(18)磁感应强度、磁感线、匀强磁场中的安培力-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习周测卷（S）

高三一轮复习S ·物理· 高三一轮复习周测卷/物理（十八） 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力 Ⅱ，推理能力Ⅲ，分析综合能力Ⅳ.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) I ⅡⅢ V ① ②③④ 档次 系数 1 选择题 4 安培力图像 易 0.95 2 选择题 4 磁力“永动机” 易 0.90 3 选择题 4 安培力的有效长度 易 0.85 4 选择题 4 地磁场、安培定则 易 0.85 选择题 4 磁场的叠加 中 0.75 6 选择题 4 磁感应强度 中 0.70 7 选择题 磁感应强度的叠加 中 0.70 8 选择题 安培定则、磁场的叠加 易 0.80 9 选择题 6 磁场的叠加 L 中 0.75 10 选择题 6 安培定则、磁场的叠加 中 0.65 测量蹄形磁铁磁极之间的磁感 11 非选择题 8 中 0.75 应强度 2 非选择题 磁通量、磁通量的变化量 易 0.85 13 非选择题 8 安培力、共点力平衡 中 0.77 14 非选择题 14 安培力的应用 中 0.65 15 非选择题 16 安培力的综合应用 难 0.50 叁考答案及解析 一、选择题 L不变，因此F与I的关系图像为过原点的直线，C 1.C【解析】在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时 项正确。 所受安培力F=BL,由于磁感应强度B和导线长度 2.B【解析】小钢球运动过程中有磁场力做功，机械能 ·71· ·物理· 参考答案及解析 不守恒，A项正确；电源反接后安培力的方向改变，影 导线在D点产生的磁场的磁感应强度大小B,= 响“永动”的效果，B项错误；小钢球逆时针“永动”时， √2a 应受向右的安培力，根据左手定则可知通过小钢球的 √2kI 2a ,方向在ABCD平面内平行于AC方向，故D 电流方向为从轨道a到轨道b,所以轨道a应接电源 的正极，轨道b应接电源的负极，C项正确；该磁力 点的磁感应强度大小BD 2a “永动机”的物理原理是通电导体在磁场中受安培力 的作用，D项正确。 kL,A项正确。 2a 3.A【解析】线框未旋转时，F=B号儿十B号L 8.AB 【解析】根据安培定则和磁场的叠加可知，a、c 两点处的磁感应强度方向均为竖直向上，b点的磁感 BIL,线框转过0角时，ac边和bc边在磁场中的有效 应强度方向竖直向下，d点的磁感应强度方向竖直向 长度均变为Lcos0,设ac边有效长度与bc边有效长 下，A、B项正确，C、D项错误。 L 9.ABC【解析】小磁针N极向纸外偏转，表明电流产 度间的夹角为2a,则sina一Lc0s日，设acb边受到的 生的磁场在P处的方向指向纸外，根据安培定则可 安培力大小为，F=B了cos9·sina,解得P 知，导线中的电流方向为由北向南，A项正确：电流在 P处产生的磁场与地磁场的水平分量的合磁场方向 =B台L,故R=B子L+B号1L=F,A项正确。 是小磁针静止时N极所指的方向，B项正确：设电流 3 在导线正下方。处产生的磁场的磁感应强度大小为 4.B【解析】地磁场的南极在地理北极的附近，故在用 B:,根据磁场的叠加原理有B:=Botan 0,根据图乙可 安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指指向地 理南极即图的下方，根据安培定则可知四指弯曲的方 知，当=%时有an9= 3,解得B,= 3B,C项正 向就是电流的方向，故电流的方向应该由东向西，B 确，D项错误。 项正确。 