2025高考物理專項復習：磁場及其對電流的作用（解析版）

磁場陵其對電流的作用

腌.考情探究?

1.高考真題考點分布

題型考點考查考題統(tǒng)計

選擇題安培力方向2024年貴州卷卷

計算題安培力作用下的平衡問題2024年重慶卷

2.命題規(guī)律及備考策略

【命題規(guī)律】高考對磁場及其對電流的作用的考查較為頻繁，有選擇題也有計算題的考查形式，題目較為基礎,

這部分內容容易和電磁感應現(xiàn)象相結合。

【備考策略】

1.理解和掌握安培定則以及安培力大小和方向的計算與判斷。

2.能夠應用力學知識分析安培力作用下導線的平衡和加速問題。

【命araww重點關注安培力作用下的平衡和加速問題。

腌.考點梳理卜

一、磁場、磁感應強度

1.磁場基本性質：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁場力的作用。

2.磁感應強度

⑴物理意義:描述磁場的強弱和方向。

(2)大小：_8=與。

二、磁感線通電直導線和通電線II周圍磁場的方向

1.磁感線及其特點

⑴磁感線:在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致。

⑵特點

①磁感線上某點的切線方向就是該點的磁場方向。

②磁感線的琬蜜定性地表示磁場的強弱。

③磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點。

④磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在。

2.電流的磁場

通電直導線通電螺線管環(huán)形電流

Z

安培定\K

則(S1不

三、安培力、安培力的方向勻強磁場中的安培力

1.安培力的大小

(1)磁場和電流垂直時：尸=現(xiàn)。

(2)磁場和電流平行時：F=0。

2.安培力的方向

左手定則判斷：

⑴伸出左手，讓拇指與其余四指垂直，并且都在同一個平面內。

(2)讓磁感線從掌心進入,并使四指指向電流方向。

(3)拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。

考點精講|

考點一安培定則和磁場的疊加

堂內1蝴定則的亶用

直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場

與條形磁鐵的磁場相似,管內為環(huán)形電流的兩側是N極和S

無磁極、非勻強，且距導線

特點勻強磁場且磁場最強，管外為非極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場越

越遠處磁場越弱

勻強磁場弱

B乂

安培

於S薪N

定則

I

一熱

立體圖

從

??XX0從0

右

?左

往

XX往XX

??XX

左

截面圖右

看

?X看

??XX

典網(wǎng)婀

1.如圖所示，當開關閉合后，小磁針在通電導線的磁場中指向正確的是()

【答案】。

【詳解】A.根據(jù)安培定則可判斷出電流周圍的磁場方向，再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向

可知，對人圖，當開關閉合后，直線電流產(chǎn)生的磁場方向在小磁針處垂直紙面向外，因此小磁針的N極應指

向外，錯誤；

B.對B圖，當開關閉合后，螺線管產(chǎn)生的磁場上端是N極,螺線管左側磁場方向向下，小磁針的N極應指

向下，螺線管下面小磁針位置的磁場方向應指向螺線管下端，因此小磁針N極應指向螺線管下端，B錯誤；

C.對。圖，當開關閉合后，環(huán)形電流的磁場方向在小磁針位置垂直紙面向里，因此小磁針的N極應指向

里，。錯誤；

D.對。圖，當開關閉合后，。形電磁鐵的左側是S極，右側是N極，因此小磁針的N極應指向左側，。正

確。故選。。

即叫邈（

2.新一代人造太陽--中國環(huán)流三號，創(chuàng)造了我國可控核聚變裝置運行新紀錄，技術水平居國際前列。

其核心部件示意如圖所示,通過一簇線圈（類似于通電螺線管）產(chǎn)生磁場，使高溫等離子體（含有帶正、

負電的粒子）在磁場中發(fā)生可控核聚變反應。取某處線圈截面，其電流方向與線圈內的磁場方向關系

正確的是（）

等離子體（即各種

粒子的混合體）

真空室

提供磁場

的線圈

【答案】。

【詳解】通電螺線管產(chǎn)生磁場，則根據(jù)安培定則可知，只有。圖中其電流方向與線圈內的磁場方向關系正

確。故選。。

覆息2磁播型嘎星

磁場疊加問題的分析思路:

(1)確定磁場場源,如通電導線。

(2)定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向，如圖所示

M、N在c點產(chǎn)生的磁場磁感應強度分別為BM、BN。

(3)應用平行四邊形定則進行合成,如圖中c點的合磁場磁感應強度為

理例眄

3.如圖所示，B、C、。處放置三根長為電流大小均為/的直線電流，ABC在空間構成直角三角形，

乙巳4。=90°,乙48。=30°,/40。=60°,其中口、。處電流的方向均垂直于紙面向夕卜，。處電流的方

向垂直于紙面向里。B處電流在。處產(chǎn)生的磁感應強度的大小為已知電流產(chǎn)生磁場的磁感應強

度與距離成反比。。處導線位于水平面上且處于靜止狀態(tài)，則。處導線受到的靜摩擦力大小為

()

4---QD--------0B

A.yBoILB.痔BJLC.V3BJLD.B0IL

4

【答案】。

【詳解】設47長度為r,則CD長度為一J=至，BC長度為一J=2r,B處電流在。處產(chǎn)生的磁

cos30V3cos60

感應強度的大小為瓦，則。處電流在。處產(chǎn)生的磁感應強度的大小為小島，B對。的安培力

后=B0ILD對。的安培力用=V3B0/L兩安培力在水平方向分力的合力為F=月cos30°+^cos60°=

VSBQIL,。處導線處于靜止狀態(tài)，則在水平面上所受安培力與摩擦力大小相等，即摩擦力大小為了=

V3BQIL故選Co

即町性測

4.如圖所示，長方體空間ACDE—長：寬：高=2：1：1,其中斤、月、G1、G四點為長方體四條

長邊的中點，有兩根通電直導線小心，電流h沿4A方向放置，電流心沿CD方向放置,兩導線通以相

同大小的電流。已知直線電流產(chǎn)生磁感應強度大小B=k^（k為常數(shù)，/為電流大小，T為距導線的距

r

離），尸點磁感應強度大小為瓦，G點磁感應強度大小為區(qū),則瓦與區(qū)的大小之比為（）

A.2:V3B.V3:2C.V2:3D.3:V2

【答案】A

【詳解】根據(jù)直線電流產(chǎn)生磁感應強度大小規(guī)律，設每根直線電流在F點產(chǎn)生磁感應強度大小均為Bo,則F

點磁感應強度大小5=2為電流人在G點產(chǎn)生磁感應強度大小為多，電流《在G點產(chǎn)生磁感應強度

V2

大小為瓦，則G點磁感應強度大小5=\反W&f=*瓦則與=3故選人。

考點精講|

考點二安培力的大小方向

號向1素墻力的大小計算

1.安培力公式：F^ILBsin8。

2.兩種特殊情況：

（1）當/_LB時，F(xiàn)=BZL。

（2）當7〃B時，F(xiàn)=0。

3.彎曲通電導線的有效長度

⑴當導線彎曲時，L是導線兩端的有效直線長度（如圖所示）。

（2）對于任意形狀的閉合線圈，其有效長度均為零，所以通電后在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零。

典例引領

I____________________

5.如圖所示，虛線的上方存在垂直紙面向外的勻強磁場。將一粗細均勻的電阻絲折成的正五邊形導體

框abcde置于磁場中（湖邊水平），用導線將恒壓電源。連接在導體框的a、b兩點。則下列說法正確

的是（）

A.ba邊所受的安培力方向豎直向上

B.bcdea部分與6a邊所受的安培力大小之比為1：4

C.ba邊與be邊所受的安培力大小相等

D.導體框所受的安培力為0

【答案】B

【詳解】由電路可知，流過ab邊的電流方向由b向a,由左手定則可知ba邊所受的安培力方向豎直向

下，A錯誤；

BC.設導體框的邊長為乙，單位長度的電阻為凡。由歐姆定律可得ab邊的電流為^=42流過bedea

邊的電流為；2=又bedea邊與ba邊在磁場中的有效長度相等，則由公式F=B7L可知安培力的大小

與電流成正比，則bedea部分與ba邊所受的安培力大小之比為1:4,同理ba邊與be邊所受的安培力大小

之比為4:1,B正確，。錯誤；

D.整個導體框所受的安培力大，\、為F=B（h+I》L=&券由左手定則可知安培力的方向豎直向下，。

錯誤。故選B。

即時檢測

6.如圖所示為由粗細均勻的直導線連接而成的正四面體，正四面體的每邊長為L,處在垂直于三角形

ACD面的勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為將A、C兩點接入直流電源中，流入正四面體的總

