长度(m)、
质量(kg)、时间(s)、热力学温度(K)、电流(A)、光强度(cd)、物质的量(mol)；所以位移为矢量，且单位是国
际单位制基本单位，故B 正确，D 错误。
故选B．
11．（2019·浙江·高考真题）发现电流磁效应的物理学家是（ ）
A．法拉第
B．奥斯特
C．库仑
D．安培
【答案】B
【详解】奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，库仑发现了库仑定律，安培发现了分
子电流假说，B 正确．
12．（2018·浙江·高考真题）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，有一种
探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，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场的最强的某点，记为a；②在a 点附近的地面上，找到与a 点
磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a 点垂直于EF 的直线上，找到磁场方向
与地面夹角为45°的b、c 两点，测得b、c 两点距离为L，由此可确定金属管线（ ）
A．平行于EF，深度为
B．平行于EF，深度为L
C．垂直于EF，深度为
D．垂直于EF，深度为L
【答案】A
【详解】根据通电直导线产生的磁场特点可知，距离电流越近，产生的磁场强度越大，则a 点距离管线最
近，EF 上的点均是距离管线最近的点，则管线在EF 的正下方，与EF 平行。根据安培定则做出管线产生
磁场的横截面，b、c 两点的磁场方向与地面夹角为45°的，如图所示
7
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由几何关系可以确定a 到管线的距离为
，即金属管线平行于EF，深度为
。
故选A。
13．（2017·浙江·高考真题）如图所示，把一根通电的硬直导线ab 用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导
线中的电流方向由a 向b.闭合开关S 瞬间，导线a 端所受安培力的方向是( )
A．向上
B．向下
C．垂直纸面向外
D．垂直纸面向里
【答案】D
【详解】根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁场等效为N 极在右端的条形磁铁产生的磁场．
根据左手定则可知，导线a 端所受安培力垂直纸面向里，选项D 正确．
14．（2017·江苏·高考真题）如图所示，两个单匝线圈a、b 的半径分别为r 和2r.圆形匀强磁场B 的边缘恰
好与a 线圈重合，则穿过a、b 两线圈的磁通量之比为( )
A．1 1∶
B．1 2∶
C．1 4∶
D．4 1∶
【答案】A
【详解】根据磁通量的定义，当B 垂直于S 时，穿过线圈的磁通量为Ф=BS，其中S 为有磁感线
穿过区域的面积，所以图中a、b 两线圈的磁通量相等，所以A 正确；BCD 错误．
【名师点睛】本题主要注意磁通量的计算公式中S 的含义，它指的是有磁感线穿过区域的垂
直面积．
15．（2017·全国·高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直于
纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线
距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零．如果让P 中的电流反向、其他条件不变，则a 点处磁感应强度的
大小为( )
8
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A．0
B．
C．
D．2B0
【答案】C
【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离为l 的a 点处的磁感应强
度为零，如下图所示：
由此可知，外加的磁场方向与PQ 平行，且由Q 指向P，即B1=B0；依据几何关系，及三角知识，则有：
BPcos30°=
B0； 解得P 或Q 通电导线在a 处的磁场大小为BP=
B0；
当P 中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系，及三角知识，则有：B2=
B0；因外加的磁场方向
与PQ 平行，且由Q 指向P，磁场大小为B0；最后由矢量的合成法则，那么a 点处磁感应强度的大小为B=
，故C 正确，ABD 错误．
16．（2016·上海·高考真题）如图，一束电子沿z 轴正向流动，则在图中y 轴上A 点的磁场方向是（ ）
A．+x 方向
B．﹣x 方向
C．+y 方向
D．﹣y 方向
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【答案】A
【详解】据题意，电子流沿z 轴正向流动，电流方向沿z 轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z
轴为中心沿顺时针方向（从上向下看），通过y 轴A 点时方向向外，即沿x 轴正向，A 正确，BCD 错误。
故选A。
【点睛】首先需要判断出电子束产生电流的方向，再根据安培定则判断电流产生磁场的方向。
17．（2016·海南·高考真题）如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心
与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流，若
（ ）
A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向
D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向
【答案】D
【详解】AB．依题意，根据安培定则判断可知，当金属环上下移动时，穿过环的磁通量不发生变化，由楞
次定律，可知线圈中没有感应电流产生，故AB 错误；
C．根据安培定则判断可知，当金属环向左移动时，穿过环的磁通量垂直纸面向外且增强，根据楞次定律
可知，线圈中将产生顺时针方向的感应电流，故C 错误；
D．根据安培定则判断可知，当金属环向右移动时，穿过环的磁通量垂直纸面向里且增强，根据楞次定律
可知，线圈中将产生逆时针方向的感应电流，故D 正确。
故选D。
【考点定位】楞次定律
【名师点睛】解决本题的关键会用安培定则判断电流周围磁场的方向，以及学会根据楞次定律来确定感应
电流的方向。
18．（2016·北京·高考真题）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（ ）
10
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A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁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．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
【答案】C
【详解】A．根据题意可知，地理南、北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，A 正确；