10.CD【解析】由安培定则可知，电流I1在导线b右 5.A【解析】由安培定则可知，a、b两点的磁感应强度 侧的磁场方向向上，电流I2在导线α左侧的磁场方 大小相同，方向也相同，A项正确：由安培定则可知， 向也向上，所以两导线之间的磁场方向向上，不可能 O点磁感应强度方向向下，不为零，B项错误；两导线 为0，A项错误；由安培定则可知，电流I1在导线b 中的电流方向相反，二者之间的相互作用力是斥力， 右侧的磁场方向向上，电流I2在导线a右侧的磁场 C项错误：根据矢量叠加原理，在O点正上方，磁场方 方向向下，所以导线a右侧的磁场方向在竖直方向， 向竖直向下，D项错误。 则小球向右运动的过程中受到的洛伦兹力方向垂直 6.C【解析】设圆环的载流子带电量为q,体密度为n, 于纸面，小球沿杆的方向不受力，所以小球做匀速直 载流子匀速运动的速率为，圆环横截面积为S,则环 线运动，B项错误；由于I1=2I2,设导线a、b之间的 形电流中包含的载流子个数V=2πRS,环形电流产 距离为L,则由B-:可知在导线a的右侧距离导 生的磁场可以认为是这V个载流子产生的磁场的叠 线a为L处的合磁感应强度为0，根据矢量合成的 加，即B=N袋，再根据I=购S,联立解得A二 特点可知，该点左侧与导线a之间的磁感应强度方 2元kI 向竖直向下，该点右侧的磁感应强度方向竖直向上， R,C项正确。 根据左手定则可知，小球在该点左侧时受到的洛伦 7.A【解析】BC上的长直导线在D点产生的磁场的 兹力的方向垂直于纸面向里，在该点右侧时受到的 磁感应强度大小B,=L,方向沿DD,BB上的长直 洛伦兹力的方向垂直于纸面向外，结合公式B=! ·72· 高三一轮复习S ·物理· 与矢量合成的特点可知，从导线a到a的右侧距离 的磁通量变化量 a为L处的过程中磁感应强度逐渐减小，而导线a △Φ=Φ-Φ1=-2.4Wb-2.4Wb=-4.8Wb 的右侧距离a大于L的区域磁感应强度先增大后减 (2分) 小，所以小球从靠近导线α的地方以某一速度向右 13.【解析】(1)电路中的电流1= (1分) R 运动的过程中受到的洛伦兹力F先减小后增大，最 后又逐渐减小，C、D项正确。 金属杆受到的安培力大小F=BIL=BLE R (1分) 二、非选择题 (2)金属杆受力平衡，有F=gtan a (1分) 11.(1)B(2分) 解得m= BLE gRotan a (1分) (2)<(3分) (3)E。-E)R+P(3分) (3)当磁场的方向垂直导轨所在面向上时，安培力最 EL 小，电路中的电流最小，R有最大值，根据平衡条件 【解析】(1)把磁铁、铁架台放在台秤上之后，铜条受 有BImin L=gsin a (1分) 到的安培力是系统的内力，因此通电之前与通电之 E 后台秤的示数没有变化，需要把铁架台从台秤上拿 Imi一mak (1分) 下来放在水平桌面上，B项正确。 R 解得Rmx= (2分) cos a (2)根据左手定则，铜条受到的安培力方向向下，铁 14.【解析】(1)由题意可知F=k2=2×10N(1分) 架台悬线拉力向上增加，台秤示数减小，即F:小 由牛顿第二定律及运动学公式可得 于F。。 F=ma (1分) (3)对铜条受力分析可得F。一F,=BIL,电路中的 =2aL (1分) E 电流I=千，解得匀强磁场的磁感应强度测量值 解得=1000m/s (2分) B=F。-E)(R+) EL (2)由(1)可知炮弹的动能=合m-5×10J 12.【解析】(1)在初始位置，磁感线与线圈平面垂直，磁 (1分) 通量 该过程储能器释放的电荷量Q=1t (1分) 鱼=B×号+B×号=0.8X2Wb+0.4X2wb= 又=是 (1分) 2.4Wb (1分) 解得Q=5000C (2分) 线圈绕轴O0沿逆时针方向转过37°后，磁通量 故储能器最初所储能量E:=k1(2Q) (1分) 0=B×号c0s3r+B,×含0s37=0.8X2× 发射炮弹后储能器剩余的能量E2=k1Q (1分) Ek -×100%≈26.7% (2分) 0.8Wb+0.4×2×0.8Wb=1.92Wb (1分) 则E一 故线圈绕轴O)沿逆时针方向转过37时，穿过线圈 15.