专题24 磁场-备战2025年高中学业水平合格考物理真题分类汇编（全国通用）

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考点01：磁现象和磁场
1．（22-23高二上·上海浦东新·期末）发现电流周围存在磁场的科学家是（ ）
A．库仑B．密立根C．奥斯特D．法拉第
【答案】C
【详解】奥斯特观察到通电导线旁的小磁针发生偏转，从而证明了电流周围存在磁场。
故选C。
2．（2021高二上·吉林·学业考试）如图所示，一根导线平行放置于小磁针的正上方，通电后发现小磁针转动了，当小磁针重新静止时其N极的指向为（ ）
A．垂直纸面向外B．垂直纸面向里
C．水平向右D．水平向定
【答案】A
【详解】根据右手螺旋定则，导线下方的磁场方向为垂直纸面向外，小磁针N极指向磁场方向，即N极指向纸面外。
故选A。
3．（2023高二·湖北·学业考试）东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”（如图所示），是我国古代用来指示方向的工具。“司南”能指南北的原因是（ ）
A．月球磁场的作用B．地球磁场的作用
C．司南和月球之间万有引力的作用D．司南和地球之间万有引力的作用
【答案】B
【详解】“司南”能指南北的原因是地磁场的作用，其他因素的影响无关或可忽略。
故选B。
4．（2022高二下·福建·学业考试）如图，一金属圆线圈处于匀强磁场中，当磁感应强度逐渐增大，线圈的磁通量将（ ）
A．逐渐增大B．逐渐减小
C．先增大后减小D．先减小后增大
【答案】A
【详解】根据磁通量表达式
当磁感应强度逐渐增大时，可知线圈的磁通量将逐渐增大。
故选A。
5．（2024高二上·广东·学业考试）如图所示，矩形金属线框S与通有恒定电流的长直导线处在同一平面内。当S沿与导线平行的方向运动时，下列能正确反映穿过S的磁通量Φ随时间t变化的图像是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】线框所在平面与导线产生的磁感线垂直，故矩形金属线框沿与导线平行的方向运动时，线框内的磁通量不发生变化。
故选C。
6．（2023高二下·广东·学业考试）下列各图描述通有稳恒电流的螺线管，其中磁感线分布正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】由安培定则可判断磁感线分布正确的B图。
故选B。
7．（2024高二上·江苏扬州·学业考试）如图所示，匀强磁场方向沿x轴的正方向，且线段，线段，通过面积、、的磁通量分别为、、，则（ ）

A．B．C．D．最大
【答案】A
【详解】根据题意可知，匀强磁场方向沿x轴的正方向，没有磁感线穿过，则有
在垂直磁场方向上的投影面积等于，则有
故选A。
8．（24-25高二上·上海·课后作业）如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧，当闭合开关S后，不计其他磁场的影响，小磁针静止时N极的指向是（ ）
A．向右B．向左
C．向上D．向下
【答案】A
【详解】根据右手螺旋定则可判定，开关闭合后通电螺线管右端为N极，左端为S极．根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，可判定小磁针静止时N极指向右侧。
故选A。
9．（2022高二·湖南·学业考试）如图所示，图中虚线是匀强磁场区的边界，一个闭合线框自左至右穿过该磁场区，线框经过图示的哪个位置时磁通量有增加的趋势（ ）
A．在位置1B．在位置2C．在位置3D．在位置4
【答案】B
【详解】由磁通量的定义知，线框穿过匀强磁场，B不变，则当线框处在磁场中的面积增加时，磁通量增加，故在位置2线框进入磁场过程，磁通量有增加趋势，故ACD错误，B正确。
故选B。
10．（2022高二·山东济南·学业考试）下列叙述中符合物理学史实的是（ ）
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应
B．法拉第提出了著名的分子电流假说
C．麦克斯韦证实了电磁波的存在
D．法拉第测出电磁波与光的传播速度相同
【答案】A
【详解】A．奥斯特在实验中观察到电流的周围存在磁场，发现了电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故A正确；
B．安培提出了著名的分子电流假说，故B错误；
CD．赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同，故CD错误。
故选A。
11．（2022高二·山东济南·学业考试）一个面积为S的线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴转动，当线圈转到线圈平面和磁场垂直时，如图所示，穿过该线圈的磁通量是（ ）
A．0B．C．D．BS
【答案】D
【详解】当线圈转到线圈平面和磁场垂直时，根据磁通量的定义可知有
故选D。
12．（2024高二上·辽宁·学业考试）我国是最早发现磁现象、应用磁现象的国家之一。下列不属于磁现象的是（ ）
A．磁体对周围通电导线产生作用力B．两个静止带电体之间存在相互作用力
C．两条平行通电导线之间存在相互作用力D．物理学家奥斯特发现通电导线使小磁针偏转
【答案】B
【详解】A．磁体对周围通电导线产生作用力属于磁现象，不符合题意；
B．两个静止带电体之间存在相互作用力属于静电力，不属于磁现象，符合题意；
C．两条平行通电导线之间存在相互作用力属于磁现象，不符合题意；
