第十一章 第1讲　磁场　磁场对电流的作用 专项练习 -2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦磁场核心内容，以“定则应用-力的计算-综合应用”为逻辑主线，精选真题模拟题构建递进训练体系，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| |----|-----------|----------|----------| |安培定则和磁场的叠加|2题|磁场叠加判断、电流磁场方向分析|从安培定则（概念）到磁场矢量叠加（规律），构建场的合成模型| |安培力的分析与计算|4题|安培力方向判断、有效长度计算、多导体受力比较|基于左手定则（方向）和F=BIL（大小），拓展至曲线导体、多路径电流情境| |安培力作用下的平衡和加速问题|4题|静态平衡、动态加速、实际应用（防抖/轨道炮）|融合力学平衡条件与牛顿定律，实现“磁场力-运动状态”的科学推理|

第十一章　磁　场 第1讲　磁场　磁场对电流的作用 对点1.安培定则和磁场的叠加 1.(2025·湖北卷,4)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 2.(2024·贵州卷,5)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恒定电流I1、I2,且I1>I2,则当导线框中通有顺时针方向的电流时,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 对点2.安培力的分析与计算 3.(2025·河北沧州二模)图甲,把一不计重力的通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方;图乙是电磁轨道炮的工作原理图,平行导轨水平放置于沿竖直方向的匀强磁场中,可导电金属架和炮弹垂直放在导轨上;图丙,当电流方向相同时,两条通电导线之间也有作用力;图丁是通电直导线置于匀强磁场中,通电导线电流方向水平向左,磁场方向垂直于纸面向里。下列说法正确的是(　　) A.图甲中,通电直导线受到安培力,且左端向里、右端向外 B.图乙中,闭合开关,金属架和炮弹一起水平向右运动,磁场方向应竖直向上 C.图丙中,当电流方向相同时,导线相互排斥,相互作用是通过磁场发生的 D.图丁中,通电直导线受到安培力且方向向上 4.(2025·江苏模拟)如图甲所示,一段对应圆心角为60°的圆弧形导线,通以电流I。若导线所在平面与纸面平行,匀强磁场方向垂直于纸面向里,导线所受安培力的大小为F1;如图乙所示,若磁感应强度大小不变,方向改为平行于纸面沿半径ON向右,导线所受安培力的大小为F2,则为(　　) A.2∶ B.∶1 C.∶2 D.1∶1 5.(多选)(2025·内蒙古期中)如图所示,粗细均匀的正五边形abcde处于方向垂直于五边形abcde(纸面)向里的匀强磁场中,a、e两端与电源连接,已知ae边由合金材料甲制成,ab、bc、cd、de边由另一种金属材料乙制成,甲和乙的电阻率之比为3∶2。闭合开关S,下列说法正确的是(　　) A.ae支路和上面的支路受到的安培力方向相同 B.ae支路和上面的支路受到的安培力方向不在一条直线上 C.ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为4∶3 D.ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为8∶3 对点3.安培力作用下的平衡和加速问题 6.(2025·甘肃期末)通电直导线ab的质量为m、长为l,用两根细线把导线水平吊起,导线中的电流为I,方向如图所示。在竖直方向加一个方向向上的匀强磁场,导线处于平衡时细线与竖直方向成θ=37°角,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g,则(　　) A.磁感应强度大小为 B.导线所受拉力大小为mg C.若增大磁感应强度,则导线静止时细线与竖直方向的夹角将变大 D.若改变磁感应强度,导线静止时细线与竖直方向的夹角仍为θ,则磁感应强度的最小值为 7.(2025·山东聊城二模)如图所示,空间中存在一匀强磁场(图中未画出,大小、方向未知),两条平行金属导轨间距l=1 m,与水平面成倾角θ=37°固定,在两导轨上同一高度处各有一绝缘竖直短杆。将质量m=0.5 kg 的金属棒AB置于短杆处,金属棒与金属导轨间的动摩擦因数μ=0.5。现将两导轨与恒流电源相连接,金属棒中电流大小为I=3 A,重力加速度g取10 m/s2,取 sin 37°=0.6。