【解析】(1)P受到的安培力F=BId=kId(1分) 的磁通量变化量 根据牛顿第二定律，可得P,的加速度大小a=d △Φ=Φ2-Φ=1.92Wb-2.4Wb=-0.48Wb (1分) (2分) t=0时刻P,从静止自导轨左端向右滑行(1后以速 (2)线圈绕轴O0转过180°后的磁通量 度射出，则有听=2al (1分) 0=-A×号-B,X号=-2.4wb 2 (2分) 解得I=6A (1分) 故线圈从初始位置绕轴O0转过180时，穿过线圈 (2)P1与P2碰撞的过程，根据动量守恒定律和机械 ·73· ·物理· 参考答案及解析 能守恒定律有 设P,P碰撞时P,的速度为'，P、P碰撞过程 m1=1U'十2y (1分) 中，根据动量守恒定律有 合m时=mw“+号 v 33十4'=-(4十4)U共1 (1分) (1分) 1 1 P,与P,碰撞的过程，根据动量守恒定律和机械能 1,212x。2一23十—2725>之共—知十一 守恒定律有 m,砖+7m-m十m,该 1 (1分) 22=112U2'十m3y 1 整理得E,=二”+9u'+10.125 (1分) 4 P4、P:运动过程中有v4=m'十： 36m21 解得=10m2十7m5+9 72 10+m,+9 (1分) m,i=子m十子m诺十E 1 当m,=9时，P,获得的向右运动的速度最大，此时 E=0时，P有向左的最大速度u'=一1m/s 7n2 (1分) 2=3kg,h=4.5m/s (2分) 因为-1m/s≤w'≤3m/s,解得0.03125J≤En≤ (3)对P3、P、P整体分析可知，最终弹簧弹性势能 7.03125J (2分) 最大时，三者共速，有 十44=(3十1十5)V共 (1分) ·74·高三一轮复习周测卷/物理 (十八)磁感应强度、磁感线、匀强磁场中的安培力 (考试时间75分钟，满分100分) 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目 要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不 全的得3分，有选错的得0分) 1.在匀强磁场中固定放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电 流，导线所受的力也会改变。图像表示导线受到的力F的大小与通过导线的电流I的关系。α， b各代表一组F、I的数据。下列图像正确的是 F A H b a b 0 A/ B 0 2.如图甲所示为一款网红魔术玩具一磁力“永动机”，小钢球 放入漏斗后从中间小洞落入下面的弧形金属轨道，然后从轨 漏斗 道另一端抛出再次回到漏斗，由此循环往复形成“永动”的效 果。其原理如图乙所示，金属轨道与底座内隐藏的电源相 连，轨道下方藏有永磁铁。当永磁铁的N极朝上放置，小钢 球逆时针“永动”时，下列说法错误的是 A.小钢球运动过程中机械能不守恒 电源 磁铁1 B.电源如何接都不影响“永动”的效果 甲 C.轨道a应接电源的正极，轨道b应接电源的负极 D.该磁力“永动机”的物理原理是通电导体受到安培力 3.如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，边长为L的正三角形金属线框αbc放置在绝缘水平面上， 将大小为I的恒定电流从线框的α端流入、b端流出，此时线框整体受到的安培力大小为F1。 将线框绕αb边转过45°角静止不动，此时线框整体受到的安培力大小为F2,则下列关系式正确 的是 A.F2=F B.F:-3F 2 CF,=1+2F D.F,=4+2F 4 6 4.19世纪安培提出了分子电流假说，他把磁体的磁场和电流的磁场都归结为电流的作用。用这一 假说也可以解释地球磁场的存在，地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的。下列四幅 图中，能正确表示环形电流方向的是 D 5.如图所示，M、N是两根垂直纸面放置、相互平行的长直导线，两导线中通有等大反向的恒定电 流，α、b关于M、N连线的中点O对称，忽略其他作用力，下列说法正确的是 A.a、b两点的磁感应强度相同 B.O点磁感应强度大小为零 C.两导线之间的相互作用力为引力 D.