专题09磁场的基本性质(期末压轴题训练)高二物理上学期人教版
2025-12-26
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2份
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46页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 复习与提高 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 磁场 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.20 MB |
| 发布时间 | 2025-12-26 |
| 更新时间 | 2025-12-26 |
| 作者 | 13939790366@45051 |
| 品牌系列 | 学科专项·压轴题 |
| 审核时间 | 2025-12-26 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55651526.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专题09磁场的基本性质
一、单选题
1.(2025·江苏·高考真题)某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示,下列判断正确的是( )
A. a点的磁感应强度大于b点 B. b点的磁感应强度大于c点
C. c点的磁感应强度大于a点 D. a、b、c点的磁感应强度一样大
2.(2024·浙江·高考真题)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
3.两完全相同的通电圆线圈1、2平行放置,两圆线圈的圆心O1、O2的连线与圆面垂直,O为O1、O2的连线的中点,如图所示。当两圆线圈中通以方向、大小均相同的恒定电流时,O1点的磁感应强度的大小为B1;若保持线圈1中的电流以及线圈2中的电流大小不变,仅将线圈2中电流方向反向,O1点的磁感应强度的大小为B2。则线圈1中的电流在O2点和O点产生的磁场的磁感应强度大小B3、B4一定有( )
A.B3=,B4= B.B3=,B4<
C.B3=,B4< D.B3=,B4<
4.(2023·陕西·一模)如图,相距为r、长度均为L的两根平行直导线,通以大小和方向都相同的电流I,导线b处于导线a的磁场中,同时,导线a也处于导线b的磁场中,两导线之间的作用力满足,在国际单位制中,安培这个单位就是利用上式来定义的:放在真空中的两根平行直导线,通以相同的稳恒电流。当两导线相距1米,每根导线在每米长度上所受的力等于时,这个稳恒电流就是1安培。图中P点与导线a、b的距离分别为r和,根据题干中的信息判断,P点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
故选C。
5.(2025·福建·高考真题)如图,两根长直细导线L1、L2平行放置,其所在平面上有M、O、N三点,为线段MN的中点,L1、L2分别处于线段OM、ON的中垂线上。当、通有大小相等、方向相反的电流时,、点的磁感应强度大小分别为、。现保持L1的电流不变,撤去L2的电流,此时N点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
6.(2025·湖北·高考真题)如图所示,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,放置一通电圆线圈,圆心为O点,线圈平面与磁场垂直。在圆线圈的轴线上有M和N两点,它们到O点的距离相等。已知M点的总磁感应强度大小为零,则N点的总磁感应强度大小为( )
A.0 B.B C.2B D.3B
7.(2021·全国甲卷·高考真题)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与在一条直线上,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
8.(2025·河南开封·模拟预测)如图,、、、、为圆上的五个点,点为圆心,直径与直径的夹角为,弦与直径垂直。在、两处分别固定垂直纸面的长直细导线,两导线中分别通有大小相等、方向如图的电流。下列说法中正确的是( )
A.、两点的磁感应强度不同
B.点的磁感应强度大于点的磁感应强度
C.、两点的磁感应强度相同
D.、两点的磁感应强度相同
9.(2025·河南·模拟预测)如图所示的正六边形abcdef,O点为正六边形的中心,g为aO的中点。现在a、O两点垂直纸面固定两长直导线甲、乙,两导线中通有恒定电流,g点的磁感应强度方向垂直aO向下、磁感应强度大小为,d点的磁感应强度大小为0。已知长直通电导线在周围空间产生的磁感应强度为,I为导线中的电流大小,r为空间某点到直导线的距离。下列说法正确的是( )
A.导线甲、乙中的电流均垂直纸面向外
B.导线甲、乙中的电流之比为2:1
C.c、e两点的磁感应强度相同
D.b点的磁感应强度大小为
10.(2025·湖北·二模)如图(a)甲所示,虚线内为一圆形区域,该区域处于平面内,圆心为O;无限长通电直导线(图中未画出)垂直平面固定放置,另一无限长通电直导线(电流方向未画出)垂直平面从轴上的点沿虚线按逆时针方向移动,导线与圆心的连线与正半轴夹角为从0缓慢增大到的过程中,点处磁感应强度的分量和随的变化图像如图(b)和图(c)所示。规定沿坐标轴正方向为磁感应强度的正方向,下列说法正确的是( )
A.导线a的电流方向一定与导线b相反
B.导线a可能位于第四象限角平分线上
C.导线移动过程中,处磁感应强度先增大后减小
D.导线移动过程中,处磁感应强度最小值为0
11.(2025·广东广州·一模)图为边长为L的正方体,下列说法正确的是( )
A.若在顶点A、B处各固定一正点电荷,电荷量均为+Q,A处点电荷在D点的电场强度EAD和B处点电荷在D点的电场强度EBD大小相等
B.若在顶点A、B处各固定一正点电荷,电荷量均为+Q,D点的场强ED和G点的场强EG等大反向
C.若在AE边上放置一根电流从A流向E的直通电导线,B处的磁感应强度方向沿BD方向指向D
D.若在AG,CH,DB,EF四条竖直边上各放置一根电流大小方向都相同的直通电导线,每根导线受到的合安培力都相同
12.(2020·上海·高考真题)如图所示,线框abcd通有恒定电流的长直导线线框从位置I按照以下四种方式运动,磁通S变化的绝对值最大的是( )
A.平移到位置II
B.以bd为转轴转到位置II
C.以MN为转轴转到位置Ⅲ
D.平移到以MN为对称轴的位置III
二、多选题
13.(2022·全国乙卷·高考真题)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50μT
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
14.(2021·福建·高考真题)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c
C.e点的磁感应强度方向沿y轴正方向
D.e点的磁感应强度方向沿y轴负方向
15.(2025·河北·模拟预测)如图所示为三根平行直导线的截面图,它们的电流大小都相等,方向均垂直纸面向里。△ABC为等腰直角三角形,D为AB中点,三个电流在D处产生的磁感应强度大小均为B0。下列说法中正确的是( )
A.D点的磁感应强度大小为B0,方向由D到B
B.C电流受到AB两电流作用力的方向由D到C
C.若仅将B处电流反向,D点的磁感应强度大小为
D.若仅将B处电流反向,C电流受到AB两电流作用力的方向为由D到A
16.(2025·四川成都·三模)如图,竖直面内固定有两条互相平行的长直绝缘导线,它们的电流强度相等,方向都竖直向下,已知通电长直导线在空间某点产生磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比,与该点到长直导线的距离成反比。a、b、c三点水平共线,与两导线相互垂直;b、e、f三点竖直共线,与两导线共面;b是两导线距离的中点,a到距离是b到距离的一半,b、c两点到的距离相等。若导线在a点磁感应强度为B,a、b、c、e、f五点的磁感应强度分别为,则下列说法正确的是( )
A.