電流為/,則人。邊受到的安培力大小為(

A.yBZLB.C.^BILD.-BIL

o45

【答案】A

【詳解】設。中的電流為lx,根據(jù)電路特點ED等電勢，電流為零，則AEC與ADC并聯(lián)阻值為根據(jù)電流

分配可知2A=7■則A=彳4。邊受到的安培力FA=BliL=^BIL故選Ao

康良2安黃力股左向烈顫

1.安培力方向的判斷

⑴判斷方法:左手定則。

(2)方向特點：既垂直于B,也垂直于/，所以安培力一定垂直于B與1決定的平面。

2.合安培力的兩種分析思路

思路一:先分析通電導線所在處的合磁場的大小和方向，由左手定則判斷安培力的方向，由瑪=加合Zsin出求

合安培力的大小。

思路二:根據(jù)同向電流相互排斥，異向電流相互吸引，結合力的平行四邊形定則，分析合安培力的大小和方向

或某個安培力的大小和方向。

典例引領

7.如圖所示，三角形閉合線框ABC由彈性較好的導線制成;線框中通有沿逆時針方向的恒定電流，三角

形的三個頂點/、6、C固定在絕緣水平面上，帶有絕緣層的長直導線MN緊貼線框固定在線框上方。

給直導線通入從河到N的恒定電流,不考慮閉合線框各邊之間的作用力，此后該線框的形狀可能是

()

【答案】B

【詳解】由題知，直導線通入從M到N的恒定電流，則根據(jù)右手定則可知朋\N左側的磁場垂直紙面向里、

右側的磁場垂直紙面向外，再由于線框中通有沿逆時針方向的恒定電流，根據(jù)左手定則可知：

導線受到的安培力向右，則導線AB向右彎曲；AC在皿N左側的導線受到的安培力斜向左下，則這部

分導線向左下彎曲、在右側的導線受到的安培力斜向右上，則這部分導線向右上彎曲；BC在MN左側

的導線受到的安培力斜向左上，則這部分導線向左上彎曲、在MN右側的導線受到的安培力斜向右下，則這

部分導線向右下彎曲。故選石。

即時檢測

8.如圖所示，半圓形的絕緣環(huán)上均勻分布有正電荷，AB是豎直直徑,直導線與圓心。等高且水平固定,

直導線中有向右的恒定電流，將半圓環(huán)繞AB所在直線沿順時針方向（從上向下看）勻速轉動,則直導

線受到的安培力方向（）

A.向上B.向下C.垂直紙面向里D.垂直紙面向外

【答案】。

【詳解】將半圓環(huán)繞AB所在直線沿順時針方向（從上向下看）勻速轉動，從上向下看形成的等效電流沿順

時針方向，則電流在直導線處的磁場豎直向上，根據(jù)左手定則，直導線受到的安培力垂直紙面向外。

故選。。

考點精講|

考點三安培力作用下導體的平衡、加速問題

通電導線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路

⑴選定研究對象。

（2）變三維為二維，如側視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意

鼻，8、琦，/；如圖所示。

（3）列平衡方程或牛頓第二定律方程進行求解。

震良!整奧曼觸就胤史剪北反則|

典例引領

9.如圖1所示,一通電導體棒P通過兩等長細線懸掛在豎直墻面上等高的4、B兩點，導體棒P中通入

恒定電流4>,另一長直導體棒Q固定于連線的正下方，并與滑動變阻器串聯(lián)，此時滑片位于最左

端,其側視圖如圖2所示（圖中電源、開關、導線和滑動變阻器未畫出）。已知通電導線在其周圍某處產(chǎn)

