考向一 磁场和安培力-2025年高考物理专题复习课件

(共25张PPT)
专题十 磁场
考向一 磁场和安培力
2025年高考物理专题复习资料
考点切片
考点1 磁场 磁场的叠加
1.（2025贵州部分名校检测）如图所示，在方向水平向右的匀强磁场中，
水平放置一根长直通电导线，电流的方向垂直纸面（纸面与磁感线平
行）向外，、、、是纸面内以直导线与纸面的交点 为圆心的圆
周上的四点，、两点间的距离等于圆的直径且、、 三点在同一
B
A.点 B.点 C.点 D. 点
水平线上，、两点的连线竖直。在、、、 四点中，磁感应强度最小的是( )
【解析】 根据安培定则,通电直导线在、、、 四点产生的磁场如
图1,根据平行四边形定则,、、、各个点的磁场情况如图2,显然,
点与 点合磁感应强度大小相等,方向不同；
两个大小一定的磁感应强度合成,当方向相
同时合成后的磁感应强度最大,方向相反时
合成后的磁感应强度最小,因此点磁感应强度最小, 点磁感应强度最大,B项正确。
2.（2024浙江绍兴一模）如图所示，将两块相同的圆柱形强磁体和 放入内壁光滑、上
端开口、下端封闭的塑料圆筒内，磁体位于圆筒底部，磁体 恰好悬浮在筒口附近。
现将整个装置从足够高处由静止释放，已知圆筒质量与每块磁体的质量相等，不计空气
阻力，重力加速度为 。下列说法正确的是( )
B
A.释放瞬间，三个物体都处于完全失重状态
B.释放瞬间，磁体和圆筒的加速度均为
C.释放后，磁体 相对于地面向上运动，并从圆筒口飞出
D.释放后，磁体对的作用力大于磁体对 的作用力
【解析】 设圆筒和磁体的质量均为,释放瞬间、间的磁力作用为 ,未释
放前,对磁体,根据平衡条件有,释放瞬间,与圆筒一起运动,对 与圆筒组成的系
统有,解得,释放瞬间对磁体有,则释放瞬间磁体 的加
速度为零。
释放后,易知磁体、间的距离增大,则、间的磁力作用减小,对磁体 有
,,可得,即磁体的加速度向下,磁体 相对地面向下运动,而对
于磁体与圆筒组成的系统有,可知,磁体 和圆筒所组成
系统的加速度大于磁体的加速度,磁体和圆筒组成的系统与磁体 间的距离将增大,磁
体会离开圆筒。（【另解】C项通过定性分析也可快速判断。对 的作用力不可能大
于的重力,不可能相对地面向上运动,C错。进一步分析知下落时除受重力外还受到
对其向下的作用力,而除受重力外,还受到对其向上的作用力,所以的加速度大于 的
加速度,若下落时间足够长, 将从圆筒上端飞出。）
释放后,根据牛顿第三定律可知,磁体对的作用力等于磁体对 的作用力。
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3.信息提取（2023湖南模拟）利用智能手机中的磁传感器可以粗测特
高压直流输电线中的电流 。如图所示，东西方向水平放置的长直输电
导线距地面高度为 ，手机水平置于长直输电导线正下方地面上，
手机显示屏所在平面为面， 轴与导线平行，测量磁感应强度，然
测量点位置
正下方 33 45
沿轴正方向平移 33 40
后沿轴正方向将手机平移 ，再测量磁感应强度，数据记录如表所示。设通有电
流的长直导线在距导线处产生磁场的磁感应强度大小为 （其中
），该地地磁场为匀强磁场，平移 后电流影响可忽略。
忽略其他影响，根据实验数据，判断下列说法正确的是( )
A.地磁场方向沿轴 B.地磁场的磁感应强度为
C.长直导线中电流方向由东向西 D.长直导线中电流的大小约为
√
【解析】 根据题意可知,平移后电流影响可忽略,由表格中沿 轴正方
向平移的磁感应强度可知地磁场方向并非沿着轴,而是与 平面成一定夹角指
向方向,根据矢量的合成可知,地磁场的磁感应强度为 。
（【点拨】方法：“由果找因”。果：由表格中数据可知平移后只有 轴方向的磁
感应强度发生了变化。因：平移后电流影响可忽略。得出平移 后的手机
测出来的磁感应强度为地磁场的磁感应强度。）
沿轴正方向将手机平移,沿 轴正方向的磁感应强度减小,可知长直导线产
生的磁场在测量点沿着 轴正方向,所以长直导线中电流方向由西向东。
通有电流的长直导线在距导线处产生磁场的磁感应强度大小为,根据在 轴
方向磁场的变化可知 。
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4.（2024辽宁模拟）如图所示，三角形 为一等边三角形，两根通
过电流相等的长直导线分别垂直纸面置于、两个顶点， 处导线中
的电流方向垂直纸面向里， 处导线中的电流方向垂直纸面向外。已
知通电长直导线在其周围某点处产生的磁感应强度大小为，
为常量，为该点到通电直导线的距离。已知 处磁感应强度大小为
，则边中点 的磁感应强度大小为( )
