高考物理专题考点最新模拟题精练专题26 磁场描述与安培力解析版.docx
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高考物理专题考点最新模拟题精练专题26磁场描述与安培力解析版
2015—2020年六年高考物理分类解析
专题26、磁场描述与安培力
一．2020年高考题
1．（2020高考北京卷）如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。
现驱动圆盘绕中心轴高速旋转，小磁针发生偏转。
下列说法正确的是
A．偏转原因是圆盘周围存在电场
B．偏转原因是圆盘周围产生了磁场
C．仅改变圆盘的转动方向，偏转方向不变
D．仅改变圆盘所带电荷的电性，偏转方向不变
【参考答案】B
【命题意图】本题考查电流产生磁场及其相关知识点。
【解题思路】带负电的圆盘高速旋转，相当于一个环形电流，环形电流产生磁场，所以小磁针偏转原因是圆盘周围产生了磁场，选项B正确A错误；仅改变圆盘转动方向，磁场方向变化，小磁针偏转方向变化，选项C错误；仅改变圆盘所带电荷的电性，磁场方向变化，小磁针偏转方向变化，选项D错误。
2．（2020年7月浙江选考）特高压直流输电是国家重点能源工程。
如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流
和
，
。
a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。
不考虑地磁场的影响，则（）
A．b点处的磁感应强度大小为0
B．d点处的磁感应强度大小为0
C．a点处的磁感应强度方向竖直向下
D．c点处的磁感应强度方向竖直向下
【参考答案】C
【名师解析】根据题述，由于
，b点处的磁感应强度大小不为0，d点处的磁感应强度大小不为0，选项AB错误；由安培定则和磁场叠加原理可知a点处的磁感应强度方向竖直向下，c点处的磁感应强度方向竖直向上，选项C正确D错误。
二．2019年高考题
1.（2019年4月浙江选考）在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流的关系图象正确的是
A.
B.
C.
D.
【参考答案】A
【名师解析】
当导线的方向与磁场方向垂直时所受的安培力F=BIL，则描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是A；故选A.
2．（2019全国理综I卷17）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为
A．2FB．1.5FC．0.5FD．0
【参考答案】B
【命题意图】本题考查并联电路、安培力及其相关知识点。
【解题思路】由于由三根相同导体棒组成，MN接在直流电源两端，根据并联电路规律，导体棒ML和LN中电流是导体棒MN中电流的1/2，导体棒MN所受安培力为F，则导体棒ML和LN受到的等效安培力的合力等于0.5F，所以线框受到的安培力大小为1.5F，选项B正确。
【易错提醒】解答此题常见错误主要有：
一是认为闭合线框所受安培力为零，导致错选D；二是认为导体棒ML和LN中电流等于导体棒MN中电流，所受安培力相等，导致错选A；三是导体棒ML和LN中电流是导体棒MN中电流的1/2，方向相反，二者所受安培力方向相反，导致错选C。
3．（2019高考江苏卷物理7）如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等．矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是（）
（A）均向左
（B）均向右
（C）a的向左，b的向右
（D）a的向右，b的向左
【参考答案】CD
【名师解析】要使位于两条导线的正中间的矩形线框在a、b产生的磁场作用下静止，在矩形线框与导线平行的两侧边所受安培力方向必须相反。
若a、b的电流方向相同，则矩形线框与导线平行的两侧边处磁场方向相反，而两侧边电流方向相反，由左手定则可判断出两侧边所受安培力方向相同，不可能在a、b产生的磁场作用下静止．选项AB错误；若a、b的电流方向相反，则矩形线框与导线平行的两侧边处磁场方向相同，而两侧边电流方向相反，由左手定则可判断出两侧边所受安培力方向相反，可以在a、b产生的磁场作用下静止．选项CD正确。
三．2018年高考题
1.（2018海南高考物理）如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，通有电流
的金属细杆水平静止在斜面上。
若电流变为
，磁感应强度大小变为3B，电流和磁场的方向均不变，则金属细杆将（）
A.沿斜面加速上滑B.沿斜面加速下滑
C.沿斜面匀速上滑D.仍静止在斜面上
【参考答案】A
【命题意图】此题考查安培力、受力分析、平衡条件、牛顿运动定律及其相关的知识点。
【解题思路】根据左手定则，电流为I的金属细杆所受的安培力平行斜面向上。
设斜面倾角为θ，金属细杆水平静止在斜面上，由平衡条件可知BIL=mgsinθ。
若电流变为
，磁感应强度大小变为3B，电流和磁场的方向均不变，金属细杆所受的安培力变为3B×0.5IL=1.5BIL，大于金属杆重力沿斜面向下的分力mgsinθ，根据牛顿第二运动定律，金属细杆将沿斜面加速上滑，选项A正确。
2.（2018年4月浙江选考）处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO’转动，当线框中通以电流Ⅰ时，如图所示，此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是（）
A.