B．由图磁场方向可知地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理的南极附近，B 正确；
C．由于地磁场的磁场方向沿磁感线切线的方向，故只有赤道处地磁场的磁场方向才与地面平行，C 错误；
D．在赤道处，磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤
道的粒子受到洛伦兹力的作用，D 正确。
本题选错误的，故选C。
【点睛】地球本身是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫做地磁场。磁北极在地理南极附近，地磁南极在
地理北极附近，所以地磁场的方向是从地磁北极到地磁南极。
二、多选题
19．（2023·福建·高考真题）地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示。学术界对于地磁场的
形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下
列判断正确的是（ ）
A．地表电荷为负电荷
B．环形电流方向与地球自转方向相同
C．若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大
D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
【答案】AC
【详解】A．根据右手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，故A 正确；
B．由于地表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B 错误；
C．若地表电荷的电量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C 正确；
D．若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D 错误。
故选AC。
20．（2022·福建·高考真题）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（ ）
11
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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
【答案】AB
【详解】A．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；
B．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；
C．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；
D．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。
故选AB。
21．（2022·广东·高考真题）如图所示，水平地面（
平面）下有一根平行于y 轴且通有恒定电流I 的长
直导线。P、M 和N 为地面上的三点，P 点位于导线正上方，
平行于y 轴，
平行于x 轴。一闭合的
圆形金属线圈，圆心在P 点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地
面平行。下列说法正确的有（ ）
A．N 点与M 点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．线圈沿PN 方向运动时，穿过线圈的磁通量不变
C．线圈从P 点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流
D．线圈从P 到M 过程的感应电动势与从P 到N 过程的感应电动势相等
【答案】AC
【详解】A．依题意，M、N 两点连线与长直导线平行、两点与长直导线的距离相同，根据右手螺旋定则可
知，通电长直导线在M、N 两点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故A 正确；
B．根据右手螺旋定则，线圈在P 点时，磁感线穿进与穿出在线圈中对称，磁通量为零；在向N 点平移过
程中，磁感线穿进与穿出线圈不再对称，线圈的磁通量会发生变化，故B 错误；
C．根据右手螺旋定则，线圈从P 点竖直向上运动过程中，磁感线穿进与穿出线圈对称，线圈的磁通量始
终为零，没有发生变化，线圈无感应电流，故C 正确；
D．线圈从P 点到M 点与从P 点到N 点，线圈的磁通量变化量相同，依题意P 点到M 点所用时间较从P 点
到N 点时间长，根据法拉第电磁感应定律，则两次的感应电动势不相等，故D 错误。
12
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故选AC。
22．（2022·全国·高考真题）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/μT
By/μT
Bz/μT
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50μT
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
【答案】BC
【详解】A．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；
B．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
计算得
B ≈ 50μT
13
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B 正确；
CD．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
，故y
轴指向南方，第3 次测量
，故x 轴指向北方而y 轴则指向西方，C 正确、D 错误。
故选BC。
23．（2021·福建·高考真题）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
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0
B．O 点的磁感应强度方向由O 指向c
C．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】BD
【详解】AB．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 点的磁感应强
度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线中在O 点产生的磁感应强度方向，如图所示
由图可知，
与
相互抵消，
与
合成，根据平行四边形定则，可知O 点的磁感应强度方向由O 指向
c，其大小不为零，故A 错误，B 正确；
CD．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 在e 点的磁感应强度大小相等，