C
A. B. C. D.
【解析】 第一步:通过点的磁感应强度确定与 的关系
设三角形的边长为,则处导线在点产生的磁感应强度大小为,处导线在
点产生的磁感应强度大小为,如图所示, 处合磁感应强度为
。
第二步:确定 点的磁感应强度大小
结合上述分析知,处导线在点产生的磁感应强度大小为,处导线在
点产生的磁感应强度大小为, 点的合磁感应强度为
,C项正确。
5.（2025安徽名校联考）根据经典电磁理论，运动
的电荷会产生磁场。如图甲，某带电荷量为 的点
电荷以速率沿轴正方向运动，该运动电荷在 轴
上各点产生的磁感应强度恰为0、在轴上距其 处
的点产生的磁感应强度大小为 ，方向垂直于
C
A. B. C. D.
平面，其中是静电常数，是真空中的光速，据此可以确定半径为、大小为 的环
形电流（如图乙）在其圆心处产生的磁感应强度的大小为 ( )
【解析】 设圆环的每个载流子带电荷量为,圆环单位体积内的载流子个数为 ,载流子
匀速运动的速率为,圆环横截面积为,则环形电流中包含的载流子个数 ,环
形电流产生的磁场可以认为是这个载流子产生的磁场的叠加,即 ；再根据
,联立可得 ,C项正确。
考点2 安培定则 安培力
6.［多选］（2023广东韶关一模）特高压直流输
电是国家重点工程，如图所示，高压输电线上
使用“正方形间隔棒”支撑导线、 、
、 ，其目的是固定各导线间距，防止导线
互相碰撞，图中导线、、、 水平且恰好
AC
A.点的磁感应强度为零 B.点的磁感应强度沿 连线方向
C.对的安培力比对的安培力大 D.所受安培力的方向为从指向
处在正四棱柱的四条棱上，的几何中心为点， 点到导线的距离远小于导线的长
度。忽略地磁场，假设四根导线通有等大、同向的电流，则( )
【解析】 根据安培定则以及对称性,可知和在 点处产生的合磁感应强度
为零,和在点处产生的合磁感应强度为零,所以 点处的磁感应强度为零。（【点拨】
磁感应强度为矢量,叠加时应遵循平行四边形定则。）
越靠近通电直导线,磁感应强度越强,所以导线在处产生的磁感应强度大于在
处产生的磁感应强度,所以对的安培力大于对 的安培力。
若通电导线均通垂直纸面向外的电流,根据安培定则可得、、在 处产生的
合磁感应强度的方向为从指向,再根据左手定则可以确定, 受到的安培力的方向应
与合磁感应强度方向垂直,即从指向 。（【另解】根据“同向电流吸引,反向电流排斥”
的推论可知,受其余三根导线的吸引力分别指向三根导线,根据对称性,可知与对
的安培力大小相等,所以两者合力指向方向,再与对的安培力（沿 方向）合成,总
安培力方向沿方向,即从指向 ,故D错误。）
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7.［多选］（2024江苏盐城中学检测）如图所示，小磁针的指向正确的是( )
