（新高考）2021届高考物理 小题必练20 磁场及其对电流的作用.docVIP

小题必练20： 小题必练20：磁场及其对电流的作用 (1)磁场、磁感应强度、磁感线；(2)通电直导线及通电线圈周围磁场的判定和叠加；(3)安培力、安培力的方向、安培力作用下的动力学分析。 例1．(2019·全国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。已知导体棒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．2F B．1.5F C．0.5F D．0 【解析】设三根相同的导体棒的电阻均为R，长度均为l，其中ML和LN为串联关系，总电阻为2R。由并联电路特点可知，通过MN的电流为通过ML和LN中的电流的两倍，若MN受到的安培力F＝BIl，则ML和LN受到的安培力的合力F1＝eq \f(1,2)BIl，MN受到的安培力与ML和LN受到的安培力的合力的方向相同，故线框受到的安培力为F合＝F＋F1＝1.5F，故选B。 【答案】B 【点睛】本题考查安培力及考生应用数学知识解决物理问题的能力，体现了核心素养中的模型建构要素。 例2．(2018?全国II卷?20)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为eq \f(1,3)B0和eq \f(1,2)B0，方向也垂直于纸面向外。则(　　) A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为eq \f(7,12)B0 B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为eq \f(1,12)B0 C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为eq \f(1,12)B0 D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为eq \f(7,12)B0 【解析】由对称性可知，流经L1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，流经L2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为B2，由磁场叠加原理有B0－B1－B2＝eq \f(1,3)B0，B0－B1＋B2＝eq \f(1,2)B0，联立解得B1＝eq \f(7,12)B0，B2＝eq \f(1,12)B0，所以A、C正确。 【答案】AC 【点睛】磁场强度是矢量，对于此题来说，a、b两点的磁场强度是由三个磁场的叠加形成，先根据右手定则判断导线在a、b两点产生的磁场方向，再利用矢量叠加来求解即可。 1．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是(　　) A．丙和丁的情况下，导线所受到的安培力都大于甲的情况 B．乙的情况下，导线不受力 C．乙、丙的情况下，导线都不受力 D．甲、乙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等 【答案】B 【解析】乙的情况下，由于I与B同向，通电导线不受安培力作用，B正确；甲、丙、丁三种情况下，l、I与B三者大小相同且方向总是相互垂直的，所以安培力的大小相同，A、C、D错误。 2．两圆环A、B同心放置且半径RARB，将一条形磁铁置于两环圆心处且与圆环平面垂直，如图所示，则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为(　　) A．ΦAΦB B．ΦA＝ΦB C．ΦAΦB D．无法确定 【答案】C 【解析】从定性的角度看：穿过某一面的磁感线的条数可反映这个面的磁通量的大小，但正向穿过的磁感线与反向穿过的磁感线要相互消弱，由条形磁铁的磁感线的分布可知，其在内部由S极指向N极，在外部由N极指向S极，可见A圆环正反相消的更多，所以ΦAΦB，即C正确。 3. 如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是 (　　) A．o点处的磁感应强度为零 B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D．a、c两点处磁感应强度的方向不同 【答案】C 【解析】由安培定则可画出各点的磁感应强度如图，可判断出o点处的磁感应强度方向竖直向下，不为零；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项A、B错误。c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确。a、c两点处磁感应强度的方向相同都是竖直向下，选项D错误。 4. 如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