D．物理学家奥斯特发现通电导线使小磁针偏转属于磁现象，不符合题意。
故选B。
13．（2023高二上·黑龙江·学业考试）已知小磁针静止时N极的指向为该点磁场方向。图中小磁针的N极（涂黑端为N极）指向正确的是（ ）
A．aB．bC．cD．d
【答案】D
【详解】已知小磁针静止时N极的指向为该点磁场方向，由图可知，a处小磁针的N极向左；b处小磁针的N极向右；c处小磁针的N极向右；d处小磁针的N极向左。
故选D。
14．（2022高二下·新疆·学业考试）下列说法中正确的是（ ）
A．磁场是客观存在的特殊物质B．磁感线不是闭合的曲线
C．磁感线越密的地方磁场越弱D．两条磁感线可能会相交
【答案】A
【详解】A．磁场是客观存在的特殊物质，故A正确；
B．磁感线是闭合的曲线，故B错误；
C．磁感线越密的地方磁场越强，故C错误；
D．两条磁感线不会相交，故D错误。
故选A。
15．（2024高二·山西·学业考试）安培用“分子电流”假说说明了物质具有磁性的原因，下列关于甲、乙铁棒说法正确的是（ ）

A．甲棒、乙棒均已磁化B．甲棒、乙棒均未磁化
C．甲棒未磁化，乙棒已磁化D．甲棒已磁化，乙棒未磁化
【答案】C
【详解】甲棒中“分子电流”排列杂乱无章，则甲棒未磁化，乙棒中“分子电流”排列整齐，则乙棒已磁化。
故选C。
16．（2024高二·山西·学业考试）如图，线圈平面与水平方向夹角，磁感线方向水平向右，线圈平面面积，匀强磁场磁感应强度。现将线圈以为轴按图中所示方向旋转至水平方向，则穿过线圈的磁通量的变化量为（ ）

A．B．C．D．
【答案】A
【详解】将线圈以为轴按图中所示方向旋转至水平方向，则穿过线圈的磁通量的变化量为
故选A。
17．（2024高二·重庆·学业考试）三根无限长的通电直导线a、b、c均垂直纸面固定。A、B图中，O点为ac连线上的某一点；C、D图中，O点为内某一点。则其中O点的磁感应强度可能为零的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】A．根据右手螺旋定则分析如图
O点的磁感应强度不可能为零，故A错误；
B．根据右手螺旋定则分析如图
O点的磁感应强度不可能为零，故B错误；
C．根据右手螺旋定则分析如图
O点的磁感应强度不可能为零，故C错误；
D．根据右手螺旋定则分析如图
O点的磁感应强度可能为零，故D正确。
故选D。
18．（2023高二上·河北·学业考试）如图所示，某同学在通电螺线管的附近与内部画出了a、b、c、d四个小磁针，其中小磁针b在螺线管内部。四个小磁针N极（黑色一端）指向对的的是（ ）
A．小磁针aB．小磁针bC．小磁针cD．小磁针d
【答案】D
【详解】根据安培定则可知通电螺线管N极在右端，因此右侧磁场方向水平向右，小磁针c位置不对；上方磁场方向水平向左，所以小磁针d位置正确；左侧水平向右，a位置不对；内部水平向右，b位置不对。
故选D。
19．（2023高二上·河北·学业考试）沿南北方向固定一水平直导线，在其正上方、正下方分别放置甲、乙小磁针，小磁针静止时的指向如图所示，不考虑小磁针之间的互相作用力。当给直导线通以由南向北的恒定电流时，下列说法对的的是（ ）
A．小磁针甲不偏转B．小磁针乙不偏转
C．小磁针甲的N极向纸面外偏转D．小磁针乙的N极向纸面外偏转
【答案】C
【详解】由右手螺旋定则，通电导线在乙处的磁场方向，垂直纸面向里，在甲处的磁场方向，垂直纸面向外，则小磁针甲的N极向纸面外偏转，小磁针乙的N极向纸面里偏转。
故选C。
20．（2024高二下·广东·学业考试）如图所示，水平放置着一根通电直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c和d是以通电直导线为圆心的同一圆周上的四个点。已知通电直导线产生磁场的磁感应强度在同一圆周上各点大小相等。再添加一个竖直向下的匀强磁场，则在这四个点中合磁场的磁感应强度最大的点是（ ）
A．aB．bC．cD．d
【答案】A
【详解】根据右手螺旋定则可知，通电直导线产生的磁场方向为逆时针方向，如图所示
根据磁感应强度叠加原则可知合磁场的磁感应强度最大的点是a。
故选A。
21．（2022高三·辽宁·学业考试）如图所示，在直角三角形ACD的A点和D点分别固定一电流方向垂直纸面向外和垂直纸面向里的无限长的直导线，其电流大小分别为IA和ID，且IA=4ID，∠DAC=30°，∠ADC=90°。已知通电长直导线在空间某点的磁感应强度大小，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流。将一小磁针放在C点，则小磁针N极指向为（ ）
A．正东方向B．正北方向C．东偏北30°方向D．东偏南30方向
【答案】A
【详解】设C、D间的距离为r，A点处的通电长直导线、D点处的通电长直导线在C点产生磁场的磁感应强度大小分别为
又
解得
如图所示，C处合磁感应强度方向沿DC方向，故小磁针N极指向正东方向，A正确。
故选A。
22．（2022高二上·广西·学业考试）如图所示，竖直长直导线通以恒定电流I，闭合线圈abcd与直导线在同一平面内，导致圈内磁通量发生变化的线圈运动是（ ）
A．水平向右平移B．竖直向下平移
C．竖直向上平移D．以竖直长直导线为轴转动
【答案】A
【详解】A．竖直长直导线通以恒定电流I，会以导线为中心形成环形磁场，离导线越远，磁感应强度越小，若水平向右平移，磁通量变小，故A正确；
BC．由上述分析可知，若线圈竖直向上或向下平移，磁感应强度不变，磁通量大小也不变，故BC错误；
D．由上述分析可知，若以竖直长直导线为轴转动，磁感应强度不变，磁通量大小也不变，故D错误。