B.两导线会产生相互排斥的作用力
C.,磁场方向垂直于纸面向里
D.,磁场方向垂直于纸面向外
一、单选题
1.如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流和,且 ;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
2.在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图.过c点的导线所受安培力的方向
A.与ab边平行,竖直向上
B.与ab边平行,竖直向下
C.与ab边垂直,指向左边
D.与ab边垂直,指向右边
3.如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零.如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为( )
A.0 B. C. D.2B0
4.如图所示,两根长直的通电导线M、N,分别通有竖直向上的电流和水平向右的电流,且,直线电流在周围空间产生的磁场与距离的关系为,I为电流,r为周围空间的点到长直导线的距离,k为比例系数。在空间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场,当磁感应强度大小为时a点的磁感应强度为0。已知a点到通电导线M、N的距离分别为2r、r,b点到通电导线M、N的距离分别为r、2r。则下列说法正确的是( )
A.通电导线M在a点的磁感应强度大小为
B.通电导线N在a点的磁感应强度大小为
C.b点的磁感应强度大小为
D.通电导线M、N在b点的磁感应强度大小为
5.如图所示,空间有磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),水平放置一根通电长直导线。已知a、b、c、d是以直导线为圆心的圆周上的四等分点,其中b、d位于竖直直径上,且a点的磁感应强度大小为0。下列说法正确的是( )
A.匀强磁场的方向竖直向下 B.b点的磁感应强度大小为
C.c点的磁感应强度大小为 D.通电导线在d点的磁感应强度方向水平向右
6.研究表明,通电直导线周围某点磁感应强度的大小与导线中的电流大小成正比,与该点到导线的距离成反比。如图所示,AB为水平放置的圆环形线圈的直径,处于同一竖直面内的长直导线和恰与AB构成一等边三角形,线圈与导线间、导线与导线间彼此绝缘,当线圈及导线中通入图示方向的电流时,测得三角形中心O处的磁感应强度大小为1.0T,已知导线中通入的电流大小为中的2倍,导线在O处产生的磁感应强度大小为0.4T,则环形线圈在O处产生的磁感应强度大小为( )
A.0.8T B.1.0T C.1.2T D.2.0T
7.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,手机平面绕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.图中时刻x轴正方向指向地球北方 B.图中时刻y轴正方向指向地球南方
C.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
8.磁场的高斯定理指出通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量恒等于零。如图所示,为一金属球壳的俯视图,CD过球心O,AB不过球心,在球心O的右侧放置一小磁针,以磁感线穿入球壳为正方向,则下列说法正确的是( )
A.C、D两点处的磁感应强度方向相反 B.若磁针沿CD向右移动,球壳上的磁通量改变
C.球壳上单位面积的磁通量处处大小相等 D.AB左右两侧球壳上的磁通量大小相等
9.如图所示,线圈与通电导线在同一平面内,能使得线框中磁通量先增大后减小的是( )
A.向左平移线框 B.向右平移线框
C.绕导线顺时针转动线框 D.绕导线逆时针转动线框
10.如图所示,为圆心,、、、为圆上的四点,直径与相互垂直,、分别为的中点。在和两点处分别有垂直纸面的长直导线,导线上通有大小相等,流向相反的电流。关于各个点的磁感应强度,下列说法正确的是( )
A.、两点的磁感应强度相同
B.点的磁感应强度比点大
C.、两点的磁感应强度大小相等
D.点的磁感应强度比点小
二、多选题
11.三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示.a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等.将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和 B3,下列说法正确的是( )
A.B1=B2<B3
B.B1=B2=B3
C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里
D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直于纸面向里
12.如图所示,两根水平固定的长直通电导线、与一通电导体棒平行,且、与、间距均为,其中,中电流垂直纸面向外,中电流垂直纸面向里,、中电流均为。导体棒长为、质量为、所通电流为,恰处于平衡状态,重力加速度为。已知无限长通电直导线在距离其处产生的磁感应强度与成正比,,下列说法正确的是( )
A.中的电流方向垂直纸面向里
B.导线对的作用力大小为
C.在处产生的磁感应强度大小为
D.导线、在两者连线中点处产生的合磁感应强度大小为
13.已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁场磁感应强度大小与电流强度成正比,与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示,现有通有电流的两根长直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上,彼此绝缘,电流方向分别由流向、由流向。已知由流向的电流大小是由流向的电流大小的一半,顶点a、c、e三点的磁感应强度大小分别为、、,则下列比值正确的是( )