c、d 到e 点的距离相等，故c、d 在e 点的磁感应强度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线中在O
点产生的磁感应强度方向，如图所示
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由图可知
与
大小相等，方向相反，互相抵消；而
与
大小相等，方向如图所示，根据平行四边形
定则，可知两个磁感应强度的合磁感应强度沿y 轴负方向，故C 错误，D 正确。
故选BD。
24．（2018·全国·高考真题）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，
L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b 两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁
场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b 两点的磁感应强度大小分别为
B0和
B0，方
向也垂直于纸面向外。则（ ）
A．流经L1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为
B0
B．流经L1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为
B0
C．流经L2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为
B0
D．流经L2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为
B0
【答案】AC
【详解】外磁场、电流的磁场方向如图所示
在b 点
B0＝B0－B1＋B2
在a 点
B0＝B0－B1－B2
由上述两式解得B1＝
B0，B2＝
B0。故AC 正确，BD 错误。
故选AC。
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25．（2019·江苏·高考真题）如图所示，在光滑的水平桌面上，a 和b 是两条固定的平行长直导线，通过的
电流强度相等．矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b 产生的磁场作用下静止．
则a、b 的电流方向可能是
A．均向左
B．均向右
C．a 的向左，b 的向右
D．a 的向右，b 的向左
【答案】CD
【详解】由右手螺旋定则可知，若a、b 两导线的电流方向相同，在矩形线框上、下边处产生的磁场方向相
反，由于矩形线框上、下边的电流方向也相反，则矩形线框上、下边所受的安培力相同，所以不可以平衡，
则要使矩形线框静止，a、b 两导线的电流方向相反，故CD 正确．
26．（2015·全国·高考真题）指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说明正确的是（ ）
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
【答案】BC
【详解】A．指南针不可以仅具有一个磁极，故A 错误；
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B 正确；
C．当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C 正确；
D．根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏
转，故D 错误。
故选BC。
三、实验题
27．（2015·上海·高考真题）在“用DIS 研究通电螺线管的磁感应强度”实验中
（1）在对螺线管通电 （选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零．
（2）（单选题）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5mT．减小
通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器
的读数可能为( )
A．5mT B．-5mT C． 3mT D．-3mT
【答案】 前 D
【详解】（1）在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则就会有测量误差．
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（2）减小通电螺线管的电流后，螺线管内的磁感应强度变小，由于从另一端插入，磁传感器的读数可能
为-3mT．
四、填空题
28．（2015·上海·高考真题）如图，两根通电长直导线a、b 平行放置，a、b 中的电流强度分别为I 和2I，
此时a 受到的磁场力大小为F，若以该磁场力的方向为正，则b 受到的磁场力大小为 ．当在a、b 的
正中间再放置一根与a、b 平行共面的通电长直导线c 后，a 受到的磁场力大小变为2F，则此时b 受到的磁
场力大小为 ．
【答案】 F； 3F 或5F；
【详解】由牛顿第三定律，b 受到a 对它的磁场力为-F；a、b 的正中间再放置一根与a、b 平行共面的通电
长直导线c 后，c 在a、b 两导线处的磁感应强度大小相等，方向相反，c 导线对b 导线的作用力是它对a
导线的作用力的两倍，方向相反，a 受到的磁场力大小变为2F，那么c 导线对a 导线的作用力可能是F 也可
能是-3F，c 导线对b 导线的作用力可能是-2F 也可能是6F，故此时b 受到的磁场力为-3F 或5F．
考点02 安培力
一、单选题
1．（2024·浙江·高考真题）磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁
制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c 和d 为磁场中的四
个点。下列说法正确的是（ ）
A．图示左侧通电导线受到安培力向下
B．a、b 两点的磁感应强度相同
C．圆柱内的磁感应强度处处为零
D．c、d 两点的磁感应强度大小相等
【答案】A
【详解】A．由左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向下，选项A 正确；
B．a、b 两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B 错误；
C．磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，选项C 错误；
D．因c 点处的磁感线较d 点密集，可知 c 点的磁感应强度大于d 点的磁感应强度，选项D 错误。
故选A。
2．（2023·北京·高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一
内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（
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）。带电粒子束持续以某一速度v 沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，
与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为