生的磁場的磁感應強度大小笈=紅（式中％為常數(shù)，1為通電導線中的電流大小，「為某處到通電導

r

線的距離），不計電源內阻和導體棒Q的電阻，現(xiàn)緩慢地將滑動變阻器的滑片自左端向右端滑動，下列

說法正確的是（）

A.兩導體棒中電流方向相同B.P中的電流強度一定大于Q中的電流強度

C.細線對P的拉力大小不變D.P、Q之間的距離增大，安培力減小

【答案】。

【詳解】4.根據(jù)題意，對導體棒P受力分析，可知兩棒互相排斥，根據(jù)安培定則和左手定則可知，兩導體棒

中電流方向相反，故/錯誤；

BCD.對導體棒P受力分析，由于兩棒互相排斥，安培力平行于兩棒所在平面，如圖所示

根據(jù)相似三角形可知半=工因為mg和h都不變，所以上式的比值不變，又因為繩長/不變，所

以繩子拉力T不變；由于滑動變阻器的滑片自左端向右端滑動，電路中電阻減小，Q中的電流增大，產(chǎn)生的

磁場增大，安培力增大，則P、Q之間的距離d增大，而兩導體棒的電流強度大小關系無法確定，故。正確，

BD錯誤。故選。。

型僉測

io.如圖所示，兩根相距為d的平行金屬導軌與水平面間的夾角為凡兩導軌右端與滑動變阻器、電源、開

關連接成閉合回路,在兩導軌間輕放一根質量為小、長為d的導體棒MN。導軌間存在著垂直于導軌

平面向下的勻強磁場。調節(jié)滑動變阻器，當通過導體棒的電流為1和21時,導體棒均恰好靜止。

已知重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確的是（）

A.a端為電源的負極

B.勻強磁場的磁感應強度大小為電察電

31a

C.當通過導體棒的電流為/和21時，導軌對導體棒的作用力大小相等

D.導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為Jtan。

【答案】。

【詳解】由題意可知安培力方向沿導軌平面向上，由左手定則可知導體棒中的電流方向為由到N,所

以Q端為電源的正極，故4錯誤；

B,當通過導體棒的電流為/時,對導體棒受力分析有FA1+qmax-mgsind=0當通過導體棒的電流為21

時,對導體棒受力分析有FA2-Ffmax-mgsind=0由題意可知分2=2月］解得FA1=^-mgsinfff7^max=

rH

-^-mgsinO又FA1=Bld解得B—2,：1：8故石錯誤；

33Id

C.當通過導體棒的電流為/時，導軌對導體棒的摩擦力耳maxU^mgsin夕沿導軌向上，導軌對導體棒的支

持力FN=mgcos0導軌對導體棒的作用力后=^當通過導體棒的電流為21時，導軌對導體棒的

摩擦力41a=t_mgsin。沿導軌向下，導軌對導體棒的支持力圖=mgcos夕導軌對導體棒的作用力月=

J用max+琢所以耳=月故。正確；

D.由題意可知毋11ax="^■mgsin。=〃/=〃mgcos。解得〃=}tan。故。錯誤。故選。。

寶向2通電昱螂磁場中的加博問題

典例引領

11.如圖所示為電磁炮的基本原理圖（俯視圖）。水平平行金屬直導軌a、b充當炮管，金屬彈丸放在兩導

軌間，與導軌接觸良好，兩導軌左端與一恒流源連接,可使回路中的電流大小恒為1,方向如圖所示，兩

導軌中電流在彈丸所在處產(chǎn)生的磁場視為勻強磁場。若導軌間距為d,彈丸質量為小,彈丸在導軌上

運動的最大距離為s,彈丸能加速的最大速度為“，不計摩擦，則下列判斷正確的是（）

恒/一a

流

源Wwww〉A=

'b

A.導軌間的磁場方向向上

2

B.導軌間的磁場磁感應強度大小為野

2Ids

C.彈丸克服安培力做功獲得動能

D.彈丸先做加速度越來越小的加速運動，最后做勻速運動

【答案】B

【詳解】A.彈丸在安培力作用下做加速運動，故安培力方向向右，根據(jù)左手定則得出導軌間的磁場方向向

下，故A錯誤；

-I2

B.根據(jù)加速過程動能定理得出Bld,s=k771"得出B=??故B正確；

221ds

C.安培力做正功獲得動能，故。錯誤；

D.根據(jù)牛頓第二定律得出得出a=—故加速度恒定，故D錯誤。故選Bo

m

即也遜L

12.如圖所示，兩光滑平行金屬導軌水平放置，左端接一定值電阻A,其余電阻不計,整個裝置處于垂直于

軌道平面的勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為8。質量為m的導體棒在水平拉力?歹作用?下由靜?

止做勻加速直線運動，拉力尸與時間力的關系圖像如圖所示，則()

A.々=0時棒的加速度。=獸B.導軌間距乙=

2mvB2to

C.±0時棒的速度u=芻弛D.0?友時間內F的沖量/=萼

m2

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)圖像可知書時F=瓦,根據(jù)牛頓第二定律可知及=ma解得a^—,A錯誤；

m

B.圖像所應該的函數(shù)為F=R+—t根據(jù)牛頓第二定律可知F—%=ma其中琮=BJL=瓦＞萼=

torl

"儼兩個公式相結合解得乙=正確；

-tbVJZJLQ

C.導體棒做勻加速運動，力o時棒的速度v=atQ—上血，C錯誤；

m

D.。?友時間內下的沖量即為圖像的面積/=也手出=2其功，。錯誤。故選石。

IA.好題沖關?