B.
C.
D.
【参考答案】D
【名师解析】根据左手定则可知左侧边受到安培力竖直向上，右侧边受到的安培力竖直向下，故D正确。
3.（2018年4月浙江选考）在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示。
有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：
用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a；
在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；
在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为
由此可确定金属管线
A.平行于EF，深度为L/2B.平行于EF，深度为L
C.垂直于EF，深度为L/2D.平行于EF，深度为L
【参考答案】A
【名师解析】用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a，说明a点离电流最近；找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF，故说明这些点均离电流最近，电流应该是平行直线EF；画出左侧视图，如图所示：
b、c间距为L，且磁场方向与地面夹角为
，故深度为L/2，选项A正确，BCD错误；
4.（2018年11月浙江选考物理）电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。
两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。
当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。
下列说法正确的是（）
A.当天平示数为负时，两线圈电流方向相同
B.当天平示数为正时，两线圈电流方向相同
C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力
【参考答案】A
【名师解析】当天平示数为负时，指针向下偏转，两线圈靠近，根据同向电流相吸，反向电流相斥，可知两线圈电流方向相同，选项A正确B错误；两线圈之间的作用力为作用力和反作用力，线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力，选项C错误；线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力是磁场力，而托盘对线圈Ⅱ的作用力是弹力，二者性质不同，不是一对相互作用力，选项D错误；
四．2017年高考题
1.（2017·全国理综I卷·19）如图，三根相互平行的固定长直导线L1，L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中相同，与L3中的相反，下列说法正确的是
A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在的平面垂直
B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在的平面垂直
C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场力大小之比为1∶1∶
D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场力大小之比为
∶
∶1
【参考答案】.BC
【命题意图】本题考查安培定则、左手定则、磁场叠加、安培力及其相关的知识点。
【解题思路】由安培定则可判断出电流L2在L1处产生的磁场方向垂直L1和L2的连线竖直向上，电流L3在L1处产生的磁场方向垂直L1和L3的连线指向右下，根据磁场叠加原理，L3和L2在L1处产生的合磁场方向在图中等边三角形角L1的平分线上，根据左手定则可判断出L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在的平面平行指向右下，选项A错误；由安培定则可判断出电流L2在L3处产生的磁场方向垂直L3和L2的连线指向右上，电流L1在L3处产生的磁场方向垂直L1和L3的连线指向右下，根据磁场叠加原理，L1和L2在L3处产生的合磁场方向在图中水平向右，根据左手定则可判断出L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在的平面垂直，选项B正确；设一根导线中的电流I在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为B，根据磁场叠加原理，L3和L2在L1处产生的合磁场大小为B，L3和L1在L2处产生的合磁场大小为B，L1和L2在L3处产生的合磁场大小为
B，由安培力公式可知，L1、L2和L3单位长度所受的磁场力大小与该处的磁感应强度成正比，所以L1、L2和L3单位长度所受的磁场力大小之比为1∶1∶
，选项C正确D错误。
2.（2017浙江卷）如图所示，两平行直导线
和
竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内.则
A.b点的磁感应强度为零
B.
导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
C.
导线受到的安培力方向向右
D.同时改变了导线的电流方向，
导线受到的安培力方向不变
【参考答案】：
D
【名师解析】：
由右手螺旋定则可知.cdJ导线和ef导线在b处产生的磁场方向都垂直纸面向外.所以由矢量合成知b处的磁感应强度垂直纸面向外.故A错误:
由右手螺旋定则知ef导线在左侧产生的磁感应强度垂直纸面向外，故B错误:
由左手定则知.cd导线受到的安培力方向向左.故C错误:
由题意可知，cd导线所处的位置磁汤方向发生改变，但同时自身电流方向向也发生改变，由左手定则知cd导线所受安培力方向不变.故D正确
【易错剖析】解答此题常见错误主要有四方面：
一是安培定则使用判断磁场方向错误；二是磁场合成没有按照平行四边形定则导致错误；三是利用左手定则判断安培力方向错误；四是运用安培力公式判断L1、L2和L3单位长度所受的磁场力大小之比错误。
3．（2017全国II卷·21）某同学自制的简易电动机示意图如图所示。
矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。
将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。
为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将
A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉
B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉
C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
【参考答案】AD
【名师解析】若将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，当线圈转动到图示位置时，线圈上下两边均受安培力作用而转动，转动一周后再次受到安培力作用而转动，选项A正确；若左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，当线圈转动到图示位置时，线圈上下两边均受安培力作用而转动，转动半周后线圈上下两边受到相反的安培力作用而使其停止转动，选项B错误；若将左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉转动，电路不能接通，线圈不能转动，选项C错误；若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，当线圈转动到图示位置时，线圈上下两边均受安培力作用而转动，转动半周后电路不能接通，转动一周后再次受到安培力作用而转动，选项D正确。
4．（2017江苏物理）如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（）
（A）1:
1（B）1:
2（C）1:
4（D）4:
1
【参考答案】A
【名师解析】根据磁通量的定义，当B垂直于S时，穿过线圈的磁通量为Ф=BS，其中S为有磁感线穿过区域的面积，所以图中a、b两线圈的磁通量相等，所以A正确；BCD错误。
5.（2017全国卷Ⅲ）如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零.如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为
A．0B．
C．
D．2B0
【参考答案】：
C
【名师解析】：
如图1所示，P、Q中电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系有
，如果让P中的电流反向、其他条件不变，如图2所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小为
，故选C.