，不
计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（ ）
A．粒子在磁场中运动的圆弧半径为a
B．粒子质量为
C．管道内的等效电流为
D．粒子束对管道的平均作用力大小为
【答案】C
【详解】A．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为
r=a
故A 正确，不符合题意；
B．根据
可得粒子的质量
故B 正确，不符合题意；
C．管道内的等效电流为
单位体积内电荷数为
则
故C 错误，符合题意；
D．由动量定理可得
粒子束对管道的平均作用力大小
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联立解得
故D 正确，不符合题意。
故选C。
3．（2023·江苏·高考真题）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L 形导线通以恒定电流I，放置在磁场
中．已知ab 边长为2l，与磁场方向垂直，bc 边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（ ）
A．0
B．BIl
C．2BIl
D．
【答案】C
【详解】因bc 段与磁场方向平行，则不受安培力；ab 段与磁场方向垂直，则受安培力为
Fab=BI∙2l=2BIl
则该导线受到的安培力为2BIl。
故选C。
4．（2022·湖南·高考真题）如图（a），直导线MN 被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所
在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截
面图如图（b）所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是（ ）
A．当导线静止在图（a）右侧位置时，导线中电流方向由N 指向M
B．电流I 增大，静止后，导线对悬线的拉力不变
C．tanθ 与电流I 成正比
D．sinθ 与电流I 成正比
【答案】D
【详解】A．当导线静止在图（a）右侧位置时，对导线做受力分析有
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可知要让安培力为图示方向，则导线中电流方向应由M 指向N，A 错误；
BCD．由于与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，有
，FT= mgcosθ
则可看出sinθ 与电流I 成正比，当I 增大时θ 增大，则cosθ 减小，静止后，导线对悬线的拉力FT减小，BC
错误、D 正确。
故选D。
5．（2022·浙江·高考真题）利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁
场方向放置。先保持导线通电部分的长度L 不变，改变电流I 的大小，然后保持电流I 不变，改变导线通电
部分的长度L，得到导线受到的安培力F 分别与I 和L 的关系图象，则正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据
F = BIL
可知先保持导线通电部分的长度L 不变，改变电流I 的大小，则F—I 图象是过原点的直线。同理保持电流
I 不变，改变通过电部分的长度L，则F-L 图象是过原点的直线。
故选B。
6．（2021·江苏·高考真题）在光滑桌面上将长为
的软导线两端固定，固定点的距离为
，导线通有电
流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】从上向下看导线的图形如图所示
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导线的有效长度为2L，则所受的安培力大小
设绳子的张力为
，由几何关系可知
解得
故A 正确，BCD 错误。
故选A.
7．（2021·广东·高考真题）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
，四根平行直导线均通入电流
，
，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（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】因
，则可不考虑四个边上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，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线
要受到
吸引的安培力，形
成凹形，正方形上下两边的直导线
要受到
排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如图C。
故选C。
8．（2020·海南·高考真题）如图，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通
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有垂直于纸面向里的电流I 时，导线所受安培力的方向为（ ）
A．向上
B．向下
C．向左
D．向右
【答案】B
【详解】根据安培定则，可知蹄形电磁铁的分布情况，如图所示
故导线所处位置的磁感应线的切线方向为水平向右，根据左手定则，可以判断导线所受安培力的方向为向
下。
故选B。
9．（2020·上海·高考真题）如图所示，接有直流电源E 的光滑金属导轨水平放置。电阻不可忽略的导体棒
ab 静止于导轨上，当电键S 闭合的瞬间，导体棒（ ）
A．向左移动
B．向右移动
C．上下弹跳
D．保持不动
【答案】B
【详解】当电键S 闭合的瞬间，形成一个闭合线圈，电流逆时针方向，根据右手定则，线圈内磁场方向向
上，由于导体棒的电阻不可忽略，电流方向向上，根据左手定则判断出导体棒所受安培力方向向右，因此，
导体棒向右移动，故ACD 错误，B 正确。
故选B。
10．（2020·浙江·高考真题）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以
大小相同的电流I。在角平分线上，对称放置四个相同的正方形金属框。当电流在相同时间间隔内增加相
同量，则（ ）
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A．1、3 线圈静止不动，2、4 线圈沿着对角线向内运动
B．1、3 线圈静止不动，2、4 线圈沿着对角线向外运动
C．2、4 线圈静止不动，1、3 线圈沿着对角线向内运动
D．2、4 线圈静止不动，1、3 线圈沿着对角线向外运动
【答案】B
【详解】先对1 和3 线圈进行分析，根据安培定则画出直流导线在线框中的磁场方向：
电流大小相等，线圈关于两导线对称，所以线圈中的磁通量为0，电流增大时，根据楞次定律可知线圈中
无感应电流，不受安培力，所以1 和3 线圈静止不动；
再对2 和4 线圈进行分析，根据安培定则画出直流导线在线圈中的磁场方向：
电流增大，根据楞次定律判断感应电流方向（如图所示），靠近直流导线的线圈导体周围磁感应强度较大，
因此受力起主要作用，根据左手定则判断安培力的方向（如图所示），根据力的合成可知2、4 线圈沿着对