A. B. C. D.
14.如图所示,真空中有三根平行长直细通电导线垂直纸面放置,①、②两根导线固定、间距为,①导线通有大小为、方向垂直纸面向里的恒定电流,③导线受到①、②导线的合力恰好与重力等大反向,,③导线的长度为、重力为。已知通电长直导线在周围某位置产生的磁场的磁感应强度(为常数、为该位置与导线的距离、为导线中的电流大小)。下列说法正确的是( )
A.②导线中的电流与①导线中的电流相同
B.①导线在③导线处产生的磁场方向竖直向上
C.③导线中的电流大小为、方向垂直纸面向外
D.若将③导线移至图示位置上方,则③导线受到的安培力一定减小
15.正方形MNPQ的中心为O,其对角线MOP长为2d。均通有电流的两无限长直导线互成角,放置在该正方形平面内,两导线彼此绝缘且相交于O,MOP平分,通入的电流方向如图所示。已知一根无限长直导线通入电流I时,垂直导线距离为r处的磁感应强度大小,k为常数。则M、N、P、Q四处的磁感应强度大小正确的是( )
A. B. C. D.
16.沿正方体的棱bc和dd1分别放置两根足够长的通电直导线,其电流方向如图所示。P为棱cd上的一点,若要使P点处的磁感应强度为零,可在空间中再放置一条足够长的通电直导线,则该导线可能( )
A.与棱ab平行 B.与棱bc平行
C.与bb1d1d面平行 D.与bb1c1c面平行
17.在无线长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比,可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1,其壁上电流,在筒内侧磁感应强度处处为0,筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为的长直导线所产生,则( )
A.圆筒侧壁单位面积受到的压力为
B.圆筒左半侧在O点产生的磁感应强度水平垂直纸面向里
C.若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流如图2,则圆形电流受到圆筒的吸引力
D.若在圆筒轴线放置一反向电流也为长直细导线如图3,则圆筒侧壁单位面积受力
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专题09磁场的基本性质
一、单选题
1.(2025·江苏·高考真题)某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示,下列判断正确的是( )
A. a点的磁感应强度大于b点 B. b点的磁感应强度大于c点
C. c点的磁感应强度大于a点 D. a、b、c点的磁感应强度一样大
【答案】B
【详解】磁感线越密集的地方磁感线强度越大,故可知。
故选B。
2.(2024·浙江·高考真题)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
【答案】A
【详解】A.由左手定则可知,图示左侧通电导线受到安培力向下,选项A正确;
B.a、b两点的磁感应强度大小相同,但是方向不同,选项B错误;
C.磁感线是闭合的曲线,则圆柱内的磁感应强度不为零,选项C错误;
D.因c点处的磁感线较d点密集,可知 c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度,选项D错误。
故选A。
3.两完全相同的通电圆线圈1、2平行放置,两圆线圈的圆心O1、O2的连线与圆面垂直,O为O1、O2的连线的中点,如图所示。当两圆线圈中通以方向、大小均相同的恒定电流时,O1点的磁感应强度的大小为B1;若保持线圈1中的电流以及线圈2中的电流大小不变,仅将线圈2中电流方向反向,O1点的磁感应强度的大小为B2。则线圈1中的电流在O2点和O点产生的磁场的磁感应强度大小B3、B4一定有( )
A.B3=,B4= B.B3=,B4<
C.B3=,B4< D.B3=,B4<
【答案】D
【详解】当两圆环中电流方向相同时(设俯视逆时针方向的电流),则设两圆环在O1点产生的磁场方向相同均向上,设大小分别为B11和B21,则O1点的磁感应强度的大小为
①
仅将线圈2中电流方向反向,O1点的磁感应强度的大小为
②
①②两式相减解得
而线圈1中的电流在O2点产生的磁场的磁感应强度大小
由①②两式相加可得
因线圈1中的电流在O1点的磁感应强度B11一定大于在O点的磁感应强度B4,则
故选D。
4.(2023·陕西·一模)如图,相距为r、长度均为L的两根平行直导线,通以大小和方向都相同的电流I,导线b处于导线a的磁场中,同时,导线a也处于导线b的磁场中,两导线之间的作用力满足,在国际单位制中,安培这个单位就是利用上式来定义的:放在真空中的两根平行直导线,通以相同的稳恒电流。当两导线相距1米,每根导线在每米长度上所受的力等于时,这个稳恒电流就是1安培。图中P点与导线a、b的距离分别为r和,根据题干中的信息判断,P点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】根据安培力公式
又因为
联立以上二式,可得出直线电流的磁感应强度公式为
根据安培定义
解得常数
导线中电流在点产生的磁感应强度为
导线中电流在点产生的磁感应强度为
根据安培定则以及磁场叠加原理,点的磁感应强度为
故选C。
5.(2025·福建·高考真题)如图,两根长直细导线L1、L2平行放置,其所在平面上有M、O、N三点,为线段MN的中点,L1、L2分别处于线段OM、ON的中垂线上。当、通有大小相等、方向相反的电流时,、点的磁感应强度大小分别为、。现保持L1的电流不变,撤去L2的电流,此时N点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据安培定则,两导线在O点处产生的磁感应强度方向相同大小相等,则单个导线在O点处产生的磁感应强度大小为
根据对称性,两导线在N处的磁感应强度大小应该与M点一样,为B1
根据对称性,L2在N点处产生的磁感应强度为
由于L2在N点处产生的磁感应强度大于L1在N点处产生的磁感应强度,且方向相反,将L2撤去,N点的磁感应强度为。
故选A。
