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2026届高考物理一轮基础复习训练
49 磁场及其对电流的作用
一、单项选择题
1.理论研究表明：通电长直导线之间相互作用力，为一常数、为直线电流之间的距离。如图，在光滑水平面上放置三根长度相同、相互平行的通电直导线，它们在安培力作用下处于平衡状态，下列电流、、的大小可以使三根导线平衡的是（　　）
A. 1 A、1 A、2 A
B. 2 A、2 A、4 A
C. 2 A、1 A、2 A
D. 1 A、1 A、1 A
2.欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻的关系时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流。具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针正上方，平行于小磁针放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转。若通过该直导线的电流为时，小磁针偏转了30°，则当他发现小磁针偏转了45°时，通过该直导线的电流为（直导线在某点产生的磁场的磁感应强度大小与通过直导线的电流成正比）（　　）
A.
B.
C.
D.
3.如图所示为等臂电流天平。它的右臂挂有一个质量为的矩形金属线圈，匝数为，底边长为，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。当线圈中通有电流时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为的砝码，才能使两臂达到新的平衡。则磁场的磁感强度的大小为（　　）
A.
B.
C.
D.
4.如图所示，质量为、长为的导体棒电阻为，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为，其方向与轨道平面成角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则（　　）
A. 导体棒向左运动
B. 开关闭合瞬间导体棒的加速度为
C. 开关闭合瞬间导体棒所受安培力为
D. 开关闭合瞬间导体棒所受安培力为
5.如图所示，直导线、通电螺线管、电磁体三者相距较远，其磁场互不影响，当开关闭合后，小磁针极（黑色一端）指示磁场方向正确的是（　　）
A.
B.
C.
D.
6.如图所示，宽为的光滑平行导轨与水平面成角，质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上，空间存在着匀强磁场，当回路中电流为时，金属杆恰好能静止。若磁场方向水平向左，则磁感应强度的大小为（　　）
A.
B.
C.
D.
7.如图所示为某兴趣小组的同学设计的测量电流的装置，质量为的匀质细金属棒的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的轻弹簧相连。在矩形区域内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，与的右端连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，的长度大于。当中没有电流通过且处于平衡状态时，与矩形区域的边重合，轻指针指在标尺零刻度，此时轻弹簧的伸长量为；当中有电流通过时，指针示数可表示电流大小。若，，取，则下列说法正确的是（　　）
A. 轻弹簧的劲度系数为
B. 此电流表的量程是
C. 若匀强磁场的磁感应强度大小加倍，则仪器的量程也加倍
D. 当金属棒的端与电源正极相接时，会导致电表反偏出现故障
8.电磁泵在生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，边长为，两侧端面是边长为的正方形。在泵头通入导电剂后液体的电导率（电阻率的倒数）为，泵体所在处有方向垂直向外的匀强磁场，磁感应强度为，把泵体的上下两表面接在电压为的电源（内阻不计）上，则（　　）
A. 泵体下表面应接电源正极
B. 减小液体的电导率可获得更大的抽液高度
C. 减小磁感应强度可获得更大的抽液高度
D. 通过泵体的电流
二、多项选择题
9.法拉第为描述场的性质而提出场线的假设。如图是场线中的一部分，点、、处于中央同一直线上，、关于中垂线对称，以下判断错误的是（　　）
A. 可能是两个同种电荷产生的电场线
B. 可能是条形磁铁产生磁场的磁感线
C. 无论电场还是磁场，、处场的强度、方向相同
D. 无论电场还是磁场，、处场的方向相反
10.如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为，弹簧伸长量为；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为，弹簧伸长量为。下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是（　　）
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
11.两根通电细长直导线紧靠着同样长的塑料圆柱体，图甲是圆柱体和导线1的截面，导线2固定不动（图中未画出）。导线1绕圆柱体在平面内第一与第二象限从缓慢移动到，测量圆柱体中心处磁感应强度，获得沿方向的磁感应强度随变化的图像（如图乙）和沿方向的磁感应强度随变化的图像（如图丙）。下列说法正确的是（　　）
A. 导线1电流方向垂直纸面向里
B. 导线2在第三象限角平分线位置
C. 随着的增大，中心处的磁感应强度先变大后变小
D. 当时，中心处的磁感应强度方向在x轴与第四象限角平分线之间
12.如图所示，某同学用两根不可伸长的绝缘细线将质量为、长为的导体棒水平悬挂在水平固定细杆上，空间存在竖直向下的匀强磁场，开始时导体棒静止在悬挂点的正下方。现给导体棒中通入电流，电流缓慢增加至大小为的过程中，悬挂导体棒的两悬线与竖直方向夹角缓慢增加到53°。已知重力加速度为，，，下列说法正确的是（　　）
A. 导体棒中的电流方向由向，磁感应强度的大小
B. 电流增加到的过程中，两绝缘线的拉力逐渐增大
C. 若在虚线位置剪断两绝缘线，则该瞬间导体棒的加速度为
D. 若在虚线位置突然撤掉磁场，则该瞬间导体棒的加速度为
