第九章 专题1　磁场及其对电流的作用 专项练习-2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦磁场及安培力核心考点，通过基础巩固与高考过关分层训练，结合典型例题构建从概念理解到综合应用的知识逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |命题视角1|1题（丽水模拟）|磁场叠加及安培定则理解|从磁感应强度公式出发，结合平行四边形定则分析叠加磁场| |命题视角2|2题（杭州测试、亥姆霍兹线圈）|安培力计算及不规则导线分析|由安培力公式拓展到实际器件（扬声器、线圈）的受力模型建构| |命题视角3|2题（导轨导体棒、悬挂导体棒）|安培力作用下的平衡与加速|关联牛顿定律、闭合电路欧姆定律，形成力电综合推理链| |高考过关|1题（电磁弹射）|实际情境中的安培力综合应用|整合安培力、功率、动能定理，体现科学探究与社会责任|

课时1　磁场及其对电流的作用 课时作业 A级·基础巩固练 命题视角1　对磁场和安培定则的理解,注重磁场的叠加遵循平行四边形定则 1.(2024·丽水模拟)已知通电直导线在其延长线上产生的磁感应强度大小为零,通电环形导线在其圆心处产生的磁感应强度大小与电流大小成正比,与环形的半径成反比,即B=k,k为比例系数。现有两段四分之一圆弧导线和两段直导线组成的闭合回路如图所示,O为两段圆弧的共同圆心,大、小圆弧的半径分别为r大和r小,回路中通有电流I,则圆心O处磁感应强度的大小和方向分别为(　　) A.kI(-),垂直于纸面向外 B.kI(+),垂直于纸面向里 C.(-),垂直于纸面向外 D.(+),垂直于纸面向里 命题视角2　安培力的分析与计算,会分析不规则导线的安培力 2.(2025·杭州测试)图甲是常见的动圈式扬声器实物图,图乙是剖面结构图,图丙是磁体和线圈部分的俯视图。按音频变化的电流通过线圈时,线圈会带动纸盆一起振动,发出声音。线圈匝数为n,所处位置磁感应强度为B,电流为I,线圈半径为R,则(　　) A.该扬声器的工作原理是电磁感应现象 B.此时线圈受到安培力2nπBIR C.线圈上各点位置磁感应强度相同 D.图丙中线圈电流顺时针时,所受安培力垂直于纸面向里 3.亥姆霍兹线圈是德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹发明的一种制造小范围区域均匀磁场的器件,是物理实验常使用的器件。如图所示,该线圈由一对平行的完全相同的圆形线圈制成,设两线圈通过的恒定电流均为逆时针方向(右视图,即从右向左看),当两线圈的距离等于线圈半径R时,两线圈中心轴线中点处附近为匀强磁场,该磁场的磁感应强度与所加的电流和匝数的乘积成正比,下列说法正确的是(　　) A.两线圈中心轴线中点处磁感应强度的方向沿x正方向 B.两线圈之间相互排斥 C.若仅将左侧线圈的电流I反向,右侧不变,则两线圈中心轴线中点处的磁感应强度与原来等大反向 D.将该线圈置于赤道上时,可将+x指向北方,以抵消地磁场的影响制造无磁场区 命题视角3　安培力作用下的平衡和加速问题,常关联闭合电路的欧姆定律 4.如图甲所示,PQ和MN为水平平行放置的两光滑金属导轨,两导轨相距L=1 m,导体棒ab垂直于导轨放在导轨上,导体棒的中点用细绳通过光滑轻滑轮与物体相连,细绳一部分与导轨共面且平行,另一部分与导轨所在平面垂直,物体放在水平面上,匀强磁场的磁感应强度为B=1 T,方向竖直向下,开始时绳子刚好绷直,现给导体棒中通入电流,使导体棒向左做加速运动,物体运动的加速度大小与导体棒中通入的电流大小关系如图乙所示,重力加速度大小g取10 m/s2。则物体和导体棒的质量分别为(　　) A.0.1 kg　0.9 kg B.0.9 kg　0.1 kg C.0.1 kg　1.0 kg D.1.0 kg　0.1 kg 5.如图所示,蹄形磁体水平放置(N极在上),质量为m的导体棒用两根轻质细导线悬挂,通入恒定电流,稳定时细导线与竖直方向的夹角为θ。