9.1磁场及磁场对电流的作用 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦磁场及磁场对电流作用，以选择、实验、解答题系统覆盖概念理解、规律应用及综合建模，强化科学思维与物理观念的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |选择|11题|结合直导线、线圈、磁场区域组合，考查安培力方向判断、大小计算及电磁感应现象|从磁场性质（磁感应强度）到安培力规律（左手定则、公式），再到电磁感应应用（楞次定律）| |实验|2题|探究安培力与偏转角关系、测量磁感应强度，涉及方案设计与误差分析|通过实验操作深化对安培力本质及磁场测量方法的理解| |解答|4题|联系电磁弹射、电梯制动等实际情境，综合受力分析、电路计算及能量转化|以“模型建构-科学推理-问题解决”为主线，体现知识应用的系统性|

9.1磁场及磁场对电流的作用专项训练 2027届高考物理一轮复习 一、单选题 1．如图，矩形弹性线圈abcd位于竖直放置的长直导线MN附近，其四个端点a、b、c、d固定，线圈与长直导线在同一竖直面内，线圈两边ab、cd与MN平行。当通入如图所示的电流（长直导线中的电流远大于矩形线圈中的电流）时，则稳定后矩形线圈的大致形状可能是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，光滑绝缘半圆柱筒和长直导线a固定在斜面上，长直导线a与半圆柱筒的轴线重合，一段长直导线b紧靠半圆柱筒上端放在斜面上，a、b通有方向相同的恒定电流，现给b施加水平方向向左的力F，使b沿半圆柱筒外表面向上缓慢移动直至O点正上方，a、b始终保持相互平行，则（    ） A．力F不断减小 B．b受到的安培力的大小不断减小 C．b受到的安培力不变 D．b对半圆柱筒表面的压力大小不断增大 3．如图甲所示，一半径为、电阻为的匝硬质圆形线圈，固定在水平桌面上。虚线将线圈分为左右对称的两部分，左侧空间内存在与水平桌面垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定垂直于水平桌面向下为正方向。下列说法正确的是（　　） A．时穿过线圈的磁通量为 B．时线圈受到的安培力方向水平向左 C．时线圈中产生的感应电动势大小为0 D．时线圈受到的安培力大小为 4．如图，用同种材料，粗细均匀的电阻丝折成边长为的平面等边三角形框架，电流表示数为，垂直于框架平面有磁感应强度为的匀强磁场，则三角形框架受到的安培力的合力大小为（　　） A．0 B．BIL C．2BIL D． 5．磁电式电流表依据的原理是通电线圈因受安培力而转动，其结构如图1所示。极靴和铁芯间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，其平面都与磁感线平行，如图2所示。线圈左、右两边所在处的磁感应强度的大小都相等。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧发生形变，以反抗线圈的转动。电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大，达到新的平衡。根据题中信息，下面说法正确的是（　　） A．若线圈中通以如图2所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 B．测恒定直流电时，线圈转动过程中受到的安培力的大小变大 C．若增加线圈的匝数，该电流表的量程会变大 D．在搬运电流表时，可以把电流表的正负接线柱短接，可以减少指针的晃动 6．图为应用于新能源汽车某生产环节的“无接触电磁限位”装置示意图，铁芯上绕有线圈，其正前方有一闭合铝环，二者共轴。当线圈中电流突然增大时，则（     ） A．穿过铝环的磁通量变小 B．铝环与线圈之间无作用力 C．铝环与线圈之间有相互吸引的作用力 D．轴线上，铝环感应电流的磁场与线圈产生的磁场方向相反 7．如图所示，虚线的上方区域和下方区域均有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小分别为和，两虚线之间无磁场，重力不计的带正电粒子以垂直于磁场方向的速度从点射入上方区域，其运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　） A．第一次从到的运动时间小于从到的 B．磁场均垂直纸面向外 C．磁感应强度 D．轨迹内上下两区域磁通量 二、多选题 8．如图所示，光滑水平桌面上放有一个由均匀导线绕成的正方形单匝线圈PQMN，在线圈对角线PM的一侧，存在垂直于桌面向下的匀强磁场。现从图示位置处开始，沿垂直MN边的方向，以速度将线框匀速拉入匀强磁场，在此过程中（　　） A．点电势始终高于点电势 B．线圈中的感应电动势逐渐减小 C．线圈所受安培力的方向始终与运动方向相反 D．拉力做功的功率逐渐减小 9．某高压三相交流输电线路采用等边三角形排列，三根输电线a、b、c位于等边三角形顶点，O1为中心，O2与O1关于bc边对称。某时刻电流满足Ia＝2Ib＝2Ic，方向如图。已知无限长直导线产生的磁感应强度大小（k为常数，r为该点到导线的距离）。将矩形线圈平行于输电线截面放置在三角形区域内，下列说法正确的是（　　） A．O1的磁感应强度为零 B．O2的磁感应强度为零 C．矩形线圈中有感应电流 D．输电线b所受安培力的方向垂直bc边向下 10．如图所示，绝缘光滑直角三棱柱固定在水平地面上，ABC为其截面，∠C为90°，AC面与水平面夹角为θ1，BC面与水平面夹角为θ2。通电直导线a放在AC面上，电流方向垂直纸面向里；通电直导线b放在BC面上。两导线位于同一高度，且均处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．通电导线b在导线a处产生的磁场方向水平向右 B．通电导线b在导线a处产生的磁场方向竖直向上 C．通电导线a、b的质量之比为 D．通电导线a、b的质量之比为 11．某电梯研发实验室设计了一套竖直电梯电磁制动测试系统，简化如图所示，两平行的光滑金属导轨竖直固定于电梯井道内，导轨间距为、足够长且电阻忽略不计，条形匀强磁场的宽度为，磁感应强度大小为、方向与导轨平面垂直。