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9.1 磁场及磁场对电流的作用专项训练
2027 届高考物理一轮复习
一、单选题
1．如图，矩形弹性线圈abcd 位于竖直放置的长直导线MN 附近，其四个端点a、b、c、d 固定，线圈与长
直导线在同一竖直面内，线圈两边ab、cd 与MN 平行。当通入如图所示的电流（长直导线中的电流远大于
矩形线圈中的电流）时，则稳定后矩形线圈的大致形状可能是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，光滑绝缘半圆柱筒和长直导线a 固定在斜面上，长直导线a 与半圆柱筒的轴线重合，一段长
直导线b 紧靠半圆柱筒上端放在斜面上，a、b 通有方向相同的恒定电流，现给b 施加水平方向向左的力
F，使b 沿半圆柱筒外表面向上缓慢移动直至O 点正上方，a、b 始终保持相互平行，则（ ）
A．力F 不断减小
B．b 受到的安培力的大小不断减小
C．b 受到的安培力不变
D．b 对半圆柱筒表面的压力大小不断增大
3．如图甲所示，一半径为、电阻为
的
匝硬质圆形线圈，固定在水平桌面上。虚线
将线圈分为左
右对称的两部分，左侧空间内存在与水平桌面垂直的匀强磁场，磁感应强度
随时间变化的规律如图乙
所示，规定垂直于水平桌面向下为正方向。下列说法正确的是（ ）
A．
时穿过线圈的磁通量为
B．
时线圈受到的安培力方向水平向左
C．
时线圈中产生的感应电动势大小为0
D．
时线圈受到的安培力大小为
4．如图，用同种材料，粗细均匀的电阻丝折成边长为
的平面等边三角形框架，电流表示数为
，垂直于
框架平面有磁感应强度为
的匀强磁场，则三角形框架受到的安培力的合力大小为（ ）
A．0
B．BIL
C．2BIL
D．
5．磁电式电流表依据的原理是通电线圈因受安培力而转动，其结构如图1 所示。极靴和铁芯间的磁场都沿
半径方向，线圈无论转到什么位置，其平面都与磁感线平行，如图2 所示。线圈左、右两边所在处的磁感
应强度的大小都相等。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧发生形变，以反抗线圈
的转动。电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大，达到新的平衡。
根据题中信息，下面说法正确的是（ ）
A．若线圈中通以如图2 所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动
B．测恒定直流电时，线圈转动过程中受到的安培力的大小变大
C．若增加线圈的匝数，该电流表的量程会变大
D．在搬运电流表时，可以把电流表的正负接线柱短接，可以减少指针的晃动
6．图为应用于新能源汽车某生产环节的“无接触电磁限位”装置示意图，铁芯上绕有线圈，其正前方有
一闭合铝环，二者共轴。当线圈中电流突然增大时，则（ ）
A．穿过铝环的磁通量变小
B．铝环与线圈之间无作用力
C．铝环与线圈之间有相互吸引的作用力
D．轴线上，铝环感应电流的磁场与线圈产生的磁场方向相反
7．如图所示，虚线的上方区域和下方区域均有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小分别为
和
，
两虚线之间无磁场，重力不计的带正电粒子以垂直于磁场方向的速度从
点射入上方区域，其运动轨迹如
图所示，下列说法正确的是（ ）
A．第一次从
到
的运动时间小于从
到
的
B．磁场均垂直纸面向外
C．磁感应强度
D．轨迹内上下两区域磁通量
二、多选题
8．如图所示，光滑水平桌面上放有一个由均匀导线绕成的正方形单匝线圈PQMN，在线圈对角线PM 的一
侧，存在垂直于桌面向下的匀强磁场。现从图示位置处开始，沿垂直MN 边的方向，以速度将线框匀速拉
入匀强磁场，在此过程中（ ）
A．
点电势始终高于
点电势
B．线圈中的感应电动势逐渐减小
C．线圈所受安培力的方向始终与运动方向相反
D．拉力做功的功率逐渐减小
9．某高压三相交流输电线路采用等边三角形排列，三根输电线a、b、c 位于等边三角形顶点，O1为中心，
O2与O1关于bc 边对称。某时刻电流满足Ia＝2Ib＝2Ic，方向如图。已知无限长直导线产生的磁感应强度大