角线向外运动，故B 正确，ACD 错误。
故选B．
11．（2019·海南·高考真题）如图，一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面（纸面）上，铜线所在空间有
一匀强磁场，磁场方向竖直向下，当铜线通有顺时针方向电流时，铜线所受安培力的方向（ ）
A．向前
B．向后
C．向左
D．向右
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【答案】A
【详解】半圆形导线所受的安培力等效于直径长的直导线所受的安培力，由左手定则可知，铜线所受安培
力的方向向前。
故选A。
12．（2019·全国·高考真题）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】B
【详解】设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为
，根
据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比
．如下图所示，由于上路通电的导
体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式
，可知
，得
，根据左
手定则可知，两力方向相同，故线框LMN 所受的合力大小为
，故本题选B．
13．（2019·浙江·高考真题）在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列
描述导线受到的安培力F 的大小与通过导线的电流I 的关系图象正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
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【答案】A
【详解】当导线的方向与磁场方向垂直时所受的安培力F=BIL，则描述导线受到的安培力F 的大小与通过
导线的电流I 的关系图象一条过原点的直线。
故选A。
14．（2018·海南·高考真题）如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方
向垂直于斜面向上，通有电流I 的金属细杆水平静止在斜面上．若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为
3B，电流和磁场的方向均不变，则金属细杆将（ ）
A．沿斜面加速上滑
B．沿斜面加速下滑
C．沿斜面匀速上滑
D．仍静止在斜面上
【答案】A
【分析】本题是一道关于安培力的共点力的平衡问题及牛顿第二定律相关知识
【详解】最初金属细杆受到三个力作用，且合力为零，如图所示
由平衡可知，安培力
若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，则安培力
根据牛顿第二定律
故金属细杆以
的加速度沿着斜面加速上滑，故A 正确，BCD 错误。
故选A。
15．（2019·浙江·高考真题）电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示．两相距很近的通电平行线圈
Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上．当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零．下列说法
正确的是（ ）
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A．当天平示数为负时，两线圈电流方向相同
B．当天平示数为正时，两线圈电流方向相同
C．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力
【答案】A
【详解】当两线圈电流相同时，表现为相互吸引，电流方向相反时，表现为相互排斥，故当天平示数为正
时，两者相互排斥，电流方向相反，当天平示数为负时，两者相互吸引，电流方向相同，A 正确B 错误；
线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力是一对相互作用力，等大反向，C 错误；静止时，线
圈II 平衡，线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对平衡力，D 错误．
【点睛】本题的原理是两通电直导线间的相互作用规律：两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互
作用．
①电流方向相同时，将会吸引；
②电流方向相反时，将会排斥．
16．（2017·浙江·高考真题）如图所示，两平行直导线
和
竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，
a、b 两点位于两导线所在的平面内，则（ ）
A．b 点的磁感应强度为零
B．
导线在a 点产生的磁场方向垂直纸面向里
C．
导线受到的安培力方向向右
D．同时改变了导线的电流方向，
导线受到的安培力方向不变
【答案】D
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【详解】由右手螺旋定则可知.cd 导线和ef 导线在b 处产生的磁场方向都垂直纸面向外.所以由矢量合成知
b 处的磁感应强度垂直纸面向外.故A 错误:
由右手螺旋定则知ef 导线在左侧产生的磁感应强度垂直纸面向外，故B 错误:
由左手定则知.cd 导线受到的安培力方向向左.故C 错误:
由题意可知，cd 导线所处的位置磁场方向发生改变，但同时自身电流方向也发生改变，由左手定则知cd
导线所受安培力方向不变.故D 正确
综上所述本题答案是：D
17．（2018·浙江·高考真题）处于磁场B 中的矩形金属线框可绕轴
转动，当线框中通以电流I 时，如图
所示，此时线框左右两边受到安培力F 的方向正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】由图可知：磁场的方向水平向左，由左手定则可知：左边受到的安培力方向竖直向上，右边受到
的安培力方向竖直向下，故D 正确，A、B、C 错误；
故选D．
18．（2017·浙江·高考真题）如图所示，把一根通电的硬直导线ab 用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导
线中的电流方向由a 向b.闭合开关S 瞬间，导线a 端所受安培力的方向是( )
A．向上
B．向下
C．垂直纸面向外
D．垂直纸面向里
【答案】D
【详解】根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁场等效为N 极在右端的条形磁铁产生的磁场．
根据左手定则可知，导线a 端所受安培力垂直纸面向里，选项D 正确．
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19．（2017·上海·高考真题）如图，一导体棒ab 静止在U 型铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安
培力方向（ ）
A．向上
B．向下
C．向左
D．向右
【答案】D
【详解】电键闭合后，由右手螺旋法则可知，下板为N 极；根据左手定则可知，导体棒受到的安培力向右，
故选D.