在O点正上方，磁场方向竖直向上 物理第1页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 6.根据经典电磁理论，运动的电荷会产生磁场。如图甲所示，某带电量为十q的点电荷以速率v沿x 轴正方向运动，该运动电荷在x轴上各点产生的磁感应强度恰为O、在y轴上距其为”处的M点 产生的磁感应强度大小为等（其中长为静电常数为真空中的光速），方向垂直于0平面，据 此可以确定如图乙所示的半径为R、大小为I的环形电流在其圆心处产生的磁感应强度大小为 A.26 y c2RI 中M B.2xk c2R2I ir c 甲 2πkI D.c 7.如图所示，现有两根通电长直导线分别固定在正方体ABCD一A'BC'D'上的两条边BB'和BC 上且彼此绝缘，电流方向分别由B流向B'、由B流向C,两通电导线中的电流大小均为I,,正方 体的边长为α，已知通电长直导线在周围空间某位置产生的磁场的磁感应强度大小B=二（其 中k为常数，I为电流大小，为该位置到长直导线的距离)，则D点的磁感应强度大小为 D A址 B2k1, 2a e n铝 8.特高压电网的强电流会在周围空间产生很强的磁场。两根等高、相互平行的水平特高压直流输 电线分别通有大小相等、方向相反的电流，从上往下观察到的示意图如图所示。直线αbc与两根 输电线等高并垂直，b点为两根输电线间的中点，α、c两点与b点距离相等，d点位于b点的正下 方。不考虑其他磁场的影响，则下列说法正确的是 A.a点的磁感应强度方向竖直向上 B.b点的磁感应强度方向竖直向下 be C.c点的磁感应强度方向竖直向下 D.d点的磁感应强度方向竖直向上 d 9.如图甲所示，某科技小组要探究长直导线周围的磁场分布情况，将长直导线沿南北方向水平放 置，在导线正下方、与导线距离为”的P处放置一枚可自由转动的小磁针。当导线中通以恒定 电流后，小磁针的N极向纸外偏转，测得小磁针静止时N极偏离南北方向的角度为，其正切值 tan?与，的关系图像如图乙所示。已知实验所在处的地磁场水平分量大小恒为B。,则下列说 法正确的是 tan 0 A.导线中的电流方向为由北向南 B.电流在P处产生的磁场与地磁场的水平分量 的合磁场方向是小磁针静止时N极所指的南一 北 方向 N 0 C.电流在导线正下方。处产生的磁场的磁感应 甲 强度大小为停A D.电流在导线正下方r。处产生的磁场的磁感应强度大小为√3B。 三一轮复习周测卷十八 物理第2页（共4页） s 10.如图所示，两根无限长通电直导线平行放置在同一水平面内，分别通有电流I1和I2,且I= 22。一无限长光滑绝缘杆垂直于两导线水平放置，三者位于同一高度，一带正电的小球P穿 在绝缘杆上，小球从靠近导线α的地方以某一速度向右运动，小球受到的洛伦兹力为F。已知 导线及杆始终固定不动，通有电流Ⅰ的无限长直导线在其周围某位置处产生的磁场的磁感应 强度B=L(其中k为常量，为该位置到长直导线的距离)。下列说法正确的是 A.两导线之间某位置的磁感应强度为零 B.小球沿杆方向做减速运动 C.F先减小后增大再减小 D.F先垂直纸面向里后垂直纸面向外 班级 姓名 分数 题号 2 8 10 答案 二、非选择题（本题共5小题，共54分。请按要求完成下列各题） 11.(8分)某同学利用台秤（与磁铁间没有磁力作用）来测量蹄形磁铁磁极之间的磁感应强度，装置 如图所示。该同学把台秤放在水平桌面上，再把磁铁、铁架台放在台秤上，在铁架台横梁上系 两条绝缘细绳，把一根铜条水平吊在磁极之间，并让铜条与磁感线垂直。已知蓄电池的电动势 为E、内阻为，铜条的电阻为R,铜条处在磁场中的长度为L。 (1)按图连接好电路，闭合开关之前记录下台秤的示数为F。,闭 合开关后发现台秤的示数没有变化，仍等于F。,不能测量出磁 铜条 感应强度，经检查电路完好，请指出下一步正确操作应是 。(填正确答案标号) A.将铜条竖直悬挂 B.将铁架台从台秤上移到水平桌面上 0000.00 C.将磁铁水平旋转180度 D.