小
（k 为常数，r 为该点到导线的距离）。将矩形线圈平行于输电线截面放置在三角形区域内，下列
说法正确的是（ ）
A．O1的磁感应强度为零
B．O2的磁感应强度为零
C．矩形线圈中有感应电流
D．输电线b 所受安培力的方向垂直bc 边向下
10．如图所示，绝缘光滑直角三棱柱固定在水平地面上，ABC 为其截面，∠C 为90°，AC 面与水平面夹角
为θ1，BC 面与水平面夹角为θ2。通电直导线a 放在AC 面上，电流方向垂直纸面向里；通电直导线b 放在
BC 面上。两导线位于同一高度，且均处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A．通电导线b 在导线a 处产生的磁场方向水平向右
B．通电导线b 在导线a 处产生的磁场方向竖直向上
C．通电导线a、b 的质量之比为
D．通电导线a、b 的质量之比为
11．某电梯研发实验室设计了一套竖直电梯电磁制动测试系统，简化如图所示，两平行的光滑金属导轨竖
直固定于电梯井道内，导轨间距为、足够长且电阻忽略不计，条形匀强磁场的宽度为
，磁感应强度大
小为
、方向与导轨平面垂直。长度为
的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“
”型制动单元，总质量为
，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为
的电流（由外接恒流源产生，图中未
画出），线框的边长为
，电阻为
，下边与磁场区域上边界重合。现将装置由静止释放，导体棒
恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。重力加速度为
。则（ ）
A．装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热
B．线框刚离开磁场下边界时的速度大小为
C．线框第一次穿越磁场区域所需的时间
D．经过足够长时间，装置做稳定的往复运动，其往返一次所需的时间
三、实验题
12．磁电式电流表内部结构如图甲所示。查阅资料可知线圈通电时两条侧边受到等大反向且始终垂直于线
圈平面的安培力从而使线圈偏转，某兴趣小组为了探究线圈所受安培力与线圈偏转角的关系，设计了如下
实验。
（1）兴趣小组用拉力代替安培力，单独在一条侧边上施加始终垂直于线圈的拉力，使线圈与指针同步顺
时针偏转，再次静止时用拉力传感器测得拉力大小F，并测得线圈偏转角
；
（2）改变拉力大小，重复上述实验。
与
的关系如图乙所示，可分析得出线圈偏转角与拉力成_____
（选填“正比”或“反比”）；
（3）重新将拉力单独施加在线圈的另一条侧边上，重复上述实验得出的规律与（2）相同；
（4）若不施加拉力仅通入电流，该电流表指针在最大刻度时，对应线圈的最大偏转角为
，则此时该电
流表线圈单侧边所受安培力为_____N。（保留两位有效数字）
（5）另一同学在该实验中测得的
图线存在横截距，且
，请写出一条可能的原因：_____。
13．图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安
培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D 为位于纸面内
的U 形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E 为直流电源；R 为电阻箱；A 为电流表；S 为开关。此
外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
(1)完成下列主要实验步骤中的填空：
①按图接线。
②保持开关S 断开，在托盘内加入适量细沙，使D 处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S，调节R 的值，使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D_____；然后读出电流表
的示数I，并用天平称出此时细沙的质量m2。
④用米尺测量D 的底边长度L。