要使金属棒沿导轨向上以a=2 m/s2 的加速度做匀加速直线运动,则磁感应强度的最小值为(　　) A. T B. T C.1 T D.2 T 8.(2024·重庆卷,13)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。 9.(多选)(2025·河南卷,9)手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量,光学防抖技术可以消除这种影响。如图,镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连,两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧,c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里。拍照时,手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向,依此自动调节c、d中通入的电流Ic和Id的大小和方向(无抖动时Ic和Id均为零),使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是(　　) A.若Ic沿顺时针方向,Id=0,则表明a的方向向右 B.若Id沿顺时针方向,Ic=0,则表明a的方向向下 C.若a的方向沿左偏上30°,则Ic沿顺时针方向,Id沿逆时针方向且Ic>Id D.若a的方向沿右偏上30°,则Ic沿顺时针方向,Id沿顺时针方向且Ic<Id 10.(2025·陕西榆林二模)如图所示,间距l=0.50 m 的两平行金属导轨固定在与水平面夹角θ=30° 的绝缘斜面上,金属导轨的顶端接有电动势E=9.0 V、内阻r=1.0 Ω的直流电源,导轨所在空间中存在方向垂直于斜面向上、大小可以调节的匀强磁场。现把一个质量m=0.10 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒恰好能在此位置保持静止状态。已知导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=3.5 Ω,金属导轨电阻可以忽略,重力加速度g取10 m/s2,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求通过导体棒的电流I的大小和导体棒的电功率P; (2)若导轨光滑,求匀强磁场的磁感应强度B的大小; (3)若导体棒与导轨的动摩擦因数μ=,为使导体棒静止不动,磁感应强度B的大小需要满足什么条件? 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1讲　磁场　磁场对电流的作用 课时作业 对点1.安培定则和磁场的叠加 1.(2025·湖北卷,4)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 【解析】 已知M点的总磁感应强度大小为零,根据右手螺旋定则和矢量叠加可知,线圈在M点产生的磁场与匀强磁场等大反向,根据对称性和矢量叠加可知,N点和M点总磁感应强度相同,均为零,A正确。 2.(2024·贵州卷,5)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恒定电流I1、I2,且I1>I2,则当导线框中通有顺时针方向的电流时,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 【答案】 C 【解析】 由题意知,I1>I2,且导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等,由电流的磁效应可知,线框左半部分竖直边所在位置的磁场强于右半部分竖直边所在位置的磁场,又同向电流相互吸引,所以整个线框竖直边所受安培力的合力水平向左,而导线框中上、下两边对应位置的磁场强弱相同,电流方向相反,故上下两边所受安培力合力为零,故整个线框所受安培力水平向左,C正确,A、B、D错误。 对点2.安培力的分析与计算 3.(2025·河北沧州二模)图甲,把一不计重力的通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方;图乙是电磁轨道炮的工作原理图,平行导轨水平放置于沿竖直方向的匀强磁场中,可导电金属架和炮弹垂直放在导轨上;图丙,当电流方向相同时,两条通电导线之间也有作用力;图丁是通电直导线置于匀强磁场中,通电导线电流方向水平向左,磁场方向垂直于纸面向里。