二、多选题
20．（2024·福建·高考真题）将半径为r 的铜导线半圆环AB 用两根不可伸长的绝缘线a、b 悬挂于天花板上，
AB 置于垂直纸面向外的大小为B 的磁场中，现给导线通以自A 到B 大小为I 的电流，则（ ）
A．通电后两绳拉力变小
B．通电后两绳拉力变大
C．安培力为
D．安培力为
【答案】BD
【详解】AB．根据左手定则可知，通电后半圆环AB 受到的安培力竖直向下，根据受力分析可知，通电后
两绳拉力变大，故A 错误，B 正确；
CD．半圆环AB 所受安培力的等效长度为直径AB，则安培力大小为
故C 错误，D 正确。
故选BD。
21．（2023·河北·高考真题）如图，绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形，彼此接触良好，
匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3 固定不动，1、4 同时沿图箭头方向移动，移动过程中金属杆所围成
的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图位置时，金属杆所围面积与初始时相同。在此过程中（ ）
A．金属杆所围回路中电流方向保持不变
B．通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加
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C．金属杆1 所受安培力方向与运动方向先相同后相反
D．金属杆4 所受安培力方向与运动方向先相反后相同
【答案】CD
【详解】A．由数学知识可知金属杆所围回路的面积先增大后减小，金属杆所围回路内磁通量先增大后减
小，根据楞次定律可知电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A 错误；
B．由于金属杆所围回路的面积非均匀变化，故感应电流的大小不恒定，故通过金属杆截面的电荷量随时
间不是均匀增加的，故B 错误；
CD．由上述分析，再根据左手定则，可知金属杆1 所受安培力方向与运动方向先相同后相反，金属杆4 所
受安培力方向与运动方向先相反后相同，故CD 正确。
故选CD。
22．（2022·湖北·高考真题）如图所示，两平行导轨在同一水平面内。一导体棒垂直放在导轨上，棒与导
轨间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向
右方向的夹角θ 可调。导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，
可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动。已知导体棒加速时，加速度的最大值为
g；减速时，
加速度的最大值为
g，其中g 为重力加速度大小。下列说法正确的是（ ）
A．棒与导轨间的动摩擦因数为
B．棒与导轨间的动摩擦因数为
C．加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，θ=60°
D．减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，θ=150°
【答案】BC
【详解】设磁场方向与水平方向夹角为θ1，θ1<90°;当导体棒加速且加速度最大时，合力向右最大，根据左
手定则和受力分析可知安培力应该斜向右上方，磁场方向斜向右下方，此时有
令
根据数学知识可得
29
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则有
同理磁场方向与水平方向夹角为θ2，θ2<90°，当导体棒减速，且加速度最大时，合力向左最大，根据左手
定则和受力分析可知安培力应该斜向左下方，磁场方向斜向左上方，此时有
有
所以有
当加速或减速加速度分别最大时，不等式均取等于，联立可得
带入
可得α=30°，此时
加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向右下方，有
减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向左上方，有
故BC 正确，AD 错误。
故选BC。
23．（2021·重庆·高考真题）某同学设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈
水平
固定，圆线圈P 与
、N 共轴且平行等距。初始时，线圈
通以等大反向的电流后，在线圈P 处产生
沿半径方向的磁场，线圈P 内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后，
要使线圈P 仍在原位置且天平平衡，可能的办法是（ ）
30
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A．若P 处磁场方向沿半径向外，则在P 中通入正向电流
B．若P 处磁场方向沿半径向外，则在P 中通入负向电流
C．若P 处磁场方向沿半径向内，则在P 中通入正向电流
D．若P 处磁场方向沿半径向内，则在P 中通入负向电流
【答案】BC
【详解】AB．当左托盘放入重物后，要使线圈P 仍在原位置且天平平衡，则需要线圈P 需要受到竖直向下
的安培力，若P 处磁场方向沿半径向外，由左手定则可知，可在P 中通入负向电流，故A 错误，B 正确；
CD．若P 处磁场方向沿半径向内，由左手定则可知，可在P 中通入正向电流，故C 正确，D 错误。
故选BC。
24．（2021·浙江·高考真题）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
和
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
B．导线所受的安培力可以用
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】BCD
【详解】A．两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A 错误；
B．导线所受的安培力可以用
计算，因为磁场与导线垂直，故B 正确；
C．移走导线b 前，b 的电流较大，则p 点磁场方向与b 产生磁场方向同向，向里，移走后，p 点磁场方向
与a 产生磁场方向相同，向外，故C 正确；
D．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。
故选BCD。
25．（2017·全国·高考真题）如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1
