2026届高考物理一轮复习专项练习 考点37 磁场的描述 磁场对电流的作用

考点37 磁场的描述 磁场对电流的作用 1.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 2.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 3.(多选)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 ( ) 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 4.(多选)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.若地表电荷的电荷量增加，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 5.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. BIl 6.如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的电流I₁、I₂,且. 则当导线框中通有顺时钅方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向 ( ) A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向左 D.水平向右 7.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。 8.(多选)如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为r的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，铜环两端a、b处于同一水平线。若环中通有大小为I、方向从a 到b的电流，细绳处于绷直状态，则 ( ) A.两根细绳拉力均比未通电流时的大 B.两根细绳拉力均比未通电流时的小 C.铜环所受安培力大小为2rBI D.铜环所受安培力大小为πrIB 9.(多选)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 10.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 I₁，四根平行直导线均通入电流 I₂， ，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( ) 11.两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 12.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/成正比 13.某同学利用手机物理工坊测量当地地磁场的磁感应强度，如图甲所示，以手机显示屏所在平面为xOy平面，在手机上建立直角坐标系，该同学测量时z轴始终保持竖直向上，xOy平面绕 z轴匀速转动，手机显示出各轴磁场的实时数据(如图乙所示)。当外界磁场分量与坐标轴正方向相同时，则显示正值，相反，则显示负值，根据图像可推知，下列说法错误的是 ( ) A.图中t₁时刻x轴正方向指向地球北方 B.图中t₂时刻y轴正方向指向地球南方 C. t₁~t₅时间内手机刚好绕z轴转动了一周 D.通过z轴数据可知测量地在南半球 14.(多选)如图所示，棱长为L的正方体的四条棱上固定着四根足够长的通电直导线，电流大小相等(方向如图所示)，通电导线I₄在正方体中心处产生的磁感应强度大小为 B₀。查阅资料知，电流为I的通电长直导线在某点产生的磁感应强度B 与该点到导线的距离r有关，关系式为 (k为常量)。下列说法正确的是( ) A.通电导线I₁和通电导线I₂相互吸引 B.通电导线I₃和通电导线I₄相互吸引 C.正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为 D.正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为 1B 通电螺线管匝数越多，管道越长，其内部越接近匀强磁场，与电流大小无关，与如何画磁感线无关；直径越大，其中心磁场会越弱，就不能看作匀强磁场。故A、C、D错误，B正确。 2A 根据左手定则可知，左侧通电导线所受安培力向下，A 正确；在a、b两点磁场方向不同，所以磁感应强度不同，B错误；磁感线是封闭的曲线，在圆柱内磁感应强度不处处为零，C错误；c、d两处，磁感线密集程度不同，c处磁感应强度较大，D错误。 3AB 减小白金丝直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项A正确；白金丝换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项 B正确；减小电源电动势，只要导线中有电流，小磁针还是会发生偏转，选项C错误；通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，合磁场的方向与空间位置有关，小磁针在不同位置时其偏转情况可能不同，选项D错误。 4AC 根据地磁场分布规律，用安培定则可判断环形电流方向与地球自转方向相反，再根据电流方向的规定，可判断出地表电荷为负电荷，A正确，B错误。由电流的定义式r...a/；可知，地表电荷的电荷量增加，则环形电流增大，地磁场强度增大，C正确。若地球自转角速度减小，则环形电流减小，地磁场强度减小，D错误。 5C ab 与磁场方向垂直，其受到的安培力大小为BI·2l，方向垂直纸面向里，bc与磁场方向平行，不受安培力，所以导线所受的安培力大小为2BⅡ，方向垂直纸面向里，C正确。 知识归纳 通电导线放在匀强磁场中，B⊥I时，Fa=BIL;B∥I时， 6C 根据右手螺旋定则可知导线框所在磁场方向向里，由于I₁>I₂，可知导线框左侧的磁感应强度大，同一竖直线上的磁感应强度相等，故导线框中的水平导线所受的安培力相互抵消，根据左手定则，结合F=BIL 可知左侧的竖直导线所受的水平向左的安培力大于右侧的竖直导线所受的水平向右的安培力，故导线框所受安培力的合力方向水平向左。故选C。 7答案 (1) mg (2)BEBL 解题思路 (1)由P匀速下降可知，P处于平衡状态，所受合力为0 对P有2T=2mg 解得T= mg (2)设Q 所受安培力大小为F，对Q受力分析，有 mg+F=2T 又F=BIL 解得 8AC 通电半圆形铜环可等效为长度为直径，电流方向为a→b的直导线，根据左手定则可知半圆形铜环受到的安培力方向竖直向下，大小为F=BI×2r=2rIB，根据受力平衡可得，通电后，两根细绳拉力均比未通电流时的大。故选A、C。 BC表格中的B，数据都是负的，表明B，方向竖直向下，则测量地点位于北半球，A错误；当地的磁感应强度为两个方向磁感应强度的矢量和，大小约为50μT，B正确；当地的磁感应强度的水平分量指向北方，第二次测量时B，为负值，表明此次测量时y轴正向指向南方，C正确；第3次测量时B，为正值，表明此次测量时x轴正向指向北方，此时y轴正向指向西方，D错误。 10 C 审题指导 同向电流相互吸引、异向电流相互排斥；因I₁≫I₂，故忽略四根平行直导线间的相互作用。 解题思路 左右两侧电流与中心电流为同向电流，上下两侧电流与中心电流为反向电流，由同向电流相互吸引、异向电流相互排斥这一结论，可知弹性长管左右两侧受到向里的压力，上下两侧受到向外的斥力，C项正确。 11 B 把两根直角导线拆分后重新组合，看作两根分别沿POF方向和EO'Q方向、相互垂直的长直导线，根据题意，利用右手螺旋定则判断可知，两根导线在M点产生磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，因此M点处的磁感应强度为0；两根导线在N点产生磁场的磁感应强度大小相等，方向相同，因此N点处的磁感应强度大小为2B，故B正确。12 D 关键点拨 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，所以导线移动时B的大小是不变的，安培力始终与导线垂直。 解题思路 右侧导线要静止，其受力分析如图所示，根据左手定则可判定电流从M 指向N，故A错误。电流增大时，安培力将增大，θ增大,T= mg cosθ将变小,故 B 错误。重力一定，根据 可知sinθ与电流I成正比，故C错误，D正确。 方法技巧求解安培力作用下导体平衡或加速问题的方法 (1)选定研究对象。 (2)变三维图为二维图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意 F⊥B、F⊥I。 (3)若导体处于平衡状态，则列平衡方程；若导体处于非平衡状态，则列动力学方程。 13 D B，数据都为负值，即磁场有竖直向下分量且基本保持不变，可知测量地在北半球，D错误；北半球地磁场的水平分量向北，t₁时刻B，数据达到正向最大，说明此时刻x轴正方向指向地球北方，A正确；t₂时刻B，数据达到负向最大，说明t₂时刻y轴正方向指向地球南方，B正确；t₁~t₅时间内x轴磁场刚好变化一个周期，说明t₁~t₅时间内手机刚好绕z轴转动了一周，C正确。本题选择错误的，故选D。 14. AD 学科网（北京）股份有限公司 $