基礎過關

13.空間存在垂直紙面的勻強磁場,磁感應強度為8°,甲圖是一放置于紙面內有順時針方向恒定電流的環(huán)

形導體環(huán)，圓心。處的磁感應強度為零。乙圖是一放置于紙面內有逆時針方向同樣大小恒定電流的

半環(huán)形導體環(huán)，空間存在同樣的垂直紙面、磁感應強度為及的勻強磁場，以下說法正確的是()

A.空間勻強磁場的磁感應強度方向垂直紙面向里

B.乙圖圓心。處的磁感應強度為1■馬

C.乙圖圓心O處的磁感應強度方向垂直紙面向里

D.乙圖半環(huán)形導體環(huán)中電流在圓心O處產(chǎn)生的磁感應強度為Bo

【答案】B

【詳解】根據(jù)安培定則可知，恒定電流在圓心處的磁感應強度方向垂直紙面向里，此時圓心。處的磁感

應強度為零，所以空間勻強磁場的磁感應強度方向垂直紙面向外，故4項錯誤；

BCD.據(jù)題意可知，圓形導體環(huán)在圓心處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為瓦，則通以逆時針方向、同樣大

小的恒定電流的半圓形導體弧在圓心處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為年，根據(jù)安培定則可知，方向垂

直紙面向外，所以乙圖圓心O處的磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為2=9+瓦=1■瓦故B正確，

CD錯誤。故選B。

14.邁斯納效應是超導體從一般狀態(tài)轉變至超導態(tài)的過程中對磁場的排斥現(xiàn)象。如圖所示，超導平板位

于ccOu平面內，刀軸正上方d處有一根無限長直導線平行C軸方向放置。當導線中通以電流/（方向

沿宓軸正方向）時，由于邁斯納效應,超導體表面出現(xiàn)感應電流,從而使得超導體內部磁場為零，即超

導體會排斥體內的磁場。則超導體表面感應電流的方向應（）

A.沿比軸負方向B.沿刀軸正方向C.沿4軸負方向D.沿,軸正方向

【答案】A

【詳解】導線中通以電流/（方向沿立軸正方向）時，產(chǎn)生垂直于超導平板的逆時針磁場,由于邁斯納效應,可

知超導平板中產(chǎn)生直于超導平板的順時針磁場，則超導體表面感應電流的方向應沿2軸負方向。

故選A。

15.如圖所示，底面為正方形（邊長刀）、質量為小的柱體靜置在水平桌面上,柱體與水平桌面間的動摩擦

因數(shù)為〃，空間內存在著磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場（圖中未畫出）?，F(xiàn)給柱體上

繞的3匝細軟導線通入圖示方向的電流，只考慮繞在柱體上的導線受到的安培力。已知重力加速度

為9,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。現(xiàn)緩慢增大電流到柱體剛要滑動時，下列說法正確的是（）

