第11章　磁场 第1讲　磁场的描述　磁场对电流的作用--2027全国版高考物理第一轮(含答案)

2027全国版高考物理第一轮
第1讲　磁场的描述　磁场对电流的作用
基础对点练
题组一　磁场的描述
1.(2025湖北卷)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.(2025河南模拟预测)已知通电直导线周围某点磁感应强度的大小与导线中的电流大小成正比,与该点到导线的距离成反比。如图所示,AB为水平放置的圆环形线圈的直径,处于同一竖直面内的长直导线AO1和BO1恰与AB构成一等边三角形,线圈与导线间、导线与导线间彼此绝缘,当线圈及导线中通入图示方向的电流时,测得三角形中心O处的磁感应强度大小为1.0 T,已知导线AO1中通入的电流大小为BO1中的2倍,导线AO1中电流在O处产生的磁感应强度大小为0.4 T,则环形线圈中电流在O处产生的磁感应强度大小为(　　)
A.0.8 T B.1.0 T
C.1.2 T D.2.0 T
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.(2026重庆渝中月考)用粗细均匀的电阻丝折成一个正五角星框架ABMN,A、B两点与电源连接。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,如图所示。闭合开关S后,线框ANB部分所受安培力大小为F,则整个五角星线框所受安培力的大小为(　　)
A.F B.F
C.0 D.F
5.水平桌面上一条形磁体的上方有一根通电直导线,将该导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中,磁体始终保持静止,导线始终保持与磁体垂直,电流方向如图所示。则在这个过程中,关于磁体受到的摩擦力的方向和桌面对磁体的弹力的说法正确的是(　　)
A.摩擦力始终为零,弹力始终小于磁体的重力
B.摩擦力始终为零,弹力始终大于磁体的重力
C.摩擦力方向由向左变为向右,弹力始终大于磁体的重力
D.摩擦力方向由向右变为向左,弹力始终小于磁体的重力
6.(2025广东汕尾期末)某同学设计了如图所示的装置以测量沿竖直方向的匀强磁场的磁感应强度B(图中未画出)的大小;两光滑金属导轨间距为L,与水平面成θ角;金属杆ab垂直放置在导轨上,并通过绝缘轻绳与力传感器连接。开关S闭合前,力传感器的示数为F1,闭合后,回路电流为I,力传感器示数增大为F2,则(　　)
A.B=
B.磁场方向竖直向上
C.ab棒所受安培力方向沿导轨所在平面向上
D.ab棒所受安培力方向沿导轨所在平面向下
7.(2025安徽合肥模拟)电磁轨道炮是利用电磁发射技术制成的先进武器,其发射原理如图所示。开关闭合后,电流沿轨道流过弹丸,同时光滑水平轨道中的电流会在两轨道之间产生竖直方向的磁场,从而使弹丸受到电磁力的作用加速。下列说法正确的是(　　)
A.轨道间磁场方向竖直向下
B.安培力对弹丸做的功大于弹丸增加的动能
C.弹丸的加速度逐渐减小
D.轨道越长,弹丸获得的动能越大
综合提升练
8.(2025山东济南模拟)为了提升输电线路的稳定性,确保电力传输的可靠性,高压输电常采用分裂导线技术。某条500 kV高压输电线路上的一个四分裂导线间隔棒如图甲所示,图乙为其截面图。间隔棒将4条输电导线分别固定在一个正方形的顶点a、b、c、d上,O为正方形的中心。已知通电导线在周围某点形成磁场的磁感应强度与导线中电流大小成正比,与该点到导线的距离成反比。若某时刻,4条导线中的电流大小相等、方向垂直于纸面向外,a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F,则该时刻(　　)
甲
乙
A.a导线产生的磁场在O点的方向从O指向d
B.b导线所受安培力方向从O指向b
C.c导线所受安培力大小为F
D.d导线所受安培力大小为F
9.(多选)(2025河南卷)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。如图所示,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培优拔高练
10.(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(　　)
答案：
1.A　解析 由安培定则可知,通电圆线圈在M、N两点产生的磁场方向相同,大小为B,匀强磁场的磁感应强度大小与方向不变,因为M点的总磁感应强度为零,则N点的总磁感应强度也为零,故A正确。