长度为的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型制动单元，总质量为，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为的电流（由外接恒流源产生，图中未画出），线框的边长为，电阻为，下边与磁场区域上边界重合。现将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。重力加速度为。则（　　） A．装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热 B．线框刚离开磁场下边界时的速度大小为 C．线框第一次穿越磁场区域所需的时间 D．经过足够长时间，装置做稳定的往复运动，其往返一次所需的时间 三、实验题 12．磁电式电流表内部结构如图甲所示。查阅资料可知线圈通电时两条侧边受到等大反向且始终垂直于线圈平面的安培力从而使线圈偏转，某兴趣小组为了探究线圈所受安培力与线圈偏转角的关系，设计了如下实验。 （1）兴趣小组用拉力代替安培力，单独在一条侧边上施加始终垂直于线圈的拉力，使线圈与指针同步顺时针偏转，再次静止时用拉力传感器测得拉力大小F，并测得线圈偏转角； （2）改变拉力大小，重复上述实验。与的关系如图乙所示，可分析得出线圈偏转角与拉力成_____（选填“正比”或“反比”）； （3）重新将拉力单独施加在线圈的另一条侧边上，重复上述实验得出的规律与（2）相同； （4）若不施加拉力仅通入电流，该电流表指针在最大刻度时，对应线圈的最大偏转角为，则此时该电流表线圈单侧边所受安培力为_____N。（保留两位有效数字） （5）另一同学在该实验中测得的图线存在横截距，且，请写出一条可能的原因：_____。 13．图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。 (1)完成下列主要实验步骤中的填空： ①按图接线。 ②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。 ③闭合开关S，调节R的值，使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D_____；然后读出电流表的示数I，并用天平称出此时细沙的质量m2。 ④用米尺测量D的底边长度L。 (2)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=_____（可以用绝对值符号）。 (3)判定磁感应强度方向的方法是：若_____，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。 4、 解答题 14．如图所示，足够长的平行金属直导轨间距，导轨平面与水平面夹角为，导轨处于竖直向下，磁感应强度的匀强磁场中，在导轨上端连接的定值电阻。将一质量，长度为的金属棒在导轨某处由静止释放，经过一段时间金属棒匀速下滑，金属棒与导轨之间不计摩擦。金属棒和导轨电阻也不计，重力加速度g取。求： (1)刚释放时，金属棒的加速度大小； (2)匀速下滑时金属棒的速度大小； 15．小强同学对电磁弹射技术非常感兴趣，于是他动手设计了一个电磁弹射装置，简化模型如图所示。间距为l的水平平行金属导轨左端接有输出电压恒为U的电源和开关S，导轨上放有一个质量为m、电阻为R的导体棒ab，导轨间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。接通开关S，导体棒由静止开始运动，运动过程中所受阻力与速度大小成正比，比例系数为k，导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长且电阻忽略不计，求： (1)开关接通瞬间，导体棒的加速度； (2)导体棒速度为v时，回路中的电流大小和方向； (3)导体棒所能达到的最大速度。 16．如图所示，两足够长的平行金属导轨分为水平和倾斜两部分，间距为，水平部分光滑，倾斜部分粗糙、倾角为。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。导体棒放在水平导轨上，导体棒放在倾斜导轨上。两导体棒的质量均为，电阻均为。现用一水平向右的恒力作用在导体棒上，若导体棒以的速度做匀速直线运动，导体棒恰好处于静止状态。已知金属导轨电阻忽略不计，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。求： (1)导体棒受到的安培力方向； (2)经过导体棒上产生的热量； (3)若导体棒始终没有与导轨发生相对滑动，恒力的最大值。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 C A B B D D A BD BD BD BD 12． 正比 0.13 螺旋弹簧存在初始扭转或实验前指针未调零 13．(1)重新处于平衡状态 (2) (3)m2＞m1 14．(1) (2) 【详解】（1）开始释放时，初速度为0，则 由牛顿第二定律 可得 （2）金属棒匀速下滑时，产生的感应电动势 匀速运动时 代入与 解得 15.(1) (2)，由a指向b (3) 【详解】（1）开关接通瞬间，导体棒处于静止状态，电源和导体棒组成闭合回路，根据欧姆定律得回路中的电流大小为 通电导体棒在磁场中受安培力，大小为 根据牛顿第二定律有 联立解得 （2）运动的导体棒切割磁感线，在回路中产生与电源电动势方向相反的感应电动势，大小为 回路中的总电动势为 根据闭合电路欧姆定律，有 联立解得 回路中电流方向由a指向b （3）导体棒速度为v时，回路中电流为，导体棒所受安培力大小为 导体棒在安培力和阻力的作用下做加速运动，根据牛顿第二定律有 联立解得 当，即 导体棒有最大速度，最大速度为 16．(1)水平向右 (2) (3) 【详解】（1）导体棒以向右切割磁感线，根据右手定则可知通过导体棒的电流方向从里向外，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向水平向右。 （2）导体棒产生的电动势为 回路中产生的电流为 则经过导体棒上产生的热量为 （3）当速度为时，导体棒恰好静止，此时导体棒所受的最大静摩擦力沿斜面向上；根据受力平衡可得， 又， 联立解得 当导体棒受到最大静摩擦力沿斜面向下时，导体棒受到的安培力达到最大，同时导体棒所受的安培力也达到最大；由于导体棒始终保持临界静止状态，即安培力保持最大值不变；对于导体棒其所受到的拉力保持与安培力大小相等方向相反，故有 导体棒由受力平衡得， 又 联立解得 学科网（北京）股份有限公司 $