将电源正负极反向再次连入电路 (示数单位：N) (2)在(1)正确调试的基础上，保证其他条件不变，闭合开关后，台秤示数为F,,根据图中的电源 “十”“一”以及磁铁“N”“S”的标识，可判断出F (填“>”或“<”)F。 (3)匀强磁场的磁感应强度测量值B= (用E、r、R、F。、F1、L表示)。 12.(8分)如图所示，边长为2m的正方形闭合线圈置于匀强磁场中，线圈ab、cd两边中点连线 OO的两侧分别存在方向相同、磁感应强度大小各为B1=0.8T、B2=0.4T的匀强磁场， cos37°=0.8，规定穿过处在图中实线位置的线圈平面的磁通量为正。 (1)若从上往下看，线圈绕轴OO沿逆时针方向转过37°时，求穿过线圈的磁通量的变化量； (2)线圈从初始位置绕轴OO转过180时，求穿过线圈的磁通量的变化量。 379 X I B. 0' 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 13.(8分)如图所示，宽为L的光滑固定平行金属导轨与水平面成α角，金属杆αb水平放置在导轨 上，且与导轨垂直，导轨处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。电源电动势 为E,当电阻箱接入电路的阻值为R,时，金属杆恰好保持静止。不计电源内阻、导轨和金属杆 的电阻，重力加速度为g。 (1)求金属杆所受安培力的大小F; (2)求金属杆的质量m; (3)保持磁感应强度大小不变，改变其方向，同时调整电阻箱接入电路的 阻值R以保持金属杆静止，求R的最大值。 1. 14.(14分)电磁炮是利用安培力驱动炮弹的一种技术应用装置，其原理图如图示，储能器开关先 接α获得能量后再接b,可对加速装置供电。通电时，电流在平行导轨间产生垂直于导轨平面 的磁场，炮弹在安培力的作用下加速。已知安培力与通电电流满足F=k,其中k=2× 10-?N/A。某次电磁炮射击实验中，储能器向发射装置释放10°A的电流，提供炮弹加速的 导轨长L=2.5m,炮弹的质量m=1kg,忽略摩擦力和空气阻力，在炮弹加速过程中电流保持 恒定。 (1)求炮弹出炮口时的速度大小； (2)若储能器所储能量与储存的电荷量满足E=k,Q,其中1=2.5×10-J/C,此次发射恰好 消耗了一半的电荷量，求炮弹获得的动能与储能器释放能量的百分比（结果保留三位有效数 字)。 电流 导轨 电源 储能器 电流 炮弹 15.(16分)如图所示为某同学利用电磁炮来研究碰撞问题的示意图，其中ABCD为无限长的水平 光滑桌面。图中左侧部分即为电磁炮的简化模型，两平行导轨固定在水平桌面上，间距d=1× 103m,一质量1=9kg的金属弹丸P1置于两导轨之间，并与导轨保持良好接触，导轨左端 与一电流为I的理想恒流源相连。在发射过程中，假设两平行导轨中的电流I在弹丸所在位 置处产生的磁场始终可视为匀强磁场，其强度与电流的关系为B=kI(其中k=103T/A),方向 垂直导轨平面，t=0时刻弹丸从静止自导轨左端向右滑行l,=0.5m后以速度1=2m/s射 出。在弹丸出射方向的延长线上，静置着两个小物块P2(质量m2未知)、P3(质量m3=1kg), P2与P3间有极小的间隙。它们右侧足够远处放有由处于原长的轻弹簧连接的小物体P4(质 量4=1kg)、P与（质量m5=2kg)。P1、P2、P3、P4、P与均可视为质点，P3、P4之间的距离为L2 (大小可调)。不计空气阻力、摩擦阻力。 (1)求理想恒流源中的电流I; (2)P1射出后撞向静置的P2与P3,假定P1与P2、P2与P间的碰撞均为弹性碰撞，P2与P3 碰撞后立刻取走P,、P2,欲使碰后P3获得的向右运动的速度最大，则P2的质量应取多少？P3 获得的最大速度又为多少？ (3)若在t=0时刻，给P4一向右的速度v4=3/s,则P4、Ps将做某种复杂的运动。假定P 以(2)问中的最大速度飞向P4、P和弹簧组成的系统，因2大小可调，击中P4时P的速度不 确定，且P3、P碰后立即粘在一起。求P3、P4、P和弹簧组成的系统在以后的运动中，弹簧可 能具有的最大弹性势能的取值范围。 P2 P Ps P 12 三一轮复习周测卷十八 物理第4页（共4页） s