2.A　解析 因为导线AO1中通入的电流大小为BO1中的2倍,导线AO1在O处产生的磁感应强度大小为0.4 T,所以导线BO1在O处产生的磁感应强度大小为0.2 T。据安培定则可以得出,AO1与BO1中电流在O处产生的磁场的方向均垂直于纸面向里,而环形线圈中电流在O处产生的磁场的方向竖直向上。设环形线圈中电流在O处产生的磁感应强度大小为B,故有O点磁感应强度=B2+(0.4 T+0.2 T)2,解得B=0.8 T,故选A。
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 设线框ANB部分电阻为R,则线框AMB部分电阻为,电源提供电压为U,线框与电路接触的两点间距离为L,则线框ANB部分所受安培力大小F安=BIL=B×L==F,则AMB部分所受安培力为F,两部分所受安培力方向均向上,所以整个线框所受安培力的大小F'=F+F=F,故选A。
5.C　解析 如图所示,导线在S极上方时所受安培力方向斜向左上方,由牛顿第三定律可知,磁体受到的导线对它的作用力斜向右下方,磁体有向右运动的趋势,则磁体受到的摩擦力水平向左,磁体对桌面的压力大于磁体的重力,因此桌面对磁体的弹力大于磁体的重力;如图所示,当导线在N极上方时,导线所受安培力方向斜向右上方,由牛顿第三定律可知,磁体受到的导线对它的作用力斜向左下方,磁体有向左运动的趋势,则磁体受到的摩擦力水平向右,磁体对桌面的压力大于磁体的重力,因此桌面对磁体的弹力大于磁体的重力;由以上分析可知,磁体受到的摩擦力先向左后向右,桌面对磁体的弹力始终大于磁体的重力,故A、B、D错误,C正确。
6.A　解析 设导体棒质量为m,则开关S闭合前,由平衡可知F1=mgsin θ,闭合后F2=mgsin θ+Bcos θ·IL,联立解得B=,A正确;开关S闭合后金属杆所受安培力有沿导轨所在平面向下的分量,电流方向从b到a,由左手定则可知,磁场方向竖直向下,B错误;由左手定则可知,ab棒所受安培力方向水平向左,C、D错误。
7.C　解析 由蓄电池组的正负极和安培定则可知,两轨道之间的磁场方向竖直向上,A错误;由受力分析可知,弹丸受到的合力即为安培力,由动能定理可知,安培力做的功等于弹丸动能的增加量,B错误;弹丸运动之后会切割磁感线产生反向电动势,从而使回路中的电流减小,弹丸受到的安培力减小,由牛顿第二定律可知,弹丸将做加速度逐渐减小的加速运动,C正确;当反向电动势与蓄电池组的电动势相等时,回路中不再有电流,弹丸不再受安培力作用,弹丸的速度达到最大,此后弹丸将做匀速运动,D错误。
8.C　解析 根据安培定则可知,a导线产生的磁场在O点的方向从O指向b,A错误;四条导线中的电流都是同向电流,则相互吸引,由力的合成可知,b导线所受安培力方向从b指向O,B错误;由题意可知B=k,设正方形边长为l,每根导线长度为L,则a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F=BIL=k×IL=k,a导线中的电流对c导线中电流的安培力Fac=kF,可知c导线所受安培力大小为Fc=F+Fac=F,C正确;由对称性可知,d导线所受安培力大小与c导线所受安培力大小相等,为F,D错误。
9.BC　解析 线框通电施加安培力的目的是抵消镜头受到的外力,使镜头处于零加速度状态,所以施加的安培力方向与手机加速度方向相反,当Ic沿顺时针方向,Id=0时,c线框受到向右的安培力,d线框不受安培力,可知手机在向左加速,A错误;当Id沿顺时针方向,Ic=0时,d线框受到向上的安培力,c线框不受安培力,可知手机在向下加速,B正确;若加速度沿左偏上30°,则加速度水平方向分量向左ax=,竖直方向分量向上ay=,故c线框安培力向右,Ic沿顺时针方向,d线框安培力向下,Id沿逆时针方向,由于ax>ay,则Ic>Id,C正确;若加速度沿右偏上30°,则加速度水平方向分量向右ax=,竖直方向分量向上ay=,故c线框安培力向左,Ic沿逆时针方向,d线框安培力向下,Id沿逆时针方向,由于ax>ay,则Ic>Id,故D错误。
10.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x=vt=t(0≤x≤L),此时导体棒在磁场中的长度L=2x=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。
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