故选A。
23．（2022高二上·广东佛山·学业考试）特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两条平行导线、，其中a、b点连线与两导线垂直，O点为连线中点，导线长度看作无限长、忽略地磁场，两根导线通有同向的电流，大小分别为、，则（ ）
A．与相互排斥B．O点的磁感应强度方向与电流方向相同
C．若，则O点处的磁感应强度大小为零D．若，则两导线所受安培力大小不相等
【答案】C
【详解】A．两通电导线电流方向相同，存在相互吸引的作用力，故A错误。
BC．根据安培定则可知，I1、I2产生的磁场在O处的磁感应强度方向相反且与电流方向垂直，若I1=I2，根据场强合成可知，O点处的磁感应强度大小为零，故B错误，C正确；
D．两导线间相互作用的安培力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D错误。
故选C。
24．（2020高二上·山东·学业考试）如图所示，三根长直通电导线中的电流大小相同，通过b、d导线的电流方向垂直纸面向里，通过c导线的电流方向垂直纸面向外，a点为b、d两点连线的中点，ac垂直bd，且ab=ad=ac，则c导线受到的安培力方向（ ）
A．由a指向cB．由c指向aC．由a指向bD．由a指向d
【答案】A
【详解】根据安培定则知，b导线在c点产生的磁场方向沿dc方向，d导线在c点产生的磁场方向沿cb方向。合磁场方向水平向左，根据左手定则可知c导线受到的合力竖直向下。故A正确，BCD错误。
故选A。
25．（2023高二下·广东·学业考试）图是电磁式充气泵的结构示意图。当电流从电磁铁的线圈a端流入时，小磁铁被吸引而向下运动，实现充气，则此时（ ）
A．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是N极
B．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是S极
C．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是N极
D．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是S极
【答案】C
【详解】当电流从电磁铁的接线柱a流入时，从上向下看，电流时顺时针方向，由右手螺旋定则可得，电磁铁下端为N极，上端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可得，小磁铁被吸引向下运动，所以小磁铁下端为N极。
故选C。
26．（2023高二上·浙江·学业考试）如图所示，小磁针的指向不正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】A．根据安培定则可知，通电螺线管的左侧相当于条形磁体的N极，而在磁体内部，磁场由S极指向N极，因此当小磁针置于螺线管内部时，小磁针N极将指向通电螺旋管左侧，故A正确，不符合题意；
B．地理上的南极为地磁的北极，而地理上的北极为地磁的南极，则地磁线从南极出，北极进，因此小磁针N极与磁场线的方向相同，故B正确，不符合题意；
C．通电导线周围产生的磁场为环形磁场，而根据安培定则可知，通电导线右侧磁场方向向下，若将小磁针置于导线右侧，则N极应指向磁场的方向，即竖直向下，故C错误，符合题意；
D．蹄型磁体中间磁场方向由N极指向S极，则小磁针N极所指的方向即为磁场的方向，故D正确，不符合题意。
故选C。
27．（2024高三·河北·学业考试）在赤道上方沿南北方向和东西方向相隔一定高度垂直放置两根水平直导线，如图所示，两导线上正对的位置为E、F（E点在上），在E、F连线中点放置一小磁针。导线中通图示方向电流，两电流大小相等，稳定后小磁针的N极指向偏转了37°，，则每根导线在小磁针位置产生的磁感应强度与该处地磁场的磁感应强度的大小之比为（ ）
A．4：1B．3：1C．2：1D．4：3
【答案】B
【分析】考查通电直导线产生的磁场与地磁场的叠加，检测考生应用数学处理物理问题的能力。
【详解】设导线在小磁针处产生的磁场的磁感应强度大小为B，地磁场的磁感应强度大小为，方向由南向北，由右手螺旋定则可知，上方导线在小磁针处产生的磁场由南指向北，下方导线在小磁针处产生的磁场由西指向东，根据矢量合成原理可知EF中点处的磁场方向为北偏东37°，如图所示，则有
解得
故选B。
28．（多选）（2020高三下·山东·学业考试）已知电流大小为I的长直导线在离长直导线r距离处产生磁场的磁感应强度大小B=k(k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线的电流大小)。如图所示，在一半径为R的圆形区域内的圆心O处放置一电流大小为I的长直导线a，导线电流方向垂直纸面向外，纸面内圆心O点右侧2R处有另一长直导线b，电流大小也为I、方向如图所示，N为圆心O到导线b距离的中点，其中导线a在N点产生磁场的磁感应强度大小为B0。下列说法正确的是（ ）
A．导线b产生的磁场穿过该圆形区域的磁通量为零
B．导线b在N点产生的磁场的磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向外
C．导线b在圆心O点产生的磁场的磁感应强度大小为2B0、方向垂直纸面向外
D．导线a和导线b在N点产生磁场的合磁感应强度大小为2B0
【答案】BD
【详解】A．导线b产生的磁场在该圆形区域的方向为垂直纸面向外，故穿过该圆形区域的磁通量不为零，故A错误；
