第1讲　磁场的描述　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** 聚焦磁场描述与安培力应用，通过基础分层与综合题训练，强化磁场叠加、安培力分析等核心方法，渗透科学思维中的模型建构与推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |磁场的描述|2题（题1-2）|概念辨析与磁场叠加计算|从磁场基本性质（安培定则）到矢量叠加规律| |磁场对通电导线的作用力|4题（题3-6）|安培力方向/大小及平衡问题|从安培力公式到平衡、运动模型构建| |综合提升|2题（题7-8）|电磁弹射与仪器自制综合应用|单一知识点到实际问题的综合迁移|

第1讲　磁场的描述　磁场对电流的作用 (分值:60分) 选择题:1~6题每小题6分,第7题9分,共45分 基础对点练 题组一　磁场的描述 1.(2024广东茂名期末)一个磁悬浮地球仪如图甲所示,其原理如图乙所示,摆件的底座有一个线圈,地球仪里有一块磁铁,磁铁N极在下,S极在上,底座通电时地球仪就可以悬浮起来,忽略线圈电阻变化及电源内阻,下列说法正确的是(　　) A.要使地球仪悬浮起来,线圈应该接上交变电流 B.当电流从线圈a端流入时,地球仪就可以悬浮起来 C.若仅增大线圈中的电流,地球仪稳定时受到的斥力变大 D.若仅增加线圈的匝数,地球仪稳定时受到的斥力不变 2.(2025福建卷)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,O为线段MN的中点,L1、L2分别处于线段MO、ON的中垂线上。当L1、L2通有大小相等、方向相反的电流时,M、O点的磁感应强度大小分别为B1、B2。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.B2-B1 B.B2-B1 C.(B2-B1) D.B2-B1 题组二　磁场对通电导线的作用力 3.(2024贵州卷)如图所示,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 4.(2025八省联考云南卷)如图所示,对角线长度为2L的正方形区域abcd中有垂直于纸面的磁场(图中未画出),磁感应强度B随时间t按B=B0-kt(B0、k不变,且B0>0,k>0)变化。abcd所在平面内有一根足够长的导体棒MN始终垂直于db,并通有恒定电流。t=0时,导体棒从d点开始沿db方向匀速穿过磁场,速率为。设导体棒运动过程中所受安培力大小为F,F-t图像可能正确的是(　　) 5.(2025广东广州模拟)一等臂电流天平如图所示。它的右臂挂有一个质量为m0的矩形金属线圈,匝数为N,底边边长为L,下部悬在匀强磁场中,线圈所在平面与磁场方向垂直。当线圈中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向、大小不变,这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂达到新的平衡。则磁场的磁感应强度B的大小为(　　) A. B. C. D. 6.(2026安徽合肥阶段练习)用粗细均匀的电阻丝折成一个正三角形框架ABC,B、C两点与一个内阻忽略不计的电源连接。在框架所在平面内,有一垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小恒定,如图甲所示,此时框架受到的安培力大小为F。若仅将电源的连接点分别移至边AB、AC的中点,如图乙所示,则此时框架受到的安培力大小为(　　) A.0 B.0.5F C.F D.1.5F 综合提升练 7.(多选)(2025广东广州一模)无人机电磁弹射技术的原理简化如图所示:两根固定、水平平行放置的弹射轨道处于方向竖直向上的匀强磁场中,与机身相连的金属牵引杆ab垂直静置在轨道上。ab杆通上恒定电流后做匀加速运动,到轨道末端时,无人机脱离金属杆起飞。忽略一切阻力,若(　　) A.仅将电流大小变为原来的两倍,则无人机起飞速度变为原来的两倍 B.仅将电流大小变为原来的两倍,则无人机起飞动能变为原来的两倍 C.仅将磁感应强度变为原来的两倍,则无人机起飞速度变为原来的两倍 D.仅将磁感应强度变为原来的两倍,则无人机起飞动能变为原来的两倍 8.(15分)(2025浙江杭州期中)某同学自制一电流表,其原理如图所示。质量为m=10 g的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连,在矩形区域abcd内有匀强磁场,ab长L1=20 cm,bc长L2=8 cm,磁感应强度大小为B=1 T,方向垂直于纸面向内。