13.如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，铜环两端、处于同一水平线。若环中通有大小为、方向从到的电流，细绳处于绷直状态，则（　　）
A. 两根细绳拉力均比未通电流时的大
B. 两根细绳拉力均比未通电流时的小
C. 铜环所受安培力大小为
D. 铜环所受安培力大小为
三、非选择题
14.2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度与电流的关系式为（为常量）。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由变为。已知两导轨内侧间距为，每一级区域中金属棒被推进的距离均为，金属棒的质量为。求：
（1）金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小；
（2）金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比；
（3）金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小 。
15.如图所示，U形金属杆上边长为，质量为，下端插入导电液体中，导电液体连接电源，金属杆所在空间有垂直纸面向里的匀强磁场。
（1）若插入导电液体部分深，闭合电键后，金属杆飞起后，其下端离液面高度，设杆中电流不变，求金属杆离开液面时的速度大小和金属杆中的电流有多大；（）
（2）若金属杆下端刚与导电液体接触，改变电动势的大小，通电后金属杆跳起高度，通电时间，求通过金属杆截面的电荷量。
16.如图所示，两平行金属导轨间连接着电动势，内阻的电源，定值电阻，导轨间距，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒质量，与两导轨接触点之间的电阻。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度，求：
（1）要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大；
（2）若将竖直向上的匀强磁场绕垂直于棒的方向逆时针转过37°，要使金属棒仍能处于静止状态，则磁感应强度至少多大。
17.小明设计了如图所示的方案，探究金属杆在磁场中的运动情况，质量分别为、的金属杆、用两根不可伸长的导线相连，形成闭合回路，两根导线的间距和、的长度均为，仅在的运动区域存在磁感应强度大小为、方向水平向左的匀强磁场。在垂直于磁场方向的竖直面内向上运动，、始终保持水平，不计空气阻力、摩擦和导线质量，忽略回路电流产生的磁场。重力加速度为，当匀速下降时，求：
（1）所受单根导线拉力的大小；
（2）中电流的大小。
一、单项选择题
答案：C
解析：三根平行导线平衡时，中间导线所受合力为零，故两侧导线对中间导线的力方向相反，因此外侧两根导线电流方向相同，与中间导线电流方向相反。设导线间距为，由平衡条件：对中间导线有，即。对外侧导线，需满足外侧导线受力平衡，经分析只有选项C符合条件。
答案：C
解析：小磁针偏转角度是地磁场与导线产生磁场的合磁场方向与地磁场的夹角。设地磁场磁感应强度为，导线产生的磁场为。
偏转30°时：
偏转45°时：
联立得：
答案：C
解析：设线圈重力为，初始平衡时：左盘砝码重力G安（安培力向下）。
电流反向后：左盘砝码重力G安（安培力向上）。
两式相减：，解得。
答案：C
解析：
A. 由左手定则，磁场斜向上，电流从M到N，安培力方向水平向右，故A错误。
B、C、D. 安培力大小，其中，故。加速度水平，故B、D错误，C正确。
答案：D
解析：
直导线AB：由右手螺旋定则，右侧磁场垂直纸面向里，故a错误。
通电螺线管E：左端为S极，右端为N极，内部磁场向左，故b错误。
电磁体D：左侧为N极，右侧为S极，外部磁场向右，故c错误，d正确。
答案：D
解析：金属杆受力平衡，安培力垂直磁场方向（竖直向上）。沿斜面方向：，其中。
解得：。
答案：C
解析：
A. 无电流时，，代入，，得，故A错误。
B. 电流最大时，N端到达ab边，安培力，，解得，但量程需考虑双向电流，故B错误。
C. 由，B加倍则量程减半，故C错误。
D. 电流反向时安培力反向，指针反向偏转，故D正确。
答案：A
解析：
A. 要使液体受到向右的安培力，电流方向应从下到上，故下表面接正极，A正确。
B、C. 电流，安培力，与成正比，故减小或会减小，B、C错误。
D. 电流，D错误。
二、多项选择题
答案：ACD
解析：
A. 同种电荷电场线应向外/向内发散，图中为汇聚，故A错误。
B. 条形磁铁外部磁感线从N到S，可能符合，B正确。
C. P、Q场强大小相等，方向不同（关于中垂线对称），C错误。
D. A、P处场方向相同，D错误。
答案：A
解析：导线电流产生磁场对磁铁的力：由左手定则（等效磁铁对电流的力反向），电流向外时，磁铁受到斜向右下方的力。
斜面压力：，故。
弹簧弹力：，故。
答案：BD
解析：
A. 由图乙、丙，时，导线1在x轴正方向，为正，，结合右手螺旋定则，电流方向向外，A错误。
B. 导线2产生的磁场需抵消导线1在时的磁场，故位置在第三象限角平分线，B正确。
C. 合磁场大小先减小后增大，C错误。
D. 时，，，方向在第四象限，D正确。
答案：BC
解析：
A. 安培力水平方向，由平衡，得，A错误。
B. 拉力，增大则增大，B正确。
C. 剪断细线瞬间，安培力与重力的合力，，C正确。
D. 撤去磁场后，仅重力与拉力，加速度为，D错误。
答案：BC
解析：
C、D. 半圆形导线的安培力等效于直径受力，，C正确，D错误。
A、B. 安培力方向竖直向上（左手定则），故拉力，比无电流时小，B正确，A错误。
三、非选择题
解：
（1）第一级区域，安培力。
（2）第二级区域，安培力。
加速度之比。
（3）由动能定理：，
代入得：，解得。
解：
（1）离开液面后竖直上抛：，
代入，，得。
安培力，但飞起瞬间速度为，由动量定理，简化得，但更简单：由能量守恒，安培力做功转化为机械能，，解得。
（2）由动量定理，，电荷量，
联立得。
解：
（1）回路电流。
安培力，摩擦力，
平衡条件：，解得。
（2）磁场转过37°后，安培力水平分量，
代入得。
解：
（1）P匀速下降，受力平衡：，故单根导线拉力。
（2）Q受力平衡：，，
联立得。

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