中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是（ ）
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A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B．L3所受磁场作用力的方向与 L1、L2所在平面垂直
C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
【答案】BC
【详解】A．根据右手螺旋定则，结合矢量合成法则，则
、
通电导线在
处的磁场方向如下图所示
再根据左手定则，那么所受磁场作用力的方向与
、
所在平面平行，故A 错误；
B．同理，根据右手螺旋定则，结合矢量合成法则，则
、
通电导线在
处的磁场方向如下图所示
再根据左手定则，那么
所受磁场作用力的方向与
、
所在平面垂直，故B 正确；
CD．由选项A 分析可知，
、
通电导线在
处的合磁场大小与
通电导线在
处的合磁场相等，
设各自通电导线在其他两点的磁场大小为
，那么由几何关系得L1、L2和L3三处磁场之比为
根据
得L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
，故C 正确，D 错误。
故选BC。
【点睛】先根据安培定则判断磁场的方向，再根据磁场的叠加得出直线电流处磁场的方向，再由左手定则
判断安培力的方向，本题重点是对磁场方向的判断、大小的比较。
26．（2016·海南·高考真题）如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，
线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面），磁场方
向如图中箭头所示。在图（b）中（ ）
32
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A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
【答案】BC
【详解】AB．将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电流沿顺时针方
向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，故A 错误；B 正确；
CD．同理，当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，故C 正确；D 错误。
故选BC。
三、实验题
27．（2016·全国·高考真题）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab 和a1b1固
定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N 极位于两导轨的正上方，S 极位于两导轨
的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。
（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒
沿箭头所示的方向移动。
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A．适当增加两导轨间的距离
B．换一根更长的金属棒
C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是 （填入正确选项前的标号）
【答案】
AC/CA
【详解】（1）[1]如图所示，注意滑动变阻器的接法是限流接法。
33
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（2）[2] AC．根据公式
可得适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，
根据动能定理
可知金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，AC 正确；
B．若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，所以对最后的速度
没有影响，B 错误。
故选AC。
【方法技巧】对于高中实验，要求能明确实验原理，认真分析各步骤，从而明确实验方法；同时注意掌握
图像的性质，能根据图像进行分析，明确对应规律的正确应用．
四、解答题
28．（2024·重庆·高考真题）小明设计了如图所示的方案，探究金属杆在磁场中的运动情况，质量分别为
2m、m 的金属杆P、Q 用两根不可伸长的导线相连，形成闭合回路，两根导线的间距和P、Q 的长度均为
L，仅在Q 的运动区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场。Q 在垂直于磁场方向的竖直面
内向上运动，P、Q 始终保持水平，不计空气阻力、摩擦和导线质量，忽略回路电流产生的磁场。重力加速
度为g，当P 匀速下降时，求
（1）P 所受单根导线拉力的大小；
（2）Q 中电流的大小。
【答案】（1）mg；（2）
【详解】（1）由P 匀速下降可知，P 处于平衡状态，所受合力为0，设导线的拉力大小为T，对P 有
2T = 2mg
解得
T = mg
（2）设Q 所受安培力大小为F，对P、Q 整体受力分析，有
mg＋F = 2mg
又
F = BIL
34
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解得
29．（2023·海南·高考真题）如图所示，U 形金属杆上边长为
，质量为
，下端插入导
电液体中，导电液体连接电源，金属杆所在空间有垂直纸面向里
的匀强磁场。
（1）若插入导电液体部分深
，闭合电键后，金属杆飞起后，其下端离液面高度
，设杆
中电流不变，求金属杆离开液面时的速度大小和金属杆中的电流有多大；
（2）若金属杆下端刚与导电液体接触，改变电动势的大小，通电后金属杆跳起高度
，通电时间
，求通过金属杆截面的电荷量。
【答案】（1）
，4.17A；（2）0.085C
【详解】（1）对金属杆，跳起的高度为
，竖直上抛运动由运动学关系式
解得
通电过程金属杆收到的安培力大小为
由动能定理得
解得
（2）对金属杆，通电时间
，由动量定理有
由运动学公式
通过金属杆截面的电荷量
联立解得
30．（2015·全国·高考真题）如图，一长为10cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁
场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒
