高考物理中的磁场、安培力问题 【练习】 1 (2017年4月浙江物理选考）如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，ab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．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里 C．cd导线受到的安培力方向向右 D．同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变

【答案】D 2 （多选）三条在同一平面（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，下列说法正确的是（ ）

A．B1=B2＜B3 B．B1=B2=B3 C．a、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、c处磁场方向垂直于纸面向里

【答案】AC 解：A、B、由题意可知，a点的磁感应强度等于三条通电导线在此处叠加而成，即垂直纸面向外，而b点与a点有相同的情 况，有两根相互抵消，则由第三根产生磁场，即为垂直纸面向外，而c点三根导线产生磁场方向相同，所以叠加而成的磁场最强，故 A正确，B错误； C、 D、由图可知，根据右手螺旋定则可得， 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，故C正确， B错误． 故选：AC ． 3 如图，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点．棒在拉力的作用下以恒定加速度 a 从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好．下列说法正确的是（ ）． A. 拉力的大小在运动过程中保持不变

B. 棒通过整个圆环所用的时间为aR2

C. 棒经过环心时流过棒的电流为raRB2 D. 棒经过环心时所受安培力的大小为rRaRB282

【答案】D 解：A、棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，则速度为v=at，因此F=BIL=RatLB22，可知在运动过程 中棒所受安培力变化，则拉力大小也变化，故A错误； B、根据位移公式 2212atR，可得时间为

aRt4 ，故B错误； C、当棒运动到环中

心时，由于棒将金属细圆环分开的两部分的电

阻并联，则电路总电阻为2Rr，速度大小为aRv2， 产生感应电动势RaRBBLvE22，所以产生感应电流大小为

rRaBrREI242，故C错误；

D、棒经过环心时所受安培力的大小为F=BIL=rRaRB282，故D正确．故选：D． 4 如图所示条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较（ ） A F减小，f = 0 B F减小，f ≠ 0 C F增大，f = 0 D F增大，f ≠ 0

【答案】C 解：（1）磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中央上方，所以此处的磁感线是水平的，电流 的方向垂直与纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的“安培力”方向竖直向上，如下图所示：

（2）长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是竖直向下的； （3）因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力，压力是增大的；因为这两个力的方向都是竖直向下的，所以磁铁不会发生相对运动，也就不会产生摩擦力． 故选：C． 【同类题】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在桌正中央偏右的上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流时，则（ ） A磁铁对桌面的压力不变 B磁铁对桌面的压力减小 C磁铁相对桌面存在向右的运动趋势 D磁铁相对桌面存在向左的运动趋势

【答案】D 解：以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，同时磁铁对地的压力增大．故D正确，ABC错误． 故选：D． 【同类题】如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( ) A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极 B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极 C．无论如何台秤的示数都不可能变化 D．以上说法都不正确

【答案】A 5 在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流方向如图。过c点的导线所受安培力的方向( ) A. 与ab边平行，竖直向上 B. 与ab边平行，竖直向下 C. 与ab边垂直，指向右边 D. 与ab边垂直，指向左边 【答案】D 解：试题分析：先根据右手定则判断各个导线在c点的磁场方向，然后根据平行四边形定则，判断和磁场方向，最后根据左手定则判断安培力方向 导线a在c处的磁场方向垂直ac斜向下，b在c处的磁场方向垂直bc斜向上，两者的和磁场方向为竖直向下，根据左手定则可得c点所受安培力方向为与ab边垂直，指向左边，D正确； 6 如图所示，一边长为L、底边BC的电阻RBC是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍（RBC=2RAB=2RAC）的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，若通以图示方向的电流，且已知从B端流入的总电流强度为I，则金属框受到的总磁力大小为（ ） A 0 B BIL C 34BIL D 2BIL 【答案】B 解：由题意可知，电阻RAB、RAC之间相串联后与RBC并联，由串并联知识，可知，通过BC与从B经过A到C的电流相等，即为2I；根据左手定则可知，各段受到的安培力如图所示， 再对正三角形金属框受力分析，并根据力的平行四边形定则，

7 如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，导体棒中的电流I垂直纸面向里，欲使导体棒静 止在斜面上，可施加一个平行于纸面的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度为B。当匀强磁场的方向由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于B的大小变化的说法中，正确的是( ) A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小 【答案】C 解：对导体棒受力分析，受重力G、支持力FN和安培力FA，三力平衡，合力为零，将支持力FN和安培力FA合成，合力与重力相平衡，如图。从图中可以看出，安培力FA先变小后变大，由于FA= BIL，其中电流I和导体棒的长度L均不变，故磁感应强度先变小后变大，故选项C正确。 8 如图所示，电源电动势3 V，内阻不计,导体棒质量60 g，长1 m，电阻1.5Ω放在两个固定光滑绝缘环上，若已知绝缘环半径0.5 m.空间存在竖直向上匀强磁场，B=0.4 T。当开关闭合后,则(sin37。=0.6) 。 A. 棒能在某一位置静止，在此位置上棒对每一只环的压力为1N B. 棒从环的底端静止释放能上滑至最高点的高度差是0.2m C. 棒从环的底端静止释放上滑过程中最大动能是0.2J D. 棒从环的底端静止释放上滑过程中速度最大时对两环的压力为1 N

【答案】A 解：金属棒受到的安培力为：8.0RBELBILFN ; 对金属棒进行受力分

析，金属棒受到重力、安培力和两个环的支持力，如图。 因为金属棒静止，根据平衡条件得每个环对棒的支持力5.0)(2122mgFFN N ，选项A错误；由于：mgFtan 所

以：θ=53° 所以金属棒上升的高度为：h=2( r－rcosθ)=0.4m，选项B错误； 由动能定理得：F•Rsinθ－mgR(1-cosθ) =Ekm=21mvm2

代入数据得：Ekm=0.2J ；3152vm/s 根据牛顿定律：RvmFFNmN222 解得：FmN=0.9N，故选项C正确，D错误；故选C. 9 如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁体的正下方有一水平放置的长直导线，当导线通以由左向右的电流时，蹄形磁体的运动情况将是 （ ）

A、静止不动 B、向纸外运动 C、N极向纸外转动，S级向纸内转动 D、N极向纸内转动，S级向纸外转动

【答案】C

10 (多选) 超导是当今高科技的热点.当一块磁体靠近超导体时，超导体会产生强大的电流，对磁体有排斥作用.这种排斥力可以使磁体悬浮于空中，磁悬浮列车就采用了这种技术.关于磁体悬浮，下列说法中正确的是( ) (A) 超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反 (B) 超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相同

(C) 超导体对磁体的力与磁体的重力平衡 (D) 超导体使磁体处于失重状态

【答案】AC 解：AB、超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁

场方向相反，产生了排斥力，这种排斥力可以使磁体悬浮于空中，A正确B错误； CD、排斥力可以使磁体悬浮于空中，所以超导体对磁体的力与磁体的重力平衡，C正确D错误； 故选：AC． 11 （浙江2018年11月选考）电流天平是一种测量磁场力的装量，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