ABD
A. B. C. D.
【解析】 根据安培定则可知通电螺线管内磁场方向从右向左,小磁针 极指向为磁
场方向。
地磁场的磁感线从地理南极指向地理北极,因此小磁针 极指向地理北极。
根据安培定则可知通电直导线周围磁场方向为顺时针方向,小磁针所处位置磁场方
向垂直导线向下,因此 极应指向下。
形磁体的磁场方向从极指向极,小磁针 极指向与磁场方向相同。
8.（2024山东临沂模拟）据报道，我国福建号航母舰载机弹
射起飞的电磁弹射技术与他国不同，采用的储能方式是超级
电容。某科学探究小组制作了一个简易的电容式电磁弹射装
C
A. B. C. D.
置，如图所示，间距为的水平平行金属导轨左端连接充好电的电容器，电容为 ，电压
为，导轨右端放置质量为 的光滑金属棒，匀强磁场沿竖直方向（图中未画出），磁
感应强度大小为 ，开关闭合后金属棒向右离开导轨后水平射出，若某次试验金属棒弹
射出去后电容器两端的电压减为 ，不计一切阻力，则金属棒离开导轨的速度为( )
【解析】 根据电容器的定义式,有 ,可知金属棒在导轨上运动过程中通过它的电荷
量为,由动量定理,可得 ,（【点拨】安培力是变力,安培力的冲
量为变力冲量,应当根据,应用动量定理来求解末速度。）又 ,联立,
解得 ,C项正确。
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9.（2025山西吕梁孝义三中开学考试）如图所示，半径为的光滑半圆弧槽 固定在
竖直平面内，为圆弧槽最低点，质量为的通电直导体棒静止于 点，电流方向垂直
于纸面向里，空间有水平向右的匀强磁场，重力加速度为 ，导体棒对圆弧槽的压力大
小等于，现将磁场方向在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转过 ，则此过程中安培
力对导体棒做的功为( )
C
A. B. C. D.
【解析】 根据题意,由左手定则可知,匀强磁场水平向右时,安培
力竖直向下,由牛顿第三定律可知,圆弧槽对导体棒的支持力为
,由平衡条件有,解得 ,将磁场方向在
竖直平面内沿顺时针方向缓慢转过 ,使导体棒沿凹槽 内
壁向点缓慢移动,导体棒在移动的过程中处于动态平衡,最终静止于 点,如图所示。由
几何关系可得 ,则从点到点,由动能定理有
（【点拨】对于变力做功,通常可以尝试使用动能定理来求解。）,解得
,C项正确。
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10.（2022浙江三校联考）纸面内同一材料制作的粗细均匀的正方形金属线框，按如图
所示方式接入电路，电源电动势恒定，导线电阻及电源内阻不计，整个空间内的磁场垂
直于纸面向里，金属线框受到的安培力大小为。若将接入点从两侧中点、 换成对角
点、 ，则金属线框受到的安培力大小变为( )
C
A. B. C. D.
【解析】 设正方形金属线框的边长为,开始时通过线框的总电流为 ,则金属线框受
到的安培力为 ,（【点拨】金属线框受到的安培力分成两部分,上半部分导线受到
的安培力和下半部分导线受到的安培力,两部分导线的有效长度都等于 ,金属线框受到的
安培力。）将接入点从两侧中点、换成对角点、 ,金属线
框的电阻不变,干路电流仍为,金属线框两部分导线的等效长度均为 ,则金属线框受到
的安培力大小为 。
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11.（2024河南新乡模拟）在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成
的直角三角形线框， ， ，磁场方向垂直于
线框平面向外，、 两点接一直流电源，电流方向如图所示。下列
说法正确的是( )
C
A.导线受到的安培力大于导线 所受的安培力
B.导线受到的安培力的合力等于导线 受到的安培力
C.导线、所受安培力的大小之比为
D.导线受到的安培力的合力方向垂直于 向上
【抓题眼】由题述“粗细均匀的同种导线”可知导线电阻与其长度成正比。
设边电阻为,则边电阻为,边电阻为,由并联分流原理, ,
设导线中电流为,则导线中电流为,则, ,可
得 。
等效长度等于的长度,但电流小于电流,则。（【易错】和
段导线并联,两端电压相等,等效长度相同,由于导线电阻与实际长度成正比,故电流不同,
从而导致安培力不相同。）
由于,,所以 。
由左手定则可判定方向垂直于 向下。
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