35
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通过开关与一电动势为12V 的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；
闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取
10m/s2．判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量．
【答案】
【详解】金属棒通电后，闭合回路电流
导体棒受到安培力
根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下
开关闭合前
开关闭合后
31．（2019·浙江·高考真题）如图所示，在间距L=0.2m 的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面
（向内为正）的磁场，磁感应强度为分布沿y 方向不变，沿x 方向如下：
导轨间通过单刀双掷开关S 连接恒流源和电容C=1F 的未充电的电容器，恒流源可为电路提供恒定电流
I=2A，电流方向如图所示．有一质量m=0.1kg 的金属棒ab 垂直导轨静止放置于x0=0.7m 处．开关S 掷向1，
棒ab 从静止开始运动，到达x3=－0.2m 处时，开关S 掷向2．已知棒ab 在运动过程中始终与导轨垂直．求：
（提示：可以用F－x 图象下的“面积”代表力F 所做的功）
（1）棒ab 运动到x1=0.2m 时的速度v1；
（2）棒ab 运动到x2=－0.1m 时的速度v2；
（3）电容器最终所带的电荷量Q．
【答案】（1）2m/s（2）
（3）
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【详解】（1）安培力
，加速度
，
速度
；
（2）在区间
，
安培力
，如图所示
安培力做功
；
根据动能定理可得
，解得
；
（3）根据动量定理可得
，
电荷量
，
在
处的速度
，
联立解得
；
32．（2018·江苏·高考真题）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】（1）
；（2）
；（3）
；
【详解】（1）匀加速直线运动v2=2as 解得
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（2）安培力F 安=IdB 金属棒所受合力
牛顿运动定律F=ma
解得
（3）运动时间
电荷量Q=It
解得
点睛：本题是通电金属棒在磁场中匀加速运动的问题，考生易误认为是电磁感应问题而用电磁感应规律求
解．
33．（2015·重庆·高考真题）音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机，如图是某音圈电机
的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区
域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁
场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P 流向Q，大小为I.
(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；
(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．
【答案】(1) nBIL ，水平向右 (2) nBILv
【详解】（1）线圈的右边受到磁场的安培力，共有
条边，
故
由左手定则，电流向外，磁场向下，安培力水平向右
（2）安培力的瞬时功率为
【点睛】考查安培力、功率．
34．（2015·浙江·高考真题）小明同学设计了一个电磁天平，如图1 所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂
挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L=0.1m，竖直边长H=0.3m，匝数为
．线圈的下边处于匀强
磁场内，磁感应强度
，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0~2.0A 范围内调节的电流I．挂
盘放上待测物体后，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．（重力加速度取
）
（1）为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数
至少为多少；
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（2）进一步探究电磁感应现象，另选
匝、形状相同的线圈，总电阻
，不接外电流，两臂
平衡，如图2 所示，保持
不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B 随时间均匀
变大，磁场区域宽度
．当挂盘中放质量为0.01kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化
率ΔB
Δt 。
【答案】（1）
匝（2）
【详解】（1）线圈受到安培力
①
天平平衡
②
代入数据得
匝 ③
（2）由电磁感应定律得
④
⑤
由欧姆定律得
⑥
线圈受到安培力
⑦
天平平衡
⑧
代入数据可得
⑨
【点睛】该题的关键是分析好安培力的方向，列好平衡方程，基础题
五、填空题
35．（2015·上海·高考真题）如图，两根通电长直导线a、b 平行放置，a、b 中的电流强度分别为I 和2I，
此时a 受到的磁场力大小为F，若以该磁场力的方向为正，则b 受到的磁场力大小为 ．当在a、b 的
正中间再放置一根与a、b 平行共面的通电长直导线c 后，a 受到的磁场力大小变为2F，则此时b 受到的磁
场力大小为 ．
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【答案】 F； 3F 或5F；
【详解】由牛顿第三定律，b 受到a 对它的磁场力为-F；a、b 的正中间再放置一根与a、b 平行共面的通电
长直导线c 后，c 在a、b 两导线处的磁感应强度大小相等，方向相反，c 导线对b 导线的作用力是它对a
导线的作用力的两倍，方向相反，a 受到的磁场力大小变为2F，那么c 导线对a 导线的作用力可能是F 也可
能是-3F，c 导线对b 导线的作用力可能是-2F 也可能是6F，故此时b 受到的磁场力为-3F 或5F．
40