6.(2025·湖北·高考真题)如图所示,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,放置一通电圆线圈,圆心为O点,线圈平面与磁场垂直。在圆线圈的轴线上有M和N两点,它们到O点的距离相等。已知M点的总磁感应强度大小为零,则N点的总磁感应强度大小为( )
A.0 B.B C.2B D.3B
【答案】A
【详解】由右手螺旋定则及对称性可知,环形电流在N点产生的磁场,磁感应强度与M点等大同向。由于M点磁感应强度为零,由矢量合成法则可知环境中匀强磁场与M点磁场等大反向,即匀强磁场与N点的磁场等大反向,N点的磁感应强度为0。
故选A。
7.(2021·全国甲卷·高考真题)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与在一条直线上,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
【答案】B
【详解】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线,由安培定则可知,两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外,故M处的磁感应强度为零;两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里,故N处的磁感应强度为2B;综上分析B正确。
故选B。
8.(2025·河南开封·模拟预测)如图,、、、、为圆上的五个点,点为圆心,直径与直径的夹角为,弦与直径垂直。在、两处分别固定垂直纸面的长直细导线,两导线中分别通有大小相等、方向如图的电流。下列说法中正确的是( )
A.、两点的磁感应强度不同
B.点的磁感应强度大于点的磁感应强度
C.、两点的磁感应强度相同
D.、两点的磁感应强度相同
【答案】B
【详解】A.根据几何关系可知两处电流大小相等,所以处电流分别在点产生的磁感应强度大小与处电流分别在点产生的磁感应强度大小相等,设为处电流分别在、点产生的磁感应强度大小与处电流在点产生的磁感应强度大小相等,设为,则,结合安培定则,在、、、各点磁感应强度的矢量图如图所示,则、两点的磁感应强度大小均为,方向相同,故A错误;
B.点的磁感应强度大小为,点的磁感应强度大小为,故B正确;
C.、两点的磁感应强度大小均为,但方向不同,故C错误;
D.、两点的磁感应强度大小均为,但方向不同,故D错误。
故选B。
9.(2025·河南·模拟预测)如图所示的正六边形abcdef,O点为正六边形的中心,g为aO的中点。现在a、O两点垂直纸面固定两长直导线甲、乙,两导线中通有恒定电流,g点的磁感应强度方向垂直aO向下、磁感应强度大小为,d点的磁感应强度大小为0。已知长直通电导线在周围空间产生的磁感应强度为,I为导线中的电流大小,r为空间某点到直导线的距离。下列说法正确的是( )
A.导线甲、乙中的电流均垂直纸面向外
B.导线甲、乙中的电流之比为2:1
C.c、e两点的磁感应强度相同
D.b点的磁感应强度大小为
【答案】B
【详解】A.因d点的磁感应强度大小为0,所以导线甲、乙在d点产生的磁感应强度等大反向,根据安培定则可知,导线甲、乙中的电流方向相反,由于d点距导线甲比距导线乙远,所以导线甲中的电流比乙中的电流大,又因g点的磁感应强度方向垂直向下,所以导线甲在d点产生的磁感应强度垂直向下,导线乙在d点产生的磁感应强度垂直向上,根据安培定则可知,导线甲中的电流垂直纸面向里,导线乙中的电流垂直纸面向外,故A错误;
B.设正六边形的边长为,由d点的磁感应强度大小为0,得
得
故B正确;
C.因g点的磁感应强度方向垂直向下、磁感应强度大小为,则有
又
可得,
导线甲、乙在c点(或e点)产生的磁感应强度大小分别为,
如图所示
由图可知,c、e两点的磁感应强度大小相等,方向不同,所以c、e两点的磁感应强度不同,故C错误;
D.导线甲、乙在b点产生的磁感应强度大小分别为,
其方向如图所示
两磁感应强度夹角为,根据余弦定理,b点的磁感应强度大小为
故D错误。
故选B。
10.(2025·湖北·二模)如图(a)甲所示,虚线内为一圆形区域,该区域处于平面内,圆心为O;无限长通电直导线(图中未画出)垂直平面固定放置,另一无限长通电直导线(电流方向未画出)垂直平面从轴上的点沿虚线按逆时针方向移动,导线与圆心的连线与正半轴夹角为从0缓慢增大到的过程中,点处磁感应强度的分量和随的变化图像如图(b)和图(c)所示。规定沿坐标轴正方向为磁感应强度的正方向,下列说法正确的是( )
A.导线a的电流方向一定与导线b相反
B.导线a可能位于第四象限角平分线上
C.导线移动过程中,处磁感应强度先增大后减小
D.导线移动过程中,处磁感应强度最小值为0
【答案】B
【详解】B.因为时b导线产生场强没有x轴方向分量,因此x轴方向的场强分量为a导线在x轴的分量,同理时b导线无y轴方向场强分量,y轴场强分量为a导线在y轴的分量,即
可知a棒可能位于第四象限角平分线上,电流方向垂直纸面向里,或位于第二象限角平分线上,电流方向垂直纸面向外,故B正确;
A.由时,
则导线中电流方向垂直纸面向里,故电流方向可能相同或相反,故A错误;
CD.导线移动过程中,与的夹角从到间变化,则点处磁感应强度先减小后增大,且最小值不为0,C错误,D错误。
故选B。
11.(2025·广东广州·一模)图为边长为L的正方体,下列说法正确的是( )
A.若在顶点A、B处各固定一正点电荷,电荷量均为+Q,A处点电荷在D点的电场强度EAD和B处点电荷在D点的电场强度EBD大小相等
B.若在顶点A、B处各固定一正点电荷,电荷量均为+Q,D点的场强ED和G点的场强EG等大反向
C.若在AE边上放置一根电流从A流向E的直通电导线,B处的磁感应强度方向沿BD方向指向D
D.若在AG,CH,DB,EF四条竖直边上各放置一根电流大小方向都相同的直通电导线,每根导线受到的合安培力都相同
【答案】B
【详解】A.A处点电荷在D点的电场强度
B处点电荷在D点的电场强度
故A错误;
B.若在顶点A、B处各固定一正点电荷,电荷量均为+Q,则根据等量同种电荷的电场分布,且D点和G点关于A、B连线对称,所以D点的场强ED和G点的场强EG等大反向,故B正确;
C.若在AE边上放置一根电流从A流向E的直通电导线,B处的磁感应强度方向垂直BE斜向右上方,故C错误;
D.若在AG,CH,DB,EF四条竖直边上各放置一根电流大小方向都相同的直通电导线,每根导线受到的合安培力大小相同,方向不同,故D错误。
