高考物理总复习第九章磁场核心素养提升练二十五9.1磁场及其
对电流的作用（含解析）新人教版
(45分钟 100分)
(20分钟 50分)
一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，1～4题为单选题，5题为多选题) 1.磁铁的磁性变弱，需要充磁。充磁的方式有两种，图甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是(充磁时应使外加磁场与磁铁的磁场方向相同) ( )
A.a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极 B.a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极 C.a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极 D.a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极
【解析】选B。甲图中，因磁铁在螺线管的内部，应使螺线管内磁感线方向从右向左(左端是N极，右端是S极)，由安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；乙图中，同理可知，右端是螺线管N极，左端是S极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，B选项正确。
2.一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁铁静止时弹簧的伸长量为x0，将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在a、b、c位置时，弹簧的伸长量分别为xa、xb、xc，已知a、b、c三点的连线与斜面平行，且b点在条形磁铁的正中央。则下列正确的是 ( )
A.x0=xa=xb=xc
B.x0>xa>xb>xc
C.xa>x0=xb>xc D.xa>xb>xc>x0
【解析】选C。由于条形磁铁的磁感线在外部是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在a处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示，由左手定则可判断导线在a点受斜向右下方的安培力Fa，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力Fa′的方向是斜向左上方，Fa′有沿斜面向下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量增大；同理可知导线在b点时弹簧的伸长量不变；同理可知导线在c点时弹簧的伸长量减小，则xa>x0=xb>xc，C正确。
3.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡。由此可知
( )
A.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为
B.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为
C.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
D.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
【解析】选B。因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以开始时安培力竖直向下，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里。电流反向前，有m1g=m2g+m3g+NBIL，其中m3为线圈
质量。电流反向后，有m1g=m2g+m3g+mg-NBIL。两式联立可得B=，故选B。
4.(2024·武汉模拟)如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方
向所夹的锐角为45°。将一个金属圆环ab置于磁场中，圆环的圆心为点O，半径为r，两条半径Oa和Ob相互垂直，且Oa沿水平方向。当圆环中通以电流I时，圆环受到的安培力大小为
( )
A.BIr B.πBIr
D.2BIr
C.BIr
【解析】选A。圆环受到的安培力大小等效为ab连线的长度电流受到的安培力，ab连线的长度为
r，则F=BI·
r=
BIr，选项A正确。
5.三根在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法中正确的是
( )
A.B1=B2 C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里 D.a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里 【解析】选A、C。a、b、c三处的磁感应强度是三根导线所产生的磁感应强度的叠加。根据安培定则可判断出左、右两根导线在a处的磁场方向相反，因为距离相等，所以磁感应强度大小相等，所以左、右两根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度等于下面导线在该处产生的磁感应强度，所以a处的磁感应强度方向垂直于纸面向外。同理可知b处的磁感应强度等于右面的导线在该处产生的磁感应强度，所以b处的磁感应强度方向也垂直于纸面向外，三根导线在c处产生的磁场方向均是垂直于纸面向里，所以合磁感应强度方向垂直于纸面向里，所以B1=B2 (多选)如图所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c 是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、l和3l。关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是 ( ) A.a处的磁感应强度大小比c处的大 B.b、c两处的磁感应强度大小相等 C.a、c两处的磁感应强度方向相同 D.b处的磁感应强度为零 【解析】选A、D。对于通电直导线产生的磁场，根据其产生磁场的特点及安培定则，可知两导线在b处产生的磁场等大反向，合磁感应强度为零，B错误，D正确；两导线在a、c处产生的磁感应强度都是同向叠加的，但方向相反，C错误；由于a离导线近，a处的磁感应强度比c处的大，A正确。 二、计算题(本题共15分，需写出规范的解题步骤) 6.(2024·梅州模拟)如图所示，质量为60 g的铜棒长为a=20 cm，棒的两端与长为L=30 cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中。当棒中通过恒定电流I后，铜棒向上摆动，最大偏角θ=60°，g取 10 m/s，求： 2 (1)铜棒中电流I的大小。 (2)铜棒在摆动过程中的最大速率。 【解析】(1)铜棒上摆的过程，根据动能定理得： FBLsin 60°-mgL(1-cos 60°)=0， 又因为安培力为FB=BIa 代入解得：I=2 A。 (2)由题意，铜棒向上摆动的最大偏角θ=60°，根据对称性可知，偏角是30°时是其平衡位置，则有：mg=FBcot 30°= FB，当铜棒偏角是30°时，速度最大，动能最大，由动能定理 可得：m=FBLsin 30°-mgL(1-cos 30°) 代入解得最大速度为vm=0.96 m/s。 答案：(1)2 A (2)0.96 m/s (25分钟 50分) 7.(7分)(2024·珠海模拟)如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P。当P中通以方向垂直纸面向外的电流时 ( )
高考物理总复习第九章磁场核心素养提升练二十五9.1磁场及其对电流的作用(含解析)新人教版