13

A.電流的大小為等,柱體受到水平向右的摩擦力

B.電流的大小為鬻■，柱體受到水平向右的摩擦力

OJDL

C.電流的大小為曙■，柱體受到水平向左的摩擦力

JD1J

D.電流的大小為等,柱體受到水平向左的摩擦力

OJDL/

【答案】A

【詳解】只有左側又兩段導線，根據(jù)左手定則，導線所受安培力的合力方向向左，大小為F=BIL當柱體剛要

滑動時,柱體受到水平向右的摩擦力，有BIL=nmg得/=e詈故選4。

16.如圖所不,邊長為L的正方形金屬線框abed用絕緣細線懸掛在天花板上處于靜止狀態(tài),ab邊水平,帶

有絕緣層的長直金屬導線水平固定，剛好與金屬線框ad邊和be邊接觸，線框關于長直導線對稱,

長直導線通有從M到N的恒定電流，線框中通有大小為人沿順時針方向的恒定電流，線框的質量為

小,重力加速度為。，細線的拉力為尸，則（）

〃〃〃/

d'--------'C

A.ab邊受到的安培力方向向上

B.F<mg

C.俯視看，線框有繞懸線沿逆時針方向轉動的趨勢

D.長直導線中的電流在線框ab邊處產(chǎn)生的磁場磁感應強度大小為與消

【答案】。

【詳解】同向電流相互吸引，而邊受到的安培力方向向下，選項4錯誤；

B.ab邊受到的安培力向下、cd邊受到的安培力向下，則懸線拉力大于線框重力，選項B錯誤；

C.根據(jù)線框四邊受到的安培力分析，線框沒有轉動的趨勢，選項。錯誤；

D.線框ab邊受到的安培力尸一裂=BIL解得B=與譽選項。正確。故選。。

2Z2JL7

17.如圖所示，兩光滑平行絕緣導軌傾斜固定，傾角為6,質量為TH的金屬棒垂直導軌放置,通有恒定電流

乙當在空間中加一個與金屬棒垂直的勻強磁場時，金屬棒恰好靜止。下列說法中正確的是（）

A.金屬棒中的電流方向一定是從b到a

B.所加磁場的方向不可能豎直向下

C.若所加磁場的磁感應強度最小,其方向應沿導軌向上

D.若所加磁場的磁感應強度最小，其大小應為B=7ngy

【答案】。

【詳解】由于磁場方向不確定，故電流方向也不能確定，故A錯誤；

B.若電流方向從b到a,當磁場方向豎直向下時，根據(jù)左手定則可知，金屬棒受到的安培力水平向左，金屬

棒可以受力平衡，處于靜止狀態(tài)，故B錯誤；

CD.若所加磁場的磁感應強度最小，則安培力應沿導軌向上，磁場方向應垂直于導軌平面，對金屬棒受力

分析，根據(jù)受力平衡可得BIL=mgsinS解得最小磁感應強度為B=3等或故。錯誤，。正確。故選

18.如圖，完全相同的電源、導體棒ab和平行金屬導軌形成閉合回路放入磁感應強度大小相等的勻強磁

場。甲、乙中導軌平面水平，丙中導軌與水平面成。角。甲、丙中磁場方向均垂直導軌平面向上，乙中

磁場方向與水平面成。角。圖中導體棒均靜止，則（）

甲乙丙

A.甲圖導體棒對導軌壓力最大B.乙圖導體棒對導軌壓力最小

C.乙圖軌道對導體棒的摩擦力最大D.丙圖軌道對導體棒的摩擦力可能為零

【答案】。

【詳解】由左手定則可知，甲圖中安培力水平向右，導體棒對軌道壓力等于導體棒的重力；乙圖中安培

力向右下方，導體棒對軌道壓力大于導體棒的重力；丙圖中安培力沿斜面向上，導體棒對軌道壓力等于導

體棒重力垂直斜面方向的分力，小于導體棒的重力；故乙圖中導體棒對導軌壓力最大，故AB錯誤；

C.甲圖中軌道對導體棒的摩擦力大小等于安培力，乙圖中軌道對導體棒的摩擦力等于安培力沿水平方向

分量，可知乙圖中軌道對導體棒的摩擦力小于安培力小于甲圖，故。錯誤；

D.丙圖中由于安培力與導體棒重力沿斜面向下的分力大小關系未知，故軌道對導體棒的摩擦力可能沿軌

道向下，也可能沿斜面向上，也可能為零，故。正確。故選。。

19.電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度，原理示意圖如圖所示。圖中直流電源電動

勢為E,電容器的電容為C。兩根固定于水平面內的光滑平行金屬導軌間距為L電阻不計。導軌間

存在磁感應強度大小為8、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場（圖中未畫出）,炮彈等效為一質量為

小、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導軌間處于靜止狀態(tài),并與導軌接觸良好。首先開關S接1,

使電容器完全充電。然后將開關S接至2,MN開始向右加速運動。已知MN達到最大速度后才離開

B.AW剛開始運動時，加速度大小為署今

2mR

C.VN離開導軌時，電容器已經(jīng)放電完畢

D.離開導軌時,，電容器上剩余的電荷量為名警運

B-L-C+m

【答案】。

【詳解】4AW向右加速，則安培力向右，磁場方向垂直于導軌平面向上，可知電流從N到則電容器下

極板帶正電，即直流電源的6端是正極,選項A錯誤；

B.A1N剛開始運動時，加速度大小為&=旦比=旦學選項B錯誤；

mmH

C.MN達到最大速度才離開導軌，此時MV中電流為零，即上W產(chǎn)生的感應電動勢等于電容器兩板間的

電壓，此時電容器還沒有放電完畢，選項。錯誤；

D.當電容器充電完畢時，設電容器上電量為。0,有。=。0開關S接2后，A1N開始向右加速運動，速度

達到最大值dax時，設上W上的感應電動勢為?，有0=BLvmax依題意有?=￡■設在此過程中的

平均電流為，上受到的平均安培力為民有尸=B。由動量定理，有刖t=HWmax又以t=Qo-Q聯(lián)

立得Q=B/C2f選項。正確。故選。。

m+B2I}C

20.電磁炮技術是我國國防力量的重要保證，在世界上具有領先地位。下圖是一種電磁炮簡易模型，間距

為L的平行導軌水平放置，導軌一端接電動勢為E、內阻為r的電源，帶有可導電金屬炮彈垂直放在導

軌上，電阻為導軌電阻不計。炮彈與導軌阻力忽略不記。則下列說法正確的是()