B．根据题意可知，导线b在N点产生磁场的磁感应强度大小等于导线a在N点产生磁场的磁感应强度大小，又由安培定则可知该磁场方向垂直该圆形区域向外，B项正确；
C．由长直导线产生磁场的磁感应强度公式，可知导线b在圆心O点产生磁场的磁感应强度大小为，故C错误；
D．导线a和导线b分别在N点产生磁场的磁感应强度大小均为，但导线a在N点产生的磁场的方向向上，导线b在N点产生的磁场的方向垂直纸面向外，合磁场的磁感应强度大小为，故D正确。
故选BD。
29．（多选）（2021高三·湖南·学业考试）如图所示，两根通电长直导线A、B垂直于纸面固定放置，二者之间的连线水平，电流均垂直于纸面向里，导线A中电流是导线B中电流的2倍，此时导线A受到的磁场作用力大小为F，而在导线A、B的正中间再放置一根与导线A、B平行共面的通电长直导C线后，导线A受到的磁场作用力大小变为2F（方向或左或右），则导线B受到的磁场作用力大小和方向可能为（通电直导线产生的磁场大小和到导线的垂直距离有关，距离相等，大小相等）（ ）
A．大小为，方向水平向右B．大小为，方向水平向左
C．大小为，方向水平向右D．大小为，方向水平向左
【答案】BC
【详解】AB．放入导线C后，如果导线A受到的作用力方向向右，则导线C对A的作用力大小为F，方向向右，所以C中电流方向与导线A中电流同向；对导线B，根据力的作用是相互的，所以A对B的作用力大小为F，方向向左，C对B的作用力大小为，方向向左，所以导线B受到的合力大小为，方向水平向左。A错误，B正确；
CD．放入导线C后，如果导线A受到的作用力方向向左，则导线C对A的作用力大小为3F，方向向左，所以C中电流方向与导线A中电流反向；对导线B，根据力的作用是相互的，所以A对B的作用力大小为F，方向向左，C对B的作用力大小为，方向向右，所以导线B受到的合力大小为，方向水平向右。C正确，D错误。
故选BC。
30．（多选）（2022高三上·湖南湘潭·学业考试）如图，在截面为圆的绝缘弹性长管内表面两相互垂直的直径两端分别固定有四根轻质平行长直导线a、b、c、d，导线中通有大小相等的电流I，电流方向如图所示。每根长直导线单独存在时，在圆心O处产生磁场的磁感应强度大小均为。（k为常量，r为圆心到导线的距离），此时O处的磁感应强度大小为。若只解除导线d的固定，其他条件不变，在弹性长管发生形变后，O处的磁感应强度大小为，则关于和，下列说法正确的是（ ）
A．，方向沿ab方向B．
C．，方向均沿ab方向D．，方向均沿ba方向
【答案】AC
【详解】AB．由安培定则判断四根固定直导线在圆心处产生磁场的磁感应强度为
方向沿方向，A正确，B错误；
CD．若解除导线d的固定，由两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，可知导线d将沿圆的直径cd向上移动，导线d到圆心的距离变大，稳定后，其在处产生磁场的磁感应强度小于，方向仍沿ab方向，此时
故
方向均沿方向，C正确，D错误。
故选AC。
考点02：安培力
1．（2021高二下·广东揭阳·学业考试）长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，导线所受安培力的大小是（ ）
A．BIL·sinB．BIL·csC．0D．BIL
【答案】D
【详解】导线和磁场方向垂直，故导线所受安培力大小为
F=BIL
故选D。
2．（2021高一下·广东·学业考试）在“探究影响通电导体所受磁场力大小的因素”的实验中，某同学设计了如图所示的电路，他在光滑导体棒的左右两侧各安装了力传感器，用以测量安培力的大小和方向。棒的周围存在匀强磁场，闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，安培力变小
B．仅改变导体棒中电流方向，安培力方向不变
C．仅将磁场方向反向，安培力方向不变
D．仅增大磁感应强度，安培力变大
【答案】D
【详解】A．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，使变阻器接入电路的阻值变小，根据闭合电路欧姆定律可知
流过导体棒的电流变大。由安培力表达式可得
易知安培力变大。故A错误；
BC．根据左手定则，当仅改变导体棒中电流方向时或仅将磁场方向反向，安培力方向会随之改变。故BC错误；
D．根据A选项分析可知，仅增大磁感应强度，安培力变大。故D正确。
故选D。
3．（2021高二下·贵州·学业考试）线圈固定在匀强磁场中，其平面与磁场方向、纸面平行。当线圈通有如图所示的电流时，关于边和边所受安培力和的方向，下列判断正确的是（不考虑线圈中电流产生的磁场）（ ）
A．、都垂直于纸面向外
B．、都垂直于纸面向里
C．垂直于纸面向外，垂直于纸面向里
D．垂直于纸面向里，垂直于纸面向外
【答案】C
【详解】根据左手定则可知垂直于纸面向外，垂直于纸面向里，故选C。
4．（2009高二·江苏扬州·学业考试）在下图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】A．由左手定则可知，通电直导线所受安培力的方向竖直向上，A正确；
B．由图可知，磁感应强度B与电流I平行，导线不受安培力，B错误；
C．由左手定则可知，通电直导线所受安培力的方向竖直向下，C错误；
D．由左手定则可知，通电直导线所受安培力的方向垂直纸面向外，D错误。
故选A。
