2023届新高考物理二轮复习专题讲义：磁场的基本性质

磁场的基本性质 磁场的叠加 （2021年全国甲卷）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O′Q在一条直线上，PO′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 关键信息：EO与O′Q共线、PO′与OF共线 → 两个直角形导线等效为两相互垂直的长直导线 无限长直导线通过电流I → 由安培定则判断通电直导线周边的磁场方向 计算距离导线d处的磁感应强度 → 磁场的叠加问题 解题思路：根据右手螺旋定则判断出直导线周围某点的磁场方向，再根据平行四边形定则判断出合磁场的磁感强度的大小 两无限长直角导线可以等效为如图所示的两无限长直导线；由安培定则可知，两直导线在M处的磁感应强度方向分别为垂直该平面向里、垂直该平面向外，故M处的磁感应强度大小为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均为垂直该平面向里，故N处的磁感应强度为大小为2B，B项正确。 故选B （2022江西联考题）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0 B．O点的磁感应强度方向由O指向e C．e点的磁感应强度方向沿y轴负方向 D．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向 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，根据安培定则可知，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，Bb与Bc相互抵消，Ba与Bd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，A、B错误； CD．由题知，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，根据安培定则可知，四条导线在e点产生的磁感应强度方向如图所示 由图可知Bc与Bd大小相等，方向相反，互相抵消；而Bb与Ba大小相等，方向如图所示，根据平行四边形定则，可知合磁感应强度沿y轴负方向，C正确，D错误。 故选C。 磁场叠加问题的解题思路： （1）确定磁场场源，如通电长直导线（下图所示）。 （2）根据安培定则确定通电长直导线周围磁感线的方向。 （3）定位空间中需求解磁场的点，通电导线在该点磁感应强度的方向为经过该点磁感线的切线方向。如M、N在c点产生的磁场BM、BN如图所示。 （4）磁感应强度是矢量，应用平行四边形定则进行合成，得到图中的合场强B。 磁场对通电导线的作用 （2021年重庆二模）质量均匀分布的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，其截面如图所示。导体棒中通有大小为I的电流，空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场的方向竖直向上。导体棒平衡时，导体棒与圆心的连线跟竖直方向的夹角为θ（θ＜45°），轨道与导体棒之间的弹力为FN。下列说法正确的是（　　） A．若仅将电流I缓慢增大，则θ逐渐减小 B．若仅将电流I缓慢增大，则FN逐渐增大 C．若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°，则θ逐渐减小 D．若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过90°，则FN逐渐增大 关键信息：导体棒中通有大小为I的电流、空间存在匀强磁场 → 受到安培力作用 磁场的方向竖直向上、导体棒平衡 → 结合平衡条件可推理出安培力的方向 I缓慢增大，磁场方向缓慢转过90° → 动态平衡类问题 解题思路：对物体受力分析，结合平衡条件与左手定则判断出安培力的方向，进行分析判断。 AB．对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，受力分析如图甲所示。若仅将电流I缓慢增大，安培力逐渐增大，则θ逐渐增大，FN逐渐增大，A项错误，B项正确。 CD．导体棒受到重力G，安培力F，和弹力FN的作用处于平衡状态，所以安培力与弹力的合力与重力等大反向，又因为重力不变，安培力大小不变，可作出如图乙所示的矢量图，因为安培力的方向始终与磁场方向垂直，当磁场方向沿逆时针缓慢转过90°，安培力方向将由水平向右缓慢转至竖直向上，根据矢量图可知，θ先增大再减小，FN逐渐减小，C、D两项错误。 故选B （2022湖南卷）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