两磁极间的磁场可看成匀强磁场,导体棒始终在两磁极之间,重力加速度为g,则(　　) A.导体棒中的电流方向为a→b B.单根导线上的拉力大小为 C.若电流大小加倍,再次稳定后θ角也加倍 D.若导体棒处磁场方向在竖直面内逆时针缓慢转过45°角,导线上拉力变小 B级·高考过关练 6.电磁弹射技术原理如图甲所示,飞机钩在滑杆上,储能装置通过导轨和滑杆放电,产生强电流恒为4 000 A,导轨激发的磁场在两导轨间近似为匀强磁场,磁感应强度B=10 T,在磁场力和飞机发动机推力作用下,滑杆和飞机从静止开始向右加速,在导轨末端飞机与滑杆脱离,导轨长120 m,间距为3 m。飞机质量为2.0×104 kg,在导轨上运动时所受阻力恒为飞机重力的,假如刚开始时发动机已达额定功率4×106 W,飞机在导轨末端所受竖直升力与水平速度关系F=kv (k=4 000 kg/s)。如图乙是在一次弹射过程中,记录的飞机在导轨各个位置上的速度,滑杆的质量忽略,g取 10 m/s2。求: (1)飞机在导轨上运动30 m处的加速度大小; (2)如果飞机在导轨末端刚好达到起飞条件,飞机在导轨上运动的时间。 学科网（北京）股份有限公司 $ 课时1　磁场及其对电流的作用 课时作业 A级·基础巩固练 命题视角1　对磁场和安培定则的理解,注重磁场的叠加遵循平行四边形定则 1.(2024·丽水模拟)已知通电直导线在其延长线上产生的磁感应强度大小为零,通电环形导线在其圆心处产生的磁感应强度大小与电流大小成正比,与环形的半径成反比,即B=k,k为比例系数。现有两段四分之一圆弧导线和两段直导线组成的闭合回路如图所示,O为两段圆弧的共同圆心,大、小圆弧的半径分别为r大和r小,回路中通有电流I,则圆心O处磁感应强度的大小和方向分别为(　　) A.kI(-),垂直于纸面向外 B.kI(+),垂直于纸面向里 C.(-),垂直于纸面向外 D.(+),垂直于纸面向里 解析:C　由电流方向及安培定则可知,大、小圆弧在圆心O处产生的磁场方向相反,分别垂直于纸面向里、垂直于纸面向外,由题可知,小圆弧产生的磁场的磁感应强度大于大圆弧产生的,故圆心处磁感应强度的方向为垂直于纸面向外;题中大、小圆弧均为四分之一圆弧,故圆心处磁感应强度的大小为B=(-)。故选C。 命题视角2　安培力的分析与计算,会分析不规则导线的安培力 2.(2025·杭州测试)图甲是常见的动圈式扬声器实物图,图乙是剖面结构图,图丙是磁体和线圈部分的俯视图。按音频变化的电流通过线圈时,线圈会带动纸盆一起振动,发出声音。线圈匝数为n,所处位置磁感应强度为B,电流为I,线圈半径为R,则(　　) A.该扬声器的工作原理是电磁感应现象 B.此时线圈受到安培力2nπBIR C.线圈上各点位置磁感应强度相同 D.图丙中线圈电流顺时针时,所受安培力垂直于纸面向里 解析:B 3.亥姆霍兹线圈是德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹发明的一种制造小范围区域均匀磁场的器件,是物理实验常使用的器件。如图所示,该线圈由一对平行的完全相同的圆形线圈制成,设两线圈通过的恒定电流均为逆时针方向(右视图,即从右向左看),当两线圈的距离等于线圈半径R时,两线圈中心轴线中点处附近为匀强磁场,该磁场的磁感应强度与所加的电流和匝数的乘积成正比,下列说法正确的是(　　) A.两线圈中心轴线中点处磁感应强度的方向沿x正方向 B.两线圈之间相互排斥 C.若仅将左侧线圈的电流I反向,右侧不变,则两线圈中心轴线中点处的磁感应强度与原来等大反向 D.