5．（2021高二·贵州·学业考试）匀强磁场中直导线垂直磁场放置，通过的电流均为I，导线的长度和磁场的磁感应强度大小如图中所示。直导线所受安培力最大的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】由图并结合安培力公式可知，B越大、I越大、L越大则安培力越大。
故选D。
6．（2021高二上·天津·学业考试）把一条通电直导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，若导线长为0.5m，电流为4A，磁场的磁感应强度大小为，该导线受到的安培力大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】由公式
得该导线受到的安培力大小为
故选D。
7．（2022高二下·贵州·学业考试）如图所示，用两根轻弹簧把金属杆PN水平悬挂起来，放入方向竖直向下的匀强磁场中使其处于静止状态。当杆中通过由P向N的电流时，在安培力作用下金属杆开始运动的方向是（ ）
A．竖直向上B．竖直向下
C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外
【答案】C
【详解】由左手定则可知，金属杆所受安培力方向为垂直纸面向里，所以金属杆开始运动的方向是垂直纸面向里。
故选C。
8．（2020高二上·贵州·学业考试）某同学在学习了左手定则之后，用三支铅笔来表示磁感应强度、电流和安培力方向之间的关系（笔尖表示方向），下列表示正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】左手定则：磁感线穿过手心，四个手指的方向为电流的方向，则大拇指所指的方向为通电导线受力的方向，通过判断可知B正确。
故选B。
9．（2023高二上·新疆喀什·学业考试）图中各图表示一根放在磁场里的通电直导线，导线与磁场方向垂直，图中已分别标明电流方向．磁场方向和导线受力方向，其中正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】A．根据左手定则可知，A选项中电流受到的安培力竖直向上，故A错误；
B．根据左手定则可知，B选项中电流受到的安培力水平向右，故B正确；
C．根据左手定则可知，C选项中电流受到的安培力垂直电流向上，故C错误；
D．根据左手定则可知，D选项中电流受到的安培力竖直向上，故D错误。
故选B。
10．（2020高二下·贵州·学业考试）竖直面内有一易形变的轻质正方形导线框ABCD，将四角固定在匀强磁场中。当线框中通有如图所示的电流时，其形状变为图中虚线所示，该磁场磁感应强度的方向可能为（ ）
A．平行AB边向上B．平行AB边向下
C．垂直线框平面向里D．垂直线框平面向外
【答案】D
【详解】当线框现状如图中虚线所示时，说明线框所受安培力均由四周指向外，根据左手定则来判断通电导线所受安培力方向：四指指向电流方向，大拇指指向安培力方向，则掌心刚好朝向纸面内，因磁场从掌心穿入，所以该处磁场磁感应强度的方向为垂直线框平面向外，故选D。
11．（2022高三·广东·学业考试）通电闭合直角三角形线框处在水平方向的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里，线框的边水平，线框中电流方向如图所示，那么该线框受到的安培力的合力（ ）
A．方向水平向左B．方向竖直向下
C．方向垂直于斜向上D．为零
【答案】D
【详解】由F=BIL可知，三角形各边安培力的大小与各边长度成正比，另外根据左手定则和力的平行四边形法则可知，任意两条边受到的安培力的合力与第三条边受到的安培力等大反向，故线框受到的总的安培力为零，故ABC错误，D正确。
故选D。
12．（2022高三·广东·学业考试）如图所示，两平行金属导轨所在平面与水平面的夹角，导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源，两导轨间的距离，在导轨所在空间内分布着磁感应强度大小、方向垂直导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒接入电路的电阻，导体棒恰好要滑动。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属导轨电阻不计。（取，，）则棒与导轨的动摩擦因数为（ ）
A．0.15B．0.2C．0.25D．0.4
【答案】C
【详解】根据闭合电路欧姆定律可得
安培力公式联立解得
因为
所以棒有沿导轨下滑的运动趋势，棒受到的静摩擦力方向沿导轨向上，棒受力情况如图所示
导体棒恰好要滑动，静摩擦力等于滑动摩擦力，有
根据受力平衡可得
，
联立可得
故ABD错误C正确。
故选C。
13．（2022高二下·贵州·学业考试）电磁炮的简化模型如图所示，同一水平面内，有两光滑平行导轨，带炮弹的导体棒EF垂直放置在导轨上，整个装置处在方向竖直向上的匀强磁场中。运动过程中EF始终与导轨垂直且接触良好。若磁感应强度的大小为10T，导轨间的距离为0.2m，通过电流为5A时，EF获得推力（安培力）的大小为（ ）
A．3NB．5NC．10ND．20N
【答案】C
【详解】EF获得推力（安培力）的大小为
F=BIL=10×5×0.2N=10N
故选C。
14．（2023高二下·江苏·学业考试）如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使得M、N间海水内电流方向为，此时加一定方向的磁场，可使得M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向右前进，则所加磁场的方向应为（ ）
A．水平向左B．水平向右
