高考必备20-磁场（1）-2021年高三物理重点模型训练

高考必备 模型+例题+方法+练习 磁 场（1） 目 录 磁场的叠加 2 与地磁场有关的问题 6 等效法运用 10 安培力与平衡类问题 11 通电导线之间相互作用力结论 15 磁场的叠加 【典例】（2020浙江第9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，。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（　　） 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点处磁感应强度方向竖直向下 【答案】C 【解析】A．通电直导线周围产生磁场方向由安培定判断，如图所示 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 即则在b点的磁感应强度不为零，A错误； BCD．如图所示，d点处的磁感应强度不为零，a点处的磁感应强度竖直向下，c点处的磁感应强度竖直向上，BD错误，C正确。故选C。 【思想方法】磁感应强度、磁场作用力都是矢量，运算法则遵守平行四边形定则。 【练习1】（2019全国1卷17）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，已如导体棒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 【解析】设导体棒MN的电流为I，则MLN的电流为，根据,所以ML和LN受安培力为，根据力的合成，线框LMN受到的安培力的大小为F+ 【练习2】（2017年全国卷19题）如图，三根相互平行的固定长直导线、和两两等距，均通有电流，中电流方向与中的相同，与中的相反，下列说法正确的是（ ） A．所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直 B．所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直 C．、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为 D．、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为 【答案】BC 【解析】根据安培定则判断磁场方向，再根据左手定则判断受力方向，知A错误，B正确 根据两个力的加角判断合力大小，知C正确，D错误 【练习3】（2018年全国2卷20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和，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 B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为 C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为 D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为 【解析】设流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为，流经L2电流在a点产生的磁感应强度大小为，已知a点的磁感应强度大小为，根据磁感应强度的叠加原理，考虑磁感应强度的方向，有 同理，b点的磁感应强度大小为，有 因为（因距离相等），，解得, 【答案】20．AC 【练习4】如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。关于导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是（ ） A．方向沿纸面垂直bc向上，大小为 B．方向沿纸面垂直bc向下，大小为 C．若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小不变 D．若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半 【答案】AC 【解析】AB．根据安培力的规律可得，题中的有效长度为 所以导线受到的安培力 再根据左手定则可知，导线的安培力沿纸面垂直于bc向上，所以A正确B错误 CD．将导线在纸面内旋转时，磁场仍垂直于导线，所以力的大小不变，C正确D错误 与地磁场有关的问题 【典例】为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向． 地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西．故B正确． 【名师点拨】主