下列说法正确的是(　　) A.图甲中,通电直导线受到安培力,且左端向里、右端向外 B.图乙中,闭合开关,金属架和炮弹一起水平向右运动,磁场方向应竖直向上 C.图丙中,当电流方向相同时,导线相互排斥,相互作用是通过磁场发生的 D.图丁中,通电直导线受到安培力且方向向上 【答案】 B 【解析】 题图甲中,根据左手定则,通电直导线受到安培力,且左端向外、右端向里,A错误;题图乙中,闭合开关瞬间,金属架和炮弹一起水平向右运动,需受向右的安培力,根据左手定则可知,磁场方向应竖直向上,B正确;题图丙中,当电流方向相同时,导线相互靠近,说明通电导线相互吸引,C错误;题图丁中,通电直导线受到安培力且方向向下,D错误。 4.(2025·江苏模拟)如图甲所示,一段对应圆心角为60°的圆弧形导线,通以电流I。若导线所在平面与纸面平行,匀强磁场方向垂直于纸面向里,导线所受安培力的大小为F1;如图乙所示,若磁感应强度大小不变,方向改为平行于纸面沿半径ON向右,导线所受安培力的大小为F2,则为(　　) A.2∶ B.∶1 C.∶2 D.1∶1 【答案】 A 【解析】 当磁场方向垂直于纸面向里时,设弧半径为R,通电导线的有效长度如图甲中MN所示,根据安培力的定义,结合几何关系,可得导线所受安培力大小为F1=BIR;当磁场方向水平向右时,通电导线的有效长度如图乙中MQ所示,根据安培力的定义,结合几何关系,可得导线所受安培力大小为F2=BIRsin 60°=BIR;所以==,故B、C、D错误,A正确。 5.(多选)(2025·内蒙古期中)如图所示,粗细均匀的正五边形abcde处于方向垂直于五边形abcde(纸面)向里的匀强磁场中,a、e两端与电源连接,已知ae边由合金材料甲制成,ab、bc、cd、de边由另一种金属材料乙制成,甲和乙的电阻率之比为3∶2。闭合开关S,下列说法正确的是(　　) A.ae支路和上面的支路受到的安培力方向相同 B.ae支路和上面的支路受到的安培力方向不在一条直线上 C.ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为4∶3 D.ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为8∶3 【答案】 AD 【解析】 根据左手定则可知,ae支路受安培力方向向上;上面的支路等效于ae支路的长度和电流方向,可知上面支路受到的安培力方向也向上,选项A正确,B错误;ae支路和上面支路的电阻之比==,两支路电压相等,可知电流之比为8∶3,根据F=IlB,两支路等效长度相等,可知受到的安培力大小之比为8∶3,选项C错误,D正确。 对点3.安培力作用下的平衡和加速问题 6.(2025·甘肃期末)通电直导线ab的质量为m、长为l,用两根细线把导线水平吊起,导线中的电流为I,方向如图所示。在竖直方向加一个方向向上的匀强磁场,导线处于平衡时细线与竖直方向成θ=37°角,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g,则(　　) A.磁感应强度大小为 B.导线所受拉力大小为mg C.若增大磁感应强度,则导线静止时细线与竖直方向的夹角将变大 D.若改变磁感应强度,导线静止时细线与竖直方向的夹角仍为θ,则磁感应强度的最小值为 【答案】 C 【解析】 对导线受力分析,如图所示,根据平衡条件可得FA=mgtan θ=IlB,FT=,解得B=,FT=mg,A、B错误;由上述分析可知tan θ=,若增大磁感应强度,安培力增大,则细线与竖直方向的夹角将增大,C正确;当安培力与拉力方向垂直时,安培力最小,磁感应强度最小,则IlBmin=mgsin θ,所以Bmin=,D错误。 7.(2025·山东聊城二模)如图所示,空间中存在一匀强磁场(图中未画出,大小、方向未知),两条平行金属导轨间距l=1 m,与水平面成倾角θ=37°固定,在两导轨上同一高度处各有一绝缘竖直短杆。将质量m=0.5 kg的金属棒AB置于短杆处,金属棒与金属导轨间的动摩擦因数μ=0.5。现将两导轨与恒流电源相连接,金属棒中电流大小为I=3 A,重力加速度g取 10 m/s2,取sin 37°=0.6。要使金属棒沿导轨向上以a=2 m/s2的加速度做匀加速直线运动,则磁感应强度的最小值为(　　) A. T B. T C.1 T D.2 T 【答案】 A 【解析】 对金属棒受力分析,如图所示,根据牛顿第二定律可得Fcos α-mgsin θ-Ff=ma, FN+Fsin α=mgcos θ,Ff=μFN,联立可得F= N, 由此可知Fmin=IlBmin= N= N,所以Bmin= T,A正确。 8.