故选B。
12.(2020·上海·高考真题)如图所示,线框abcd通有恒定电流的长直导线线框从位置I按照以下四种方式运动,磁通S变化的绝对值最大的是( )
A.平移到位置II
B.以bd为转轴转到位置II
C.以MN为转轴转到位置Ⅲ
D.平移到以MN为对称轴的位置III
【答案】D
【详解】设线框在I、II、III位置时的磁通分别为、、 由于距离导线越远,磁场的磁感强度越小,由于线框都垂直于磁场方置,可知三个磁通大小关系为
但的方向与、相反
从位置I平移到位置II时,磁通变化绝对值
从位置I以bd为转轴转到位置II,磁通变化绝对值
从位置I以MN为转轴转到位置Ⅲ,磁通变化绝对值
从位置I平移到以MN为对称轴的位置III,磁通变化绝对值
显然最大,故D正确,ABC错误。
故选D。
二、多选题
13.(2022·全国乙卷·高考真题)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50μT
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
【答案】BC
【详解】A.如图所示
地球可视为一个磁偶极,磁南极大致指向地理北极附近,磁北极大致指向地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线(磁轴)与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下,则测量地点应位于北半球,A错误;
B.磁感应强度为矢量,故由表格可看出此处的磁感应强度大致为
计算得
B ≈ 50μT
B正确;
CD.由选项A可知测量地在北半球,而北半球地磁场指向北方斜向下,则第2次测量,测量,故y轴指向南方,第3次测量,故x轴指向北方而y轴则指向西方,C正确、D错误。
故选BC。
14.(2021·福建·高考真题)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c
C.e点的磁感应强度方向沿y轴正方向
D.e点的磁感应强度方向沿y轴负方向
【答案】BD
【详解】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,根据右手螺旋定则可知,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,与相互抵消,与合成,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,故A错误,B正确;
CD.由题知,四条导线中的电流大小相等,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,根据右手螺旋定则可知,四条导线中在O点产生的磁感应强度方向,如图所示
由图可知与大小相等,方向相反,互相抵消;而与大小相等,方向如图所示,根据平行四边形定则,可知两个磁感应强度的合磁感应强度沿y轴负方向,故C错误,D正确。
故选BD。
15.(2025·河北·模拟预测)如图所示为三根平行直导线的截面图,它们的电流大小都相等,方向均垂直纸面向里。△ABC为等腰直角三角形,D为AB中点,三个电流在D处产生的磁感应强度大小均为B0。下列说法中正确的是( )
A.D点的磁感应强度大小为B0,方向由D到B
B.C电流受到AB两电流作用力的方向由D到C
C.若仅将B处电流反向,D点的磁感应强度大小为
D.若仅将B处电流反向,C电流受到AB两电流作用力的方向为由D到A
【答案】AD
【详解】A.由右手螺旋定则可知A、B、C三个电流在D点产生的磁感应强度如图所示
由矢量叠加可知D点的磁感应强度
方向由D到B,故A正确;
B.根据同向电流相互吸引的特点,对电流C受到A、B的作用力分析如图所示
由题意可知
所以C电流受到A、B两个电流作用力方向为由C到D,故B错误;
C.若仅将B处电流反向,由右手螺旋定则可知A、B、C三个电流在D点产生的磁感应强度如图所示
由矢量叠加可知D点的磁感应强度,故C错误;
D.若仅将B处电流反向,根据同向电流相互吸引(反向电流相互排斥)的特点,对电流C受到A、B的作用力分析如图所示
由题意可知
所以C电流受到A、B两个电流作用力方向为由D到A,故D正确。
故选AD。
16.(2025·四川成都·三模)如图,竖直面内固定有两条互相平行的长直绝缘导线,它们的电流强度相等,方向都竖直向下,已知通电长直导线在空间某点产生磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比,与该点到长直导线的距离成反比。a、b、c三点水平共线,与两导线相互垂直;b、e、f三点竖直共线,与两导线共面;b是两导线距离的中点,a到距离是b到距离的一半,b、c两点到的距离相等。若导线在a点磁感应强度为B,a、b、c、e、f五点的磁感应强度分别为,则下列说法正确的是( )
A.
B.两导线会产生相互排斥的作用力
C.,磁场方向垂直于纸面向里
D.,磁场方向垂直于纸面向外
【答案】AC
【详解】AD.三点竖直共线,到导线的距离相等,导线在中垂线处产生的磁感应强度大小相等,方向相反,有
故A正确,D错误;
B.根据两导线产生的磁感应强度方向,由左手定则分析可知,两导线相互吸引。故B错误;
C.根据通电长直导线在空间某位置产生的磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比,与该位置到长直导线的距离成反比,由可得
两导线在a点产生的磁感应强度方向相同,均垂直于纸面向里,则
方向垂直于纸面向里,故C正确。
故选AC。
一、单选题
1.如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流和,且 ;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
【答案】C
【详解】试题分析:两电流在该点的合磁感应强度为0,说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系,根据右手螺旋定则在两电流的同侧磁感应强度方向相反,则为或,又,所以该点距远距近,所以是点,故选项C正确,选项ABD错误.