C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里
【答案】C
【详解】根据题意可知，舰艇向右前进，则海水受到向左的安培力，由左手定则可知，所加磁场的方向应为垂直纸面向外。
故选C。
15．（2022高二上·浙江·学业考试）一根金属棒用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入从A流向C方向的电流，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是（ ）
A．不改变电流和磁场方向，适当减小磁感应强度
B．不改变电流和磁场方向，适当增大电流
C．改变磁场方向，并适当减小磁感应强度
D．改变电流方向，并适当减小电流
【答案】B
【详解】A．根据左手定则可知，通入AC方向的电流时安培力方向向上，设悬绳张力为F，开始时金属棒受力满足
不改变电流和磁场方向，只减小磁感应强度时，安培力减小，此时悬线张力增大，不可能为零，故A错误；
B．不改变电流和磁场方向，适当增大电流时安培力增大，可能使悬线张力为零，故B正确；
C．改变磁场方向，安培力方向变为向下，悬线上张力一定增大，故C错误；
D．只改变电流方向，金属棒所受安培力方向向下，悬线张力增大，故D错误。
故选B。
16．（2024高三·河北·学业考试）将一粗细均匀、同种材料制成的正三角形导体框ACD放置在粗糙绝缘的水平面上，正三角形的边长为2L，俯视图如图所示，范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直水平面向下。AC边的中点为E，AD边的中点为F，将一水平向右、平行于CD的电流从E点流入，从F点流出，电流大小为I，则（ ）
A．EAF和ECDF受到的安培力的方向相反
B．导体框ACD受到的安培力的大小为
C．EAF和ECDF受到的安培力大小之比为2:1
D．仅将电流流入点稍微向C点移动，导体框ACD受到的安培力大小不变
【答案】C
【详解】A．EAF和ECDF受到的安培力的方向均为垂直于CD指向A，故A错误；
C．根据几何关系和电阻定律可知，EAF和ECDF的电阻之比为1:2，故通过EAF的电流I1和通过ECDF的电流I1之比为
有效长度都为L，故
EAF和ECDF受到的安培力大小之比为2:1，故C正确；
B．正三角形导体框ACD受到的安培力的大小为
故B错误；
D．设电流新的流入点为E′，则E′AF和E′CDF的等效长度仍相等，设为L′，有
导体框ACD受到的安培力为
故D错误。
故选C。
17．（多选）（2023高三·广东·学业考试）如图，用轻质导线将一根硬直金属棒与电源、开关连接成电路，并将金属棒与平行地搁在正方体的上表面，正方体处在匀强磁场中。闭合开关，发现金属棒竖直向上跳起，由此可知，该区域的磁场方向可能是（ ）
A．垂直平面B．垂直平面
C．垂直平面D．垂直平面
【答案】BCD
【详解】金属棒竖直向上跳起则安培力的方向竖直向上，电流方向沿导体棒。根据左手定则可知，安培力方向垂直于电流与磁场方向构成的平面。故磁场垂直平面、垂直平面、垂直平面均有可能，而磁场若垂直平面时，安培力方向不是竖直方向的。
故选BCD。
18．（多选）（2023高三·河北·学业考试）如图所示的框架由材质、横截面积相同的导体abc、ac、adc构成，和均为正三角形，在a、c两点用导线将框架与恒压电源相连接，整个空间存在垂直纸面向外的匀强磁场。已知导体ac所受的安培力大小为，忽略导体间的相互作用。则下列说法正确的是（ ）
A．导体ab和导体bc所受的安培力相同
B．导体ab所受的安培力大小为
C．导体abc所受的安培力大小为
D．整个框架所受的安培力大小为
【答案】BD
【详解】A．导体ab和导体bc中的电流相等，长度相等，则导体ab和导体bc所受的安培力大小相等，又由左手定则可知导体ab和导体bc所受的安培力方向不相同，则导体ab和导体bc所受的安培力不同，A错误；
B．由题意可知导体abc长度为导体ac长度的2倍，根据电阻定律可知其电阻也是导体ac电阻的2倍，由
可知流过导体ac的电流是流过导体abc电流的2倍，由
F=BIL
可知导体ac所受的安培力大小等于导体ab所受安培力的2倍，即导体ab所受的安培力大小为
B正确；
C．根据
F=BIL
可知导体abc所受的安培力大小为
C错误；
D．根据上述原理可知，导体adc所受的安培力大小为
三导体所受安培力方向相同，整个框架所受的安培力大小为
D正确。
故选BD。
19．（多选）（2022高二上·广东惠州·学业考试）媒体报道在6月17日上午，“福建舰”航母在船舶集团有限公司江南造船厂正式下水，该航母采用了舰载机电磁弹射系统，该系统包括电源、强迫储能装置、导轨等，如图所示，假设舰载机可在轨道间无摩擦滑动，电流从一条轨道流入，通过舰载机下的金属杆从另一条轨道流出（储能装置可以保证舰载机起飞过程中电流恒定不变），同时该电流通过一电磁装置产生的匀强磁场方向垂直与轨道平面，磁感应强度与电流大小成正比且电流方向反向磁场也会反向。若不考虑阻力，在安培力作用下舰载机从轨道一端由静止匀加速运动L后，以速度v离开轨道实现弹射起飞。关于舰载机起飞过程以下说法正确的是（ ）
A．图中电流所产生的磁场方向为垂直轨道平面向下
B．若将图中电流反向，则舰载机无法向右弹射
C．若将电流变为原来的2倍，舰载机弹射起飞的速度也变为原来的2倍
D．若舰载机携带弹药后总质量变为原来的2倍，仍要以速度v弹射起飞，电流也应变为原来的2倍
【答案】AC
【详解】A．根据右手定则可得图中电流所产生的磁场方向为垂直轨道平面向下，A正确；