五．2016年高考题
1.（2016北京高考理综）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：
“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。
”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。
结合上述材料，下列说法不正确的是
A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
【参考答案】C
【名师解析】
根据题意可得，地理南北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，A正确；地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理南极附近，B正确；由于地磁场磁场方向沿磁感线切线方向，故只有赤道处才与地面平行，C错误；在赤道处磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到的洛伦兹力作用，D正确；
考点：
考查了地磁场
2．（2016高考海南物理）如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。
俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面）磁场方向如图中箭头所示，在图（b）中
A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
【参考答案】BC
【名师解析】由左手定则，可判断出当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，选项B正确A错误。
当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，选项C正确D错误。
六．2015年高考题
1．（2015·全国新课标II·18）指南针是我国古代四大发明之一。
关于指南针，下列说明正确的是（）
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
【参考答案】BC
【名师解析】指南针是一个磁体，它有两个磁极，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B正确；当附近的铁块磁化，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线时，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D错误。
2．（2015·江苏）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）
【参考答案】A
【名师解析】图A中线框所受安培力最大，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是图A。
.
3.（2015·重庆）（15分）音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机。
题7图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为
，匝数为
，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为
，区域外的磁场忽略不计。
线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等。
某时刻线圈中电流从P流向Ｑ，大小为
．
（１）求此时线圈所受安培力的大小和方向。
（２）若此时线圈水平向右运动的速度大小为
，求安培力的功率．
【名师解析】.（15分）
（1）所受安培力的有效长度等于nL，由安培力公式可得线圈所受安培力的大小：
F=nBIL
由左手定则判断出安培力方向：
水平向右。
（2）安培力的功率：
P=Fv=nBILv。
4.（2015·浙江）小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。
线圈的水平边长L=0.1m，竖直边长H=0.3m，匝数为
。
线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0=1.0T，方向垂直线圈平面向里。
线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I。
挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。
（重力加速度取g=10m/s2）
（1）为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数
至少为多少
（2）进一步探究电磁感应现象，另选
匝、形状相同的线圈，总电阻
，不接外电流，两臂平衡，如图2所示，保持
不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d=0.1m。
当挂盘中放质量为0.01kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率
。
【名师解析】
（1）线圈受到安培力F=N1B0IL，
天平平衡，mg=N1B0IL，
代入数据解得：
N1=25匝。
（2）由法拉第电磁感应定律得E=N2
，
△Φ=△B·S=△B·Ld,
由闭合电路欧姆定律得：
I’=E/R，
线圈受到的安培力：
F’=N2B0I’L，
天平平衡，m’g=F’，
联立解得：
=
，
代入数据解得：
=0.1T/s.
5、（12分）（2015·全国理综I·24）如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。
金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω。
已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm。
重力加速度大小取10m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。
【命题意图】本题主要考查安培力、闭合电路欧姆定律、胡克定律、物体平衡及其相关知识点，意在考查考生运用相关知识解决实际问题的能力。
【名师解析】（12分）
有题意得，开关闭合后，电流方向b指向a，由左手定则可知，金属棒所受安培力方向竖直向下。
开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为△l1=0.5cm,由胡克定律和平衡条件得：
2k△l1=mg……
开关闭合后：
F=IBL……
两弹簧各自再伸长为△l2=0.3cm,由胡克定律和平衡条件得：
2k（△l1+△l2）=mg+F……
由欧姆定律得
E=IR……
解得：
m=0.01kg……
（方向正确2分，
到
各2分）
【技巧点拨】由于题述只给出了两弹簧的伸长量改变了0.3cm，所以解答时首先要判断安培力方向，进而得出两弹簧的伸长量是增大了还是减小了，在运用平衡条件列出相关方程解答。
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