考点:通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
【名师点睛】由安培定则可判出两导线在各点磁感线的方向,再由矢量的合成方法可得出磁感应强度为零的点的位置;本题考查了安培定则及矢量的合成方法,特别应注意磁场的空间性,注意培养空间想象能力.
2.在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图.过c点的导线所受安培力的方向
A.与ab边平行,竖直向上
B.与ab边平行,竖直向下
C.与ab边垂直,指向左边
D.与ab边垂直,指向右边
【答案】C
【详解】本题考查了左手定则的应用.导线a在c处产生的磁场方向由安培定则可判断,即垂直ac向左,同理导线b在c处产生的磁场方向垂直bc向下,则由平行四边形定则,过c点的合场方向平行于ab,根据左手定则可判断导线c受到的安培力垂直ab边,指向左边.
3.如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零.如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为( )
A.0 B. C. D.2B0
【答案】C
【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零,如下图所示:
由此可知,外加的磁场方向与PQ平行,且由Q指向P,即B1=B0;依据几何关系,及三角知识,则有:BPcos30°=B0; 解得P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP=B0;
当P中的电流反向,其他条件不变,再依据几何关系,及三角知识,则有:B2=B0;因外加的磁场方向与PQ平行,且由Q指向P,磁场大小为B0;最后由矢量的合成法则,那么a点处磁感应强度的大小为B=,故C正确,ABD错误.
4.如图所示,两根长直的通电导线M、N,分别通有竖直向上的电流和水平向右的电流,且,直线电流在周围空间产生的磁场与距离的关系为,I为电流,r为周围空间的点到长直导线的距离,k为比例系数。在空间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场,当磁感应强度大小为时a点的磁感应强度为0。已知a点到通电导线M、N的距离分别为2r、r,b点到通电导线M、N的距离分别为r、2r。则下列说法正确的是( )
A.通电导线M在a点的磁感应强度大小为
B.通电导线N在a点的磁感应强度大小为
C.b点的磁感应强度大小为
D.通电导线M、N在b点的磁感应强度大小为
【答案】C
【详解】A.对a点由磁场叠加可知
解得
可知通电导线M在a点的磁感应强度大小为,A错误;
B.通电导线N在a点的磁感应强度大小为,B错误;
C.b点的磁感应强度大小为,C正确;
D.通电导线M、N在b点的磁感应强度大小为,D错误。
故选C。
5.如图所示,空间有磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),水平放置一根通电长直导线。已知a、b、c、d是以直导线为圆心的圆周上的四等分点,其中b、d位于竖直直径上,且a点的磁感应强度大小为0。下列说法正确的是( )
A.匀强磁场的方向竖直向下 B.b点的磁感应强度大小为
C.c点的磁感应强度大小为 D.通电导线在d点的磁感应强度方向水平向右
【答案】B
【详解】A.由于a点的磁感应强度大小为0,故通电长直导线在a点产生磁场与匀强磁场等大反向,右手定则可知通电长直导线在a点产生竖直向下的磁场,故匀强磁场的方向竖直向上,故A错误;
B.右手定则可知通电长直导线在b点产生水平向右的磁场且磁场强度大小为B,故由平行四边形定则,可知b点的磁感应强度大小
故B正确;
C.右手定则可知通电长直导线在c点产生竖直向上的磁场且磁场强度大小为B,由磁场叠加原理可知该点磁场强度大小
故C错误;
D.右手定则可知通电长直导线在d点产生水平向左的磁场,故D错误。
故选B。
6.研究表明,通电直导线周围某点磁感应强度的大小与导线中的电流大小成正比,与该点到导线的距离成反比。如图所示,AB为水平放置的圆环形线圈的直径,处于同一竖直面内的长直导线和恰与AB构成一等边三角形,线圈与导线间、导线与导线间彼此绝缘,当线圈及导线中通入图示方向的电流时,测得三角形中心O处的磁感应强度大小为1.0T,已知导线中通入的电流大小为中的2倍,导线在O处产生的磁感应强度大小为0.4T,则环形线圈在O处产生的磁感应强度大小为( )
A.0.8T B.1.0T C.1.2T D.2.0T
【答案】A
【详解】由题意可知,导线在O处产生的磁感应强度大小为0.2T,据安培定则可以得出,与在O处产生的磁场的方向均垂直纸面向里,而环形线圈在O处产生的磁场的方向竖直向上。因为导线中通入的电流大小为中的2倍,导线在O处产生的磁感应强度大小为0.4T,所以导线在O处产生的磁感应强度大小为0.2T。设环形线圈在O处产生的磁感应强度大小为B,故有O点磁感应强度
解得
故选A。
7.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,手机平面绕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.图中时刻x轴正方向指向地球北方 B.图中时刻y轴正方向指向地球南方
C.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
【答案】D
【详解】地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近,在南半球,地磁场方向斜向上,竖直分量竖直向上,水平分量指向北方;在北半球,地磁场方向斜向下,竖直分量竖直向下,水平分量指向北方。
A.根据北半球地磁场保持水平分量为向北,因此当手机绕z轴转动过程,地磁场水平分量在x轴和y轴的分量,将出现正弦或余弦式的变化,图中时刻x轴正方向磁场数值达到最大,说明此时刻x轴正方向指向地球北方,故A正确;
B.图中时刻y轴负方向磁场数值达到最大,说明时刻y轴正方向指向地球南方,故B正确;
