三年高考真題（2022-2024）分類匯編 物理 專題21磁場描述和安培力 含解析

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考點01 磁場的描述
1. （2022·全國理綜乙卷·18）安裝適當?shù)能浖?，利用智能手機中的磁傳感器可以測量磁感應(yīng)強度B。如圖，在手機上建立直角坐標系，手機顯示屏所在平面為xOy面。某同學(xué)在某地對地磁場進行了四次測量，每次測量時y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據(jù)表中測量結(jié)果可推知（ ）
A. 測量地點位于南半球
B. 當?shù)氐牡卮艌龃笮〖s為50μT
C 第2次測量時y軸正向指向南方
D. 第3次測量時y軸正向指向東方
【參考答案】BC
【名師解析】
地磁場如圖所示。
地球可視為一個磁偶極，磁南極大致指向地理北極附近，磁北極大致指向地理南極附近。通過這兩個磁極的假想直線（磁軸）與地球的自轉(zhuǎn)軸大約成11.3度的傾斜。由表中z軸數(shù)據(jù)可看出z軸的磁場豎直向下，則測量地點應(yīng)位于北半球，A錯誤；磁感應(yīng)強度為矢量，故由表格可看出此處的磁感應(yīng)強度大致為
計算得B ≈ 50μT，B正確；
由選項A可知測量地在北半球，而北半球地磁場指向北方斜向下，則第2次測量，測量，故y軸指向南方，第3次測量，故x軸指向北方而y軸則指向西方，C正確、D錯誤。
2. （2022年高考上海卷） 四根電阻均勻分布的電阻絲連接成一個閉合的正方形線框，Q為正方形線框的中點。當強度為I的電流從a點流入d點流出時，ad邊在O點產(chǎn)生的磁場方向為 （選填：“垂直于紙面向里”或“垂直于紙面向外”）。已知直導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場大小與流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小成正比，若ad邊在O點產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度為B，則整個線框在O點產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度大小為 。
17【參考答案】.垂直紙面向外 0
【命題意圖】本題考查安培定則 +并聯(lián)電路規(guī)律+直線電流的磁場+磁場疊加
【名師解析】當強度為I的電流從a點流入d點流出時，根據(jù)直線電流產(chǎn)生磁場判斷的安培定則，可知ad邊在O點產(chǎn)生的磁場方向為垂直紙面向外。由于四根電阻絲電阻相等，設(shè)每根電阻絲的電阻為R，設(shè)ad邊中電流為I1，ab邊、bc邊、cd邊中電流為I2，根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律，I1R=I23R，解得另外三根電阻絲中電流為I2=I1/3。由于B正比于I，根據(jù)直線電流產(chǎn)生磁場判斷的安培定則，可知ab邊、bc邊、cd邊在O點產(chǎn)生的磁場方向都是垂直紙面向里，且產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度大小為B/3，根據(jù)磁場疊加原理可知，整個線框在O點產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度為B-3×B/3=0。
【特別提醒】四根電阻均勻分布的電阻絲，當強度為I的電流從a點流入d點流出時，電流按照并聯(lián)電路規(guī)律分配。
3. （2023新高考福建卷）奧斯特利用如圖所示實驗裝置研究電流的磁效應(yīng)。一個可自由轉(zhuǎn)動的小磁針放在白金絲導(dǎo)線正下方，導(dǎo)線兩端與一伏打電池相連。接通電源瞬間，小磁針發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn)。奧斯特采用控制變量法，繼續(xù)研究了導(dǎo)線直徑、導(dǎo)線材料、電池電動勢以及小磁針位置等因素對小磁針偏轉(zhuǎn)情況的影響。他能得到的實驗結(jié)果有（ ）
A. 減小白金絲直徑，小磁針仍能偏轉(zhuǎn)
B. 用銅導(dǎo)線替換白金絲，小磁針仍能偏轉(zhuǎn)
C. 減小電源電動勢，小磁針一定不能偏轉(zhuǎn)
D. 小磁針的偏轉(zhuǎn)情況與其放置位置無關(guān)
【參考答案】AB
【命題意圖】此題考查磁場、磁場疊加及其相關(guān)知識點。
【名師解析】
減小導(dǎo)線直徑，仍存在電流，其產(chǎn)生的磁場仍能使小磁針偏轉(zhuǎn)，選項A正確；
白金導(dǎo)線換成銅導(dǎo)線，仍存在電流，產(chǎn)生的磁場仍能使小磁針偏轉(zhuǎn)，選項B正確；
減小伏打電池電動勢，只要導(dǎo)線中有電流，小磁場還是會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項C錯誤；
通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場與地磁場疊加后，其空間磁場方向與位置有關(guān)，當小磁針在不同位置時其偏轉(zhuǎn)情況不同，選項D錯誤。
4. （2023高考福建卷）地球本身是一個大磁體，其磁場分布示意圖如圖所示。學(xué)術(shù)界對于地磁場的形成機制尚無共識。一種理論認為地磁場主要源于地表電荷隨地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形電流?；诖死碚?，下列判斷正確的是（ ）
A. 地表電荷為負電荷
B. 環(huán)形電流方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同
C. 若地表電荷的電量增加，則地磁場強度增大
D. 若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，則地磁場強度增大
【參考答案】AC
【名師解析】
根據(jù)安培定則可知，地表電荷為負電荷，故A正確；
由于表電荷為負電荷，則環(huán)形電流方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，故B錯誤；
若地表電荷的電量增加，則等效電流越大，地磁場強度增大，故C正確；
若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，則等效電流越小，地磁場強度減小，故D錯誤。
考點02 安培力
1. （2022年高考湖北物理卷）如圖所示，兩平行導(dǎo)軌在同一水平面內(nèi)。一導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)恒定。整個裝置置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小恒定，方向與金屬棒垂直、與水平向右方向的夾角θ可調(diào)。導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運動，現(xiàn)給導(dǎo)體棒通以圖示方向的恒定電流，適當調(diào)整磁場方向，可以使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻加速運動或勻減速運動。已知導(dǎo)體棒加速時，加速度的最大值為g；減速時，加速度的最大值為g，其中g(shù)為重力加速度大小。下列說法正確的是（ ）
A. 棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為
B. 棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為
C. 加速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向下，θ=60°
D. 減速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向上，θ=150°
【參考答案】BC
【命題意圖】本題考查安培力，摩擦力、牛頓運動定律及其相關(guān)知識點。
【解題思路】
設(shè)磁場方向與水平方向夾角為θ1，θ1