MN的右端连接一绝缘轻指针,可指示出标尺上的刻度。MN的长度大于ab,当MN中没有电流通过且处于静止时,MN与矩形区域的ab边重合,且指针指在标尺的零刻度,此时弹簧伸长x0=2 cm;当MN中有电流时,指针示数可表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平,重力加速度g取10 m/s2。请回答下面问题: (1)为使电流表正常工作,判断流过金属杆MN的电流的方向; (2)求弹簧劲度系数k; (3)设MN中电流为I时弹簧的伸长量为x,写出I-x关系式,并判断自制电流表刻度是否均匀。 答案： 1.D　解析 为使地球仪稳定地悬浮在空中,线圈产生的磁场方向应是不变的,线圈应通恒定电流,故A错误;磁铁下端是N极,因此线圈上端是N极,由安培定则可知,电路中a端点必须连接直流电源的负极,地球仪才可能悬浮起来,故B错误;地球仪稳定悬浮时受到的斥力与重力必然等大反向,所以斥力大小是一定的,故C错误,D正确。 2.A　解析 设L1产生的磁场在M点的磁感应强度大小为x,在N点的磁感应强度大小为y,由通电直导线周围磁场对称分布特点可知,L1、L2产生的磁场在O点的磁感应强度大小均为x,L2产生的磁场在M点的磁感应强度大小为y。根据矢量叠加原理,B1=x-y,B2=2x,解得y=B2-B1。保持L1的电流不变,撤去L2的电流,仅剩下L1产生磁场,在N点的磁感应强度大小为y=B2-B1,故选项A正确,B、C、D错误。 3.C　解析 由安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直于纸面向里,又I1>I2,则导线框所在处左侧的磁感应强度较大,结合左手定则和对称性可知导线框所受安培力的合力方向水平向左,故选C。 4.A　解析 导体棒在db方向运动的距离为0~L时,在经过时间t后导体棒移动的距离为s=vt=t(0≤s≤L),此时导体棒在磁场中的长度L=2s=t,所受的安培力F=BIL=I(B0-kt)t=(B0t-kt2),则图像为开口向下的抛物线的一部分;同理导体棒在db方向运动的距离为L~2L时,受安培力F=I(B0-kt)=4LI,由数学知识可知此段F-t图像为开口向上的抛物线的一部分,故A正确。 5.C　解析 电流反向后需在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂达到新的平衡,可知电流反向前线圈所受安培力方向向上,电流反向后线圈所受安培力方向向下;当线圈中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡,设此时左盘砝码、右盘砝码(包含线圈)的质量分别为m1、m2,根据平衡条件,结合左手定则有m1g=m2g-NBIL,使电流反向、大小不变,此时线圈所受安培力方向向下,左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂达到新的平衡,则有m1g+mg=m2g+NBIL,解得B=,故选C。 6.B　解析 设此三角形框架边长为L,每条边的电阻均为R。图甲中,干路中电流为I=,则此时框架受到的安培力为F=B··L,图乙中,干路中电阻仍是,则电流依然为,此时框架受到的安培力为F'=B·,故选B。 7.BD　解析 牵引杆所受的安培力为F=BIL,根据牛顿第二定律,有F=ma,设加速距离为s,根据速度—位移公式,有v2=2as,联立可得v=。仅将电流大小变为原来两倍,则无人机起飞速度变为原来倍,故A错误;无人机的动能为Ek=mv2=BILs,仅将电流大小变为原来两倍,则无人机起飞动能变为原来两倍,故B正确;仅将磁感应强度变为原来两倍,则无人机起飞速度变为原来倍,故C错误;无人机的动能为Ek=mv2=BILs,仅将磁感应强度变为原来两倍,则无人机起飞动能变为原来两倍,故D正确。 8.答案 (1)从N至M　(2)5 N/m　(3)见解析 解析 (1)要使电流表正常工作,金属杆应向下移动,所受的安培力应向下,由左手定则知金属杆中的电流方向应从N至M。 (2)当MN中没有电流通过且处于静止时,MN与矩形区域的ab边重合,且指针指在标尺的零刻度,此时弹簧伸长x0=2 cm,根据受力平衡可得mg=kx0 解得弹簧劲度系数为k= N/m=5 N/m。 (3)由题意可知弹簧的伸长量最大值为xm=x0+L2=10 cm 当电流为I时,安培力为FA=BIL1 静止时弹簧的伸长量为x,则2 cm≤x≤10 cm 根据受力平衡可得mg+BIL1=kx 联立可得I与x的关系为I=(2 cm≤x≤10 cm) 可知I与x成线性关系,所以自制的电流表刻度均匀。 6 学科网（北京）股份有限公司 $