C.时间内x轴方向磁场变化刚好一个周期,说明时间内手机刚好绕z轴转动了一周,故C正确;
D.由图中z轴数据为负,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,故D错误。
本题选择错误的,故选D。
8.磁场的高斯定理指出通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量恒等于零。如图所示,为一金属球壳的俯视图,CD过球心O,AB不过球心,在球心O的右侧放置一小磁针,以磁感线穿入球壳为正方向,则下列说法正确的是( )
A.C、D两点处的磁感应强度方向相反 B.若磁针沿CD向右移动,球壳上的磁通量改变
C.球壳上单位面积的磁通量处处大小相等 D.AB左右两侧球壳上的磁通量大小相等
【答案】D
【详解】A.由图小磁针的左侧为N极,结合磁场方向的特点可知,C、D两点的磁感应强度方向都水平向左,故A错误;
B.磁针沿CD运动,球壳上总的磁通量始终为0,故B错误。
C.由于球壳上的各点到小磁针的距离不都相同,球壳上单位面积的磁通量不是处处大小相等,故C错误;
D.根据题意可知,AB左右两侧球壳上的磁通量大小相等,故D正确。
故选D。
故选A。
故选A。
9.如图所示,线圈与通电导线在同一平面内,能使得线框中磁通量先增大后减小的是( )
A.向左平移线框 B.向右平移线框
C.绕导线顺时针转动线框 D.绕导线逆时针转动线框
【答案】B
【详解】A.根据安培定则可知,通电直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里,左侧的磁场方向垂直纸面向外,且离导线越近磁场越强。磁场强弱关于导线左右对称,故向左平移线框,穿过线框磁通量先减小,当导线位于线框中间时磁通量最小,之后左移过程,线框穿过线框的磁通量先增大后减小,所以向左平移线框,线框中的磁通量先减小后增大再减小,不符合题意,故A错误;
B.向右平移线框,穿过线框总的磁通量先增大,当线框完全穿过导线继续右移后,穿过线框总的磁通量减小 ,即磁通量先增大后减小,符合题意,故B正确;
CD.导线顺时针或绕逆时针转动线框,穿过线框的磁通量均不变,不符合题意,故CD错误。
故选B 。
10.如图所示,为圆心,、、、为圆上的四点,直径与相互垂直,、分别为的中点。在和两点处分别有垂直纸面的长直导线,导线上通有大小相等,流向相反的电流。关于各个点的磁感应强度,下列说法正确的是( )
A.、两点的磁感应强度相同
B.点的磁感应强度比点大
C.、两点的磁感应强度大小相等
D.点的磁感应强度比点小
【答案】D
【详解】A.磁感应强度是矢量,叠加遵循平行四边形定则。两长直导线周围的磁场分布如图所示,分析可知,、两点的磁感应强度大小相等,方向不同,故A错误。
B.图中A点的磁感应强度为两长直导线在A点单独产生的磁感应强度之差,F点的磁感应强度为两长直导线在F点磁感应强度大小之和,而且C处的长直导线在A点的磁感应强度比处的长直导线在A点的磁感应强度小,所以A点的磁感应强度大小小于F点的磁感应强度,故B错误;
C.图中E点的磁感应强度为两长直导线在E点单独产生的磁感应强度之差,F点的磁感应强度为两长直导线在F点磁感应强度大小之和,而且C处的长直导线在E点的磁感应强度比处的长直导线在E点的磁感应强度小,所以F点的磁感应强度大小大于E点的磁感应强度,故C错误;
D.两长直导线在B点的磁感应强度均比F点小,而且两长直导线在F点产生的磁感应强度方向相同,根据平行四边形定则可得点的磁感应强度比点小,故D正确。
故选D。
二、多选题
11.三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示.a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等.将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和 B3,下列说法正确的是( )
A.B1=B2<B3
B.B1=B2=B3
C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里
D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直于纸面向里
【答案】AC
【分析】考查了安培定则,磁场的叠加
【详解】a、b和c处的磁感应强度均是三条通电导线单独存在时在各点处产生的磁场的叠加.由于通过三条导线的电流大小相等,结合安培定则可判断出三条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外,在c处垂直纸面向里,且。
故选AC.
【点睛】通电导线周围存在磁场,且离导线越远场强越弱.磁场不但有大小而且有方向,方向相同则相加,方向相反则相减.并根据矢量叠加原理来求解
12.如图所示,两根水平固定的长直通电导线、与一通电导体棒平行,且、与、间距均为,其中,中电流垂直纸面向外,中电流垂直纸面向里,、中电流均为。导体棒长为、质量为、所通电流为,恰处于平衡状态,重力加速度为。已知无限长通电直导线在距离其处产生的磁感应强度与成正比,,下列说法正确的是( )
A.中的电流方向垂直纸面向里
B.导线对的作用力大小为
C.在处产生的磁感应强度大小为
D.导线、在两者连线中点处产生的合磁感应强度大小为
【答案】BD
【详解】A.由安培定则,结合矢量合成可知,导线a、b中电流在c处产生的合磁感应强度方向水平向右,c处于平衡状态,c所受合安培力与重力是一对平衡力,由左手定则可判断c中通过的电流应垂直纸面向外,故A错误;
BC.导线a、b中的电流在c处产生磁场的合磁感应强度大小B满足
解得,根据通电导线间“同吸异斥”可知,c的受力情况如图所示
有
解得
设a(b)在c处产生的磁感应强度大小为B0,有
解得,故B正确,C错误;
D.由题可知
则a、b在两者连线中点处的合磁感应强度大小,故D正确。
故选BD。