(2)用测量的物理量和重力加速度g 表示磁感应强度的大小，可以得出B=_____（可以用绝对值符号）。
(3)判定磁感应强度方向的方法是：若_____，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直
纸面向里。
四、解答题
14．如图所示，足够长的平行金属直导轨间距
，导轨平面与水平面夹角为
，导轨处于竖直向
下，磁感应强度
的匀强磁场中，在导轨上端连接
的定值电阻。将一质量
，长度为
的金属棒在导轨某处由静止释放，经过一段时间金属棒匀速下滑，金属棒与导轨之间不计摩擦。金属棒
和导轨电阻也不计，重力加速度g 取
。求：
(1)刚释放时，金属棒的加速度大小；
(2)匀速下滑时金属棒的速度大小；
15．小强同学对电磁弹射技术非常感兴趣，于是他动手设计了一个电磁弹射装置，简化模型如图所示。间
距为l 的水平平行金属导轨左端接有输出电压恒为U 的电源和开关S，导轨上放有一个质量为m、电阻为R
的导体棒ab，导轨间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场。接通开关S，导体棒由静止开
始运动，运动过程中所受阻力与速度大小成正比，比例系数为k，导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨
足够长且电阻忽略不计，求：
(1)开关接通瞬间，导体棒的加速度；
(2)导体棒速度为v 时，回路中的电流大小和方向；
(3)导体棒所能达到的最大速度。
16．如图所示，两足够长的平行金属导轨分为水平和倾斜两部分，间距为
，水平部分光滑，倾斜部分
粗糙、倾角为
。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为
。导体棒
放在水平导
轨上，导体棒
放在倾斜导轨上。两导体棒的质量均为
，电阻均为
。现用一水平向右的恒力
作用在导体棒
上，若导体棒
以
的速度做匀速直线运动，导体棒
恰好处于静止状态。已知金属导
轨电阻忽略不计，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。求：
(1)导体棒
受到的安培力方向；
(2)经过
导体棒
上产生的热量；
(3)若导体棒
始终没有与导轨发生相对滑动，恒力
的最大值。
参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
C
A
B
B
D
D
A
BD
BD
BD
BD
12． 正比 0.13 螺旋弹簧存在初始扭转或实验前指针未调零
13．(1)重新处于平衡状态
(2)
(3)m2＞m1
14．(1)
(2)
【详解】（1）开始释放时，初速度为0，则
由牛顿第二定律
可得
（2）金属棒匀速下滑时，产生的感应电动势
匀速运动时
代入
与
解得
15.(1)
(2)
，由a 指向b
(3)
【详解】（1）开关接通瞬间，导体棒处于静止状态，电源和导体棒组成闭合回路，根据欧姆定律得回路
中的电流大小为
通电导体棒在磁场中受安培力，大小为
根据牛顿第二定律有
联立解得
（2）运动的导体棒切割磁感线，在回路中产生与电源电动势方向相反的感应电动势，大小为
回路中的总电动势为
根据闭合电路欧姆定律，有
联立解得
回路中电流方向由a 指向b
（3）导体棒速度为v 时，回路中电流为
，导体棒所受安培力大小为
导体棒在安培力和阻力的作用下做加速运动，根据牛顿第二定律有
联立解得
当
，即
导体棒有最大速度，最大速度为
16．(1)水平向右
(2)
(3)
【详解】（1）导体棒
以向右切割磁感线，根据右手定则可知通过导体棒
的电流方向从里向外，根据左
手定则可知，导体棒
受到的安培力方向水平向右。
（2）导体棒
产生的电动势为
回路中产生的电流为
则经过
导体棒
上产生的热量为
（3）当速度为
时，导体棒
恰好静止，此时导体棒
所受的最大静摩擦力沿斜面向上；根据受力平
衡可得
，
又
，
联立解得
当导体棒
受到最大静摩擦力沿斜面向下时，导体棒
受到的安培力达到最大，同时导体棒
所受的安培
力也达到最大；由于导体棒
始终保持临界静止状态，即安培力保持最大值不变；对于导体棒
其所受到
的拉力保持与安培力大小相等方向相反，故有
导体棒
由受力平衡得
，
又
联立解得