A.通電后炮彈沿右方發(fā)射，需要加一個磁場方向向上的磁場

B.改變電流方向，發(fā)射方向不改變

C.閉合開關后，加速度的大小恒為丁些J

(R+r)m

D.軌道越長，炮彈的出射速度一定越大

【答案】A

【詳解】根據(jù)左手定則可知，炮彈向右方發(fā)射，則磁場方向豎直向上，A正確;

B.根據(jù)左手定則可知，若只改變電流方向，發(fā)射方向會改變，反向，8錯誤；???

CD.閉合開關瞬間的電流為1=—^―-根據(jù)牛頓第二定律，此時加速度為a=—=EL=B"—因

r+Kmm(R+r)m

為運動之后會產(chǎn)生反電動勢，隨著速度增大，反電動勢隨之增大，則金屬炮彈的電流越來越小，加速度越來

越小，直到最后電流為零，此時速度達到最大值。所以運動過程中，加速度越來越小，炮彈的出射速度有最

大值。錯誤；故選人。

能力提刊

21.如圖所示,兩根無限長通電直導線水平且平行放置,分別通有電流為4和4,且I】=2/2?一無限長光滑

絕緣桿垂直于兩導線水平放置,三者位于同一高度，一帶正電的小球尸穿在絕緣桿上，小球P從靠近

a的地方以某一速度向右運動，小球受到的洛倫茲力設為F。已知導線及桿始終固定不動，通有電流

/的無限長直導線在其周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應強度口=紅，其中k為常量，度為到長直導線的距離。

r

貝N)

11

一…0...............■=0==

bap

A.兩導線之間某位置的磁感應強度為零B.小球沿桿方向做減速運動

C.尸先減小后增大再減小D.F先垂直紙面向里后垂直紙面向外

【答案】CD

【詳解】4.由安培定則可知，b右側的磁場方向向上；a左側的磁場的方向也向上，所以Q、b之間的磁場的

方向向上，不可能為0,故4錯誤；

B.由安培定則可知，b右側的磁場方向向上；a右側的磁場的方向向下，所以a右側的磁場的方向在豎直

方向上，則P向右運動的過程中受到的洛倫茲力的方向垂直于紙面，小球沿桿的方向不受力，所以小球將

做勻速直線運動，故8錯誤；

CD.由于=24,且有電流/的無限長直導線在其周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應強度3=旦，設a與b之間

r

的距離為"則由3=也可知在a的右側距離a為乙處的合磁感應強度為0,根據(jù)矢量合成的特點可知，該

r

點左側的磁感應強度的方向豎直向下，該點右側的磁感應強度的方向豎直向上，根據(jù)左手定則可知，在Q的

右側距離a為￡右側的洛倫茲力的方向垂直于紙面向外，而在a的右側距離a為￡左側的洛倫茲力的方向

垂直于紙面向里；結合公式呂=紅與矢量合成的特點可知，從a到a的右側距離a為L處的過程中磁感應

r

強度逐漸減小，而a的右側距離a為L處的右側磁感應強度先增大后減小，所以小球從靠近a的地方以某

一速度向右運動的過程中受到的洛倫茲力F先減小，然后增大，最后又逐漸減小，故CD正確。

故選CD。

22.如圖所示，兩相同半徑、彼此絕緣的金屬圓環(huán)相切于A、C兩點，AC連線水平,其中一圓環(huán)固定在豎

直平面，另一圓環(huán)位于水平面，兩圓環(huán)圓心重合于O點，水平圓環(huán)可繞4。連線自由轉動，現(xiàn)在兩環(huán)中

通以大小相同、方向為圖中所示的電流,測得通電瞬間O點處的磁感應強度大小為B，則下列說法正

確的是()

豎直圓環(huán)

/水平圓環(huán)