13.已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁场磁感应强度大小与电流强度成正比,与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示,现有通有电流的两根长直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上,彼此绝缘,电流方向分别由流向、由流向。已知由流向的电流大小是由流向的电流大小的一半,顶点a、c、e三点的磁感应强度大小分别为、、,则下列比值正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【详解】由题意可知,设正方体边长为,设由流向的电流在点产生的磁感应强度大小为,则由流向的电流在点产生的磁感应强度大小为,且两磁场方向相同,则点的磁感应强度大小为
处于hg边的长直导线到点的距离为,其在点产生的磁感应强度大小为;处于dh边的长直导线到点的距离为,在点产生的磁感应强度大小为,且两磁场方向垂直,则点的磁感应强度大小为
由流向的电流在点产生的磁感应强度为,则由流向的电流在点产生的磁感应强度为,且两磁场方向垂直,则点的磁感应强度大小为
代入求比值可知,
故选AC。
14.如图所示,真空中有三根平行长直细通电导线垂直纸面放置,①、②两根导线固定、间距为,①导线通有大小为、方向垂直纸面向里的恒定电流,③导线受到①、②导线的合力恰好与重力等大反向,,③导线的长度为、重力为。已知通电长直导线在周围某位置产生的磁场的磁感应强度(为常数、为该位置与导线的距离、为导线中的电流大小)。下列说法正确的是( )
A.②导线中的电流与①导线中的电流相同
B.①导线在③导线处产生的磁场方向竖直向上
C.③导线中的电流大小为、方向垂直纸面向外
D.若将③导线移至图示位置上方,则③导线受到的安培力一定减小
【答案】AC
【详解】A.由题意可知③导线恰好悬停,则①②导线给③导线的安培力的合力竖直向上,由安培定则、左手定则和对称性可知,②导线中的电流与①导线中的电流等大同向,③导线中的电流方向垂直纸面向外,故A正确;
B.由安培定则可知①导线在③导线处产生的磁场方向垂直于①、③导线的连线方向斜向右下,故B错误;
C.如图所示为①导线在③导线处产生的磁场以及力,
又的竖直分力为③导线重力的一半,
解得,故C正确;
D.①、②导线叠加的磁感应强度,在时磁感应强度最大,所以若将③导线移至图示位置上方,其所受安培力不一定减小,故D错误。
故选AC。
15.正方形MNPQ的中心为O,其对角线MOP长为2d。均通有电流的两无限长直导线互成角,放置在该正方形平面内,两导线彼此绝缘且相交于O,MOP平分,通入的电流方向如图所示。已知一根无限长直导线通入电流I时,垂直导线距离为r处的磁感应强度大小,k为常数。则M、N、P、Q四处的磁感应强度大小正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【详解】根据几何关系可知M、N、P、Q四点到两导线的距离分别为,根据矢量的叠加可知M、P两点的磁感应强度大小为
N、Q两点的磁感应强度大小为0。
故选AD。
16.沿正方体的棱bc和dd1分别放置两根足够长的通电直导线,其电流方向如图所示。P为棱cd上的一点,若要使P点处的磁感应强度为零,可在空间中再放置一条足够长的通电直导线,则该导线可能( )
A.与棱ab平行 B.与棱bc平行
C.与bb1d1d面平行 D.与bb1c1c面平行
【答案】AD
【详解】由右手螺旋定则可知在P处磁感应强度B1为垂直cd边向下,在P点处的磁感应强度B2为垂直cd边向左;故B1 、B2合磁场的方向垂直于cd边斜向左下方,如图所示 ;故要使P点处的磁感应强度为零,则放入的通电直导线产生的磁场的方向应垂直于cd边斜向右上方;
A.与ab棱平行,即如在a1b1cd平面内a1b1,电流方向若为b1a1,则产生磁场的磁感性强度B3垂直于平面a1b1cd斜向上,可以使P处的合磁感应强度为零,A对正确;
B.与bc棱平行,产生的磁场的磁感性强度B4斜向上或斜向下,但不垂直于cd边,故P处的合磁感应强度不为零,B错误;
C.与bb1d1d面平行,无论如何调整电流方向,都不能使之产生的磁场方向在P点垂直于cd边斜向右上方,P点处合磁感应强度不为零,C错误;
D.与bb1c1c面平行,当电流方向沿c b1时在P处产生的磁场方向为垂直于cd边斜向右上方;P点处合磁感应强度为零,D正确。
故选AD。
17.在无线长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比,可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1,其壁上电流,在筒内侧磁感应强度处处为0,筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为的长直导线所产生,则( )
A.圆筒侧壁单位面积受到的压力为
B.圆筒左半侧在O点产生的磁感应强度水平垂直纸面向里
C.若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流如图2,则圆形电流受到圆筒的吸引力
D.若在圆筒轴线放置一反向电流也为长直细导线如图3,则圆筒侧壁单位面积受力
【答案】BD
【详解】A.根据题意紧贴圆筒外侧的磁感强度
导体上的电流密度
在圆筒上取宽度为,长度为一个小微元,在微元朝向圆筒一侧,磁感强度为零,可知该微元产生的磁场和除去该微元以外电流产生的磁场,在圆筒内部等大反向,根据对称性可知在圆筒的外侧等大同向,因此其他部分在该微元处产生的磁场
该微元受到的磁场力
圆筒侧壁单位面积受到的压力
整理得
A错误;
B.将圆筒的左半部分分成完全相同的n份,根据右手螺旋定则,关于原点对称的内、外两份在原点产生的磁场的合场强垂直纸面向里,所有磁场叠加,因此圆筒左半侧在O点产生的磁感应强度水平垂直纸面向里,B正确;
C.圆筒的电流在圆环部分产生的磁场与圆环平行,对圆环没有力的作用,C错误;
D.在圆筒的内部紧贴圆筒部分,磁感强度为
利用磁场的叠加可知,在圆筒的外部合场强为零,利用A选项中的结论可知,圆筒单位面积受到的力与A选项大小相等,D正确。
故选BD。
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