B．若将图中电流反向，磁场反向同时通过舰载机下的金属杆的电流方向也改变，可得安倍力方向不变仍向右，所以舰载机仍可以向右弹射，B错误；
C．设轨道的长度为s，轨道间距为L，所以有
，
根据动能定理有
可得
所以有
可得若将电流变为原来的2倍，舰载机弹射起飞的速度也变为原来的2倍，C正确；
D．根据前面分析若舰载机携带弹药后总质量变为原来的2倍，仍要以速度v弹射起飞，电流也应变为原来的倍，D错误。
故选AC。
20．（2022高二·四川·学业考试）赤道附近的地磁场可看成平行于地球表面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。如果在磁场中垂直磁场水平放置一根导体棒，导体棒的长度为L，通过的电流大小为I，方向自西向东，如图所示。则地磁场对该导体棒的安培力大小为 (用题中所给的字母表示)，方向竖直向 (选填“上”或“下”)。
【答案】 BIL 上
【详解】[1]在磁场中垂直磁场水平放置一根导体棒，导体棒的长度为L，通过的电流大小为I，则由安培力计算公式可得地磁场对该导体棒的安培力大小为
[2]由左手定则可知，安培力的方向竖直向上。
21．（2021高二·山西·学业考试）2021年5月24日上午，“高速飞车”山西省实验室暨大同（阳高）试验线工程开工奠基仪式在大同市举行，“高速飞车”利用超导磁悬浮技术与地面脱离接触消除摩擦阻力，利用内部接近真空的管道线路大幅减小空气阻力，从而实现以上的“近地飞行”。假设在列车底部的电磁铁产生的强匀强磁场，使得垂直于磁场方向的长度为，电流为的通电导线受到了的安培力。
（1）求匀强磁场磁感应强度的大小；
（2）若导线中电流变为，安培力变为多大？
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据安培力表达式
解得
匀强磁场磁感应强度的大小；
（2）若导线中电流变为，则安培力大小为
22．（2022高二·四川·学业考试）匀强磁场中，长L=0.2m的通电直导线垂直磁场方向放置，如图所示。当电流=0.5A时，导线受到的安培力大小=0.06N。
（1）根据左手定则在图中画出安培力的方向；
（2）求磁感应强度B的大小；
（3）当该导线中的电流增大为=1.0A时，求导线受到的安培力的大小。
【答案】（1） ；（2）0.6T；（3）0.12N
【详解】（1）根据左手定则，直导线受安培力垂直与直导线和磁场方向向下，如图：
（2）磁感应强度B的大小
（3）当该导线中的电流增大为=1.0A时，求导线受到的安培力的大小
23．（2023高二·陕西·学业考试）赤道上的地磁场可视为由南向北的水平匀强磁场，磁感应强度。赤道上有一根沿东西方向放置的直导线，长，通有方向由东向西、大小的电流。
（1）判断导线所受安培力方向是竖直向上还是竖直向下；
（2）求导线所受安培力的大小；
（3）如果将上述通电导线沿南北方向放置，则导线所受安培力大小为多少？
【答案】（1）竖直向下；（2）；（3）0
【详解】（1）由左手定则可知，其安培力的方向为竖直向下。
（2）由安培力公式得
（3）因通电导线与磁场方向平行，所以
24．（2020高二·浙江·学业考试）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），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。求：
(1)线圈所受安培力的大小；
(2)磁感应强度的方向；
(3)磁感应强度的大小。
【答案】(1)；(2)方向垂直于纸面向里；(3)
【详解】(1)因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上。
电流反向时，安培力变化为2F安，由平衡条件可知
即线圈所受安培力的大小
F安=
(2)由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里，即磁感应强度的方向垂直于纸面向里。
(3)又由安培力公式可知
即得磁感应强度的大小为
25．（2020高一下·浙江温州·学业考试）如图所示，在一光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒。已知斜面倾角为a，导体棒内的电流为I，方向垂直纸面向里。当加一垂直斜面向上的匀强磁场时，导体棒恰好处于静止状态。求：（重力加速度为g）
(1)导体棒所受安培力的方向；
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小。
【答案】(1) 沿斜面向上；(2)
【详解】(1)根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向沿斜面向上。
(2)由于导体棒受力平衡，则
解得
26．（2022高二上·广东佛山·学业考试）如图所示，水平放置电阻不计的固定平行轨道，间距，两端连接电动势，内阻的电源及的电阻，一根金属杆放置于平行导轨上且垂直于两轨道，其在轨道间的电阻为，质量为，轨道与金属杆接触良好，绝缘细线通过滑轮连接金属杆及重物，空间中存在一个垂直于水平面向上的磁场，磁感应强度大小为忽略一切摩擦，重力加速度，求：
（1）当金属杆静止时，流过金属杆的电流大小是多少？
（2）若金属杆能保持静止，则重物的质量是多少？
（3）若金属杆与轨道间摩擦不能忽略，且动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若金属棒能保持静止，所挂重物的质量范围是多少？