A.水平圓環(huán)轉動前，任一圓環(huán)中電流在圓心處產(chǎn)生磁感應強度大小為，

B.從左向右看，水平圓環(huán)將順時針轉動

C.兩圓環(huán)平面重合時立即鎖定兩環(huán)，則在圓心。點處的磁感應強度大小為四B

D.兩圓環(huán)平面重合時立即鎖定兩環(huán),一帶負電的小球從環(huán)內O點正上方的某點處由靜止釋放后，小

球下落過程將向右偏

【答案】BC

【詳解】由題知，測得通電瞬間。點處的磁感應強度大小為則在水平圓環(huán)轉動前，設任一圓環(huán)中電

流在圓心處產(chǎn)生磁感應強度為B',則由幾何關系知+02=R2解得B，=舍臺，4錯誤；

B.根據(jù)同向電流互相吸引可知，當兩環(huán)平衡時，兩環(huán)在同一平面內平行且電流方向相同，故從左向右看，

水平圓環(huán)將順時針轉動，B正確；

C.任一圓環(huán)中電流在圓心處產(chǎn)生磁感應強度為亨B,則兩圓環(huán)平面重合時立即鎖定兩環(huán)，則在圓心O

點處的磁感應強度大小為，。正確；

D.兩圓環(huán)平面重合時立即鎖定兩環(huán)，產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向里，由左手定則知，帶負電的小球從環(huán)內O

點正上方的某點處由靜止釋放后，小球下落過程將向左偏，。錯誤；故選BC。

23.如圖甲，某科技小組要探究長直導線周圍磁場分布情況,將長直導線沿南北方向水平放置,在導線正

下方、與導線距離為r的P處放置一枚可自由轉動的小磁針。當導線中通以恒定電流后，小磁針N極

向紙外偏轉,測得小磁針靜止時N極偏離南北方向的角度。，其正切值tan。與-的關系圖像如圖乙

r

所示。已知實驗所在處地磁場水平分量大小恒為場,則下列判斷正確的是（）

A.導線中的電流方向由北向南

B.電流在P處產(chǎn)生的磁場方向就是小磁針靜止時N極所指的方向

C.電流在導線正下方0處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為乎場

D.導線正下方0處磁場的磁感應強度大小為早場

【答案】

【詳解】小磁針N極向紙外偏轉，表明電流產(chǎn)生的磁場在小磁針位置的方向向東，根據(jù)安培定則可知，

導線中的電流方向由北向南，故4正確；

B.電流在P處產(chǎn)生的磁場與地磁場水平分量的合磁場方向就是小磁針靜止時N極所指的方向，故B錯

、口

沃；

CD.令通電導線在P處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度為場，根據(jù)磁場的疊加原理有Bi=Botan夕根據(jù)圖乙可

知，當T=Q時有tan0=解得8=根據(jù)矢量合成，導線正下方,0處磁場的磁感應強度大小為

B=jBf+身=故。錯誤，。正確。故選力D。

O

24.如圖是特高壓輸電線路上使用的六分裂阻尼間隔棒簡化圖。間隔棒將六根相同平行長直導線分別固

定在正六邊形的頂點a、b、c、d、e、/上，O為正六邊形的中心。已知通電長直導線周圍的磁感應強

度B大小與電流/、距離T的關系式為B=匣（式中k為常量）。設a、b間距為L,當六根導線通有等

r

大同向電流時，其中a處導線對b處導線的安培力大小為F,則（）

A.a處導線在。點產(chǎn)生的磁感應強度大小為學

B.六根導線在。點產(chǎn)生的磁感應強度大小為牛

C.a處導線所受安培力方向沿aO指向。點

D.a處導線對d處導線的安培力大小為務

【答案】ACD

【詳解】A.根據(jù)幾何關系可知，a、。間距為L,則a處導線在O點產(chǎn)生的磁感應強度大小為30。=單故

A正確；

B.根據(jù)右手螺旋定則結合對稱性可知，a、d兩處導線在。點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等，方向相反；6、

e兩處導線在。點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等，方向相反；c、/兩處導線在。點產(chǎn)生的磁感應強度大小相

等，方向相反；則六根導線在。點產(chǎn)生的磁感應強度大小為0,故B錯誤；

C.根據(jù)方向相同的兩根直線電流之間的安培力為吸引力，結合對稱性可知，b、/兩處導線對a處導線的

安培力合力方向沿aO指向。點；c、e兩處導線對a處導線的安培力合力方向沿aO指向。點；d處導線

???

對a處導線的安培力方向沿aO指向。點;故a處導線所受安培力方向沿aO指向。點，故。正確；

D.根據(jù)幾何關系可知,a、d間距為2L,則a處導線在d點產(chǎn)生的磁感應強度大小為粵=^rBab可

知a處導線在d點產(chǎn)生的磁感應強度大小等于Q處導線在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小的一半，則Q處導線

對d處導線的安培力大小為個，故D正確。故選人⑵。

25.如圖所示，邊長為乙的均勻正三角形導線框abc置于水平桌面上,勻強磁場磁感應強度大小