(2024·重庆卷,13)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。 【答案】 (1)mg　(2) 【解析】 (1)由题意可知,P处于动态平衡,所受合力为0,设单根导线的拉力大小为FT,对P有2FT=2mg, 解得FT=mg。 (2)设Q所受安培力大小为F,对P、Q整体受力分析有mg+F=2mg, 又F=ILB,解得I=。 9.(多选)(2025·河南卷,9)手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量,光学防抖技术可以消除这种影响。如图,镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连,两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧,c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里。拍照时,手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向,依此自动调节c、d中通入的电流Ic和Id的大小和方向(无抖动时Ic和Id均为零),使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是(　　) A.若Ic沿顺时针方向,Id=0,则表明a的方向向右 B.若Id沿顺时针方向,Ic=0,则表明a的方向向下 C.若a的方向沿左偏上30°,则Ic沿顺时针方向,Id沿逆时针方向且Ic>Id D.若a的方向沿右偏上30°,则Ic沿顺时针方向,Id沿顺时针方向且Ic<Id 【答案】 BC 【解析】 若Ic沿顺时针方向,Id=0,由左手定则可知线圈c受到的安培力向右,则表明a的方向向左,A错误;若Id沿顺时针方向,Ic=0,由左手定则可知线圈d受到的安培力向上,则表明a的方向向下,B正确;若a的方向沿左偏上30°,则a左>a上,故线圈c受到的安培力向右,Ic沿顺时针方向,线圈d受到的安培力向下,Id沿逆时针方向,由牛顿第二定律可知F右>F下,则Ic>Id,C正确;若a的方向沿右偏上30°,则a右>a上,故线圈c受到的安培力向左,Ic沿逆时针方向,线圈d受到的安培力向下,Id沿逆时针方向,由牛顿第二定律可知F左>F下,则Ic>Id,D错误。 10.(2025·陕西榆林二模)如图所示,间距l=0.50 m 的两平行金属导轨固定在与水平面夹角θ=30° 的绝缘斜面上,金属导轨的顶端接有电动势E=9.0 V、内阻r=1.0 Ω的直流电源,导轨所在空间中存在方向垂直于斜面向上、大小可以调节的匀强磁场。现把一个质量m=0.10 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒恰好能在此位置保持静止状态。已知导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=3.5 Ω,金属导轨电阻可以忽略,重力加速度g取10 m/s2,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求通过导体棒的电流I的大小和导体棒的电功率P; (2)若导轨光滑,求匀强磁场的磁感应强度B的大小; (3)若导体棒与导轨的动摩擦因数μ=,为使导体棒静止不动,磁感应强度B的大小需要满足什么条件? 【答案】 (1)2 A　14 W　(2)0.50 T (3)0.30 T≤B≤0.70 T 【解析】 (1)根据闭合电路的欧姆定律有 E=I(r+R), 解得导体棒的电流I=2 A, 导体棒的电功率 P=I2R=14 W。 (2)导体棒处于静止状态,根据平衡条件,沿斜面方向,有mgsin θ=F安, 安培力的大小 F安=IlB, 解得磁场的磁感应强度 B=0.50 T。 (3)根据平衡条件,垂直于斜面方向,有 FN=mgcos θ, 导体棒受到的最大静摩擦力 Ffmax=μFN=μmgcos θ。 当摩擦力最大并沿斜面向上时,导体棒所受的安培力最小,沿斜面方向有 mgsin θ=Ffmax+F安min, 最小安培力的大小 F安min=IlBmin, 联立并代入数据,解得磁感应强度的最小值 Bmin=0.30 T; 当摩擦力最大并沿斜面向下时,导体棒所受的安培力最大,沿斜面方向有 mgsin θ+Ffmax=F安max, 最大安培力的大小 F安max=IlBmax, 联立并代入数据,解得磁感应强度的最大值 Bmax=0.70 T, 综上,磁感应强度应满足的条件是 0.30 T≤B≤0.70 T。 学科网（北京）股份有限公司 $