【答案】（1）4A；（2）0.1kg；（3）0.05kg”“二”或“”“二”或“ >
【详解】[1][2]根据洛伦兹力提供向心力有
相同的速度，A的半径大，A的质量大，两粒子均运动半个周期
A的时间长。
26．（2023高二上·四川·学业考试）如图所示，直角三角形ACD区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m的带电粒子以速度从C点沿∠C的角平分线射入磁场，刚好从A点离开磁场。已知，CD边的长度为d，粒子重力不计。
（1）判断粒子的带电性质；
（2）求粒子的电荷量q；
（3）求粒子在磁场中的运动时间t。
【答案】（1）负电；（2）；（3）
【详解】（1）由左手定则可知，粒子带负电；
（2）粒子沿∠C的角平分线射入磁场，与AC的夹角为30°，刚好从A点离开磁场，则应该沿DA方向射出，由几何关系可知，粒子在磁场中运动的半径为
根据
可得
（3）粒子在磁场中的运动时间
27．（2021高二·山西·学业考试）如图所示，极板、之间电压为，圆心为、半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，极板附近的电子由静止开始被电场加速后，从点沿半径方向垂直进入匀强磁场，电子离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向之间的夹角为。已知电子质量为，电荷量为，不计重力。求：
（1）电子离开加速电场时速度的大小；
（2）匀强磁场磁感应强度的大小。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设电子离开加速电场时速度的大小为，根据动能定理可得
解得
（2）电子在磁场中的运动轨迹如图所示
电子在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力可得
由图中几何关系可得
联立可得匀强磁场磁感应强度的大小
28．（2020高二·山西·学业考试）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图所示，带电粒子从容器下方的小孔飘入质谱仪中电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后沿着与磁场垂直的方向从点进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相底片上（忽略重力的影响）
（1）请说明该带电粒子带正电还是带负电；
（2）若电荷量为、质量为的粒子，由容器进入质谱仪，最后打在底片上点，求间的距离；
（3）若某种元素的两种同位素的原子核由容器进入质谱仪，在磁场中运动轨迹的直径之比为，求它们的质量之比。
【答案】（1）正电；（2）；（3）
【详解】（1）由粒子在磁场中的运动轨迹根据左手定则可得出粒子带正电；
（2）粒子在电场中加速，根据动能定理
粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力
联立解得
（3）由（2）中结论对同位数可得
所以
29．（2021高二上·云南·学业考试）如图所示，两个平行金属板、之间存在加电场，板的正中央有两个小孔、。右侧有一垂直于纸面向外、足够大的匀强磁场。一个质量为、电荷量为的粒子，从小孔飘入加速电场，其初速度可视为零，经、间的加速电场加速后，以速度、垂直于从点沿着与磁场垂直的方向进入磁场，最终又垂直于从点离开磁场，已知点和点之间的距离为，不计粒子重力。求：
(1)加速电场的电压；
(2)磁感应强度的大小。
【答案】(1)；(2)
【详解】(1)粒子在加速电场中运动的过程，由动能定理得
解得。
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力
由几何关系可知，联立解得。
30．（2024高三·河北·学业考试）如图所示，在直角坐标系xOy中，P、Q、K、S四点的坐标分别为（，0）、（0，）、（0，15L）、（，0）。内（包含边界）有垂直坐标平面向里的匀强磁场；第Ⅰ象限存在匀强电场，方向沿y轴负方向。质量为m、带电荷量为＋q的带电粒子在坐标平面内从P点沿与x轴负方向成（未知）角的方向射入第Ⅰ象限，经电场偏转后从Q点以速率垂直y轴射进磁场，在磁场中恰未从SK边界射出磁场。不计粒子重力。
（1）求电场强度E的大小；
（2）求粒子从P点到第二次运动到y轴所用的时间。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）粒子从到可逆向看成从到的类平抛运动，则有
①
②
可得
③
（2）画出粒子的运动轨迹如图所示，由图可得
则有
④
所以
⑤
得
⑥
设粒子轨迹交轴于点，轨迹圆圆心为，则
可得粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为，在磁场中运动的时间为
⑦
粒子出磁场时运动速度与轴正方向的夹角为，由几何知识可知粒子在第Ⅲ象限内运动轨迹长度为
⑧
则
⑨
粒子从P点到第二次运动到y轴所用的总时间
⑩
31．（2023高三·重庆万州·学业考试）如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限充满沿y轴负方向的匀强电场；坐标原点O右侧有一个与y轴平行、足够长且厚度不计的荧光屏，荧光屏与x轴相交于Q点，且OQ=L；y轴左侧充满垂直xOy平面向里的匀强磁场。一重力可忽略不计、比荷大小为k的带负电粒子，以速度从y轴负半轴上的P点（OP