将该线圈置于赤道上时,可将+x指向北方,以抵消地磁场的影响制造无磁场区 解析:A　根据安培定则可知,两线圈中心轴线中点处磁感应强度的方向沿x正方向,A正确;两线圈的电流方向相同,各选取其中互相平行的一小段进行研究,可近似看成直导线,假设两段互相平行的直导线电流方向向上,根据安培定则和左手定则,左侧导线在右侧导线产生的磁场中受到的安培力向右,右侧导线在左侧导线产生的磁场中受到的安培力向左,两段直导线相互吸引,故可推出两线圈之间相互吸引,B错误;若仅将左侧线圈的电流I反向,右侧不变,根据安培定则,左侧线圈产生的磁场在中心轴线中点处的磁感应强度方向沿x负方向,右侧线圈产生的磁场在中心轴线中点处的磁感应强度方向沿x正方向,则两磁场在中心轴线中点处的磁感应强度相互抵消,等于零,C错误;根据地磁场的特点,在赤道上磁场方向指向北,将该线圈置于赤道上时,可将+x指向南方,以抵消地磁场的影响,制造无磁场区,D错误。 命题视角3　安培力作用下的平衡和加速问题,常关联闭合电路的欧姆定律 4.如图甲所示,PQ和MN为水平平行放置的两光滑金属导轨,两导轨相距L=1 m,导体棒ab垂直于导轨放在导轨上,导体棒的中点用细绳通过光滑轻滑轮与物体相连,细绳一部分与导轨共面且平行,另一部分与导轨所在平面垂直,物体放在水平面上,匀强磁场的磁感应强度为B=1 T,方向竖直向下,开始时绳子刚好绷直,现给导体棒中通入电流,使导体棒向左做加速运动,物体运动的加速度大小与导体棒中通入的电流大小关系如图乙所示,重力加速度大小g取10 m/s2。则物体和导体棒的质量分别为(　　) A.0.1 kg　0.9 kg B.0.9 kg　0.1 kg C.0.1 kg　1.0 kg D.1.0 kg　0.1 kg 解析:A　设物体的质量为m,导体棒的质量为m0,细绳的拉力大小为FT,根据题意由牛顿第二定律可知,FT-m0g=m0a,BIL-FT=ma,解得a=I-,结合题图乙可知,当a1=3 m/s2,I1=4 A,当I0=1 A时,a0=0,则有BI0L-m0g=0,得m0==0.1 kg,由a1=I1-可得m=0.9 kg,选项A正确。 5.如图所示,蹄形磁体水平放置(N极在上),质量为m的导体棒用两根轻质细导线悬挂,通入恒定电流,稳定时细导线与竖直方向的夹角为θ。两磁极间的磁场可看成匀强磁场,导体棒始终在两磁极之间,重力加速度为g,则(　　) A.导体棒中的电流方向为a→b B.单根导线上的拉力大小为 C.若电流大小加倍,再次稳定后θ角也加倍 D.若导体棒处磁场方向在竖直面内逆时针缓慢转过45°角,导线上拉力变小 解析:D　导体棒所受安培力水平向右,根据左手定则可知,导体棒中的电流方向为b→a,A错误;由力的平衡可得,每根细导线上的拉力大小FT=,B错误;导体棒所受安培力大小FA=mgtan θ,若导体棒中的电流大小加倍,则平衡时tan θ的值加倍,C错误;作出导体棒的受力分析图,如图所示,其所受重力大小、方向均不变,安培力的大小不变,磁场方向沿逆时针方向转动,根据余弦定理可得,细导线上的拉力变小,D正确。 B级·高考过关练 6.电磁弹射技术原理如图甲所示,飞机钩在滑杆上,储能装置通过导轨和滑杆放电,产生强电流恒为4 000 A,导轨激发的磁场在两导轨间近似为匀强磁场,磁感应强度B=10 T,在磁场力和飞机发动机推力作用下,滑杆和飞机从静止开始向右加速,在导轨末端飞机与滑杆脱离,导轨长120 m,间距为3 m。飞机质量为2.0×104 kg,在导轨上运动时所受阻力恒为飞机重力的,假如刚开始时发动机已达额定功率4×106 W,飞机在导轨末端所受竖直升力与水平速度关系F=kv (k=4 000 kg/s)。如图乙是在一次弹射过程中,记录的飞机在导轨各个位置上的速度,滑杆的质量忽略,g取 10 m/s2。求: (1)飞机在导轨上运动30 m处的加速度大小; (2)如果飞机在导轨末端刚好达到起飞条件,飞机在导轨上运动的时间。 解析:(1)分析飞机在30 m处水平方向的受力知,发动机的推力大小F1=, 安培力大小F2=ILB, 阻力大小F阻=0.1mg, 由牛顿第二定律有F1+F2-F阻=ma, 联立各式解得a=10 m/s2。 (2)飞机在导轨末端刚好达到起飞条件,则有F=kv=mg, 全过程由动能定理得Pt+F2x-F阻x=mv2, 联立各式解得t=3.25 s。 答案:(1)10 m/s2 (2)3.25 s 学科网（北京）股份有限公司 $