2023-2025全国高考物理试题汇编：磁场对通电直导线的作用力

2023-2025全国高考真题物理汇编

磁场对通电直导线的作用力

一、单选题

1.（2023江苏高考真题）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为氏L形导线通以恒定电流/,放置在磁场中.已

知成边长为2/,与磁场方向垂直，历边长为/,与磁场方向平行.该导线受到的安培力为（）

+/B

A.0B.BIlC.2BIID.#>BIl

2.（2024浙江高考真题）磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制

成的圆柱.极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈.a,6、c和4为磁场中的四个点。

下列说法正确的是（）

A,图示左侧通电导线受到安培力向下B.a、6两点的磁感应强度相同

C.圆柱内的磁感应强度处处为零D.c,d两点的磁感应强度大小相等

3.（2024贵州高考真题）如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线

框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流人12,且

A>4,则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向（）

A,竖直向上B,竖直向下C.水平向左D,水平向右

二、多选题

4.（2024福建高考真题）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3,方向垂直纸面向外，铜环两端。、b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（）

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///I///////////////////////

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24/D,铜环所受安培力大小为开厂/8

5.（2025河南高考真题）手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以消除

这种影响.如图，镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相同线圈以d分别固定在镜头右、

上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里.拍照时，手机可实时检测手机

框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通人的电流4和4的大小和方向（无抖动时4和

4均为零），使镜头处于零加速度状态.下列说法正确的是（）

A.若4沿顺时针方向，4=0,则表明。的方向向右

B.若4沿顺时针方向，4=0,则表明。的方向向下

c.若。的方向沿左偏上30。，则4沿顺时针方向，4沿逆时针方向且4>4

D.若。的方向沿右偏上30。，则人沿顺时针方向，4沿顺时针方向且4<4

三、解答题

6.（2023海南高考真题）如图所示，2形金属杆上边长为£=15cm,质量为机nlxlO^kg,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3=8xl（r2T的匀强磁场。

（1）若插入导电液体部分深〃=2.5cm,闭合电键后，金属杆飞起后，其下端离液面高度〃=10cm,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；（g=10m/s2）

（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〃'=5cm,通电时间

t'=0.002s,求通过金属杆截面的电荷量。

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xxxxxxxx

B

xxxxxxxx

7.(2023北京高考真题)2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁橇”，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2

与电流i的关系式为8=方%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2/。已知两导轨内侧间距为以每一级区域中金属棒被推进的距离均为s,金属棒的

质量为m,求：

(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小R

(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比叫:出；

(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小V。

8.(2024重庆高考真题)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2〃?、

加的金属杆P、Q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P、Q的长度均为L仅

在Q的运动区域存在磁感应强度大小为2、方向水平向左的匀强磁场。Q在垂直于磁场方向的竖直面内向

上运动，P、Q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

g,当P匀速下降时，求

(1)P所受单根导线拉力的大小；

(2)Q中电流的大小。

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参考答案

1.C

【详解】因曲段与磁场方向平行，则不受安培力；防段与磁场方向垂直，则受安培力为

Fab=BI-2l=2BIl

则该导线受到的安培力为2BIL

故选C。

2.A

【详解】A.由左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向下，选项A正确；

B.°、6两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；

C.磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，选项C错误；

D.因c点处的磁感线较d点密集，可知c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，选项D错误。

故选A.

3.C

【详解】根据右手螺旋定则可知导线框所在磁场方向向里，由于A〉/?,可知左侧的磁场强度大，同一竖直

方向上的磁场强度相等，故导线框水平方向导线所受的安培力相互抵消，根据左手定则结合尸=8〃可知左

半边竖直方向的导线所受的水平向左的安培力大于右半边竖直方向的导线所受的水平向右的安培力，故导

线框所受安培力的合力方向水平向左。

故选C。

4.AC

【详解】方法一：微元法

AB.如图，取通电半圆形铜环的一小段△/,可将其视为直导线，根据左手定则可知，改小段导线受到的安

培力方向如图所示，其大小

AF=BINI

根据对称性苛刻的，如图所示，对称的两小段所受的安培力在水平方向的分力大小相等，方向相反，相互

抵消，则通电后半圆形铜环受到的安培力竖直向下，根据受力分析可知，通电后两绳拉力变大，故A正确，

B错误；

CD.对每小段导线所受安培力在竖直方向的分力求和，可得

尸=Z工=ZBINIsine=2rIB

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故C正确，D错误。

故选AC

方法二：等效法

通电半圆形铜环可等效为等效长度为直径成，电流方向根据左手定则可知半圆形铜环受到的安培

力方向竖直向下，大小

F=BIx2r=2rIB

根据受力分析可得，通电后，绳子拉力

T=mg+尸=mg+2rIB>mg

两根细绳拉力均比未通电流时的大。

故选AC。

5.BC

【详解】A.顺时针而/〃=0,则。线圈受到向右的安培力，故手机的加速度是向左，使镜头处于零加速

度状态，A错误；

B.〃顺时针而/,=(),则1线圈受到向上的安培力，镜头处于零加速度状态，则手机加速度方向向下，B

正确；

C.若。的方向左偏上30。，说明手机框架给镜头向上以及向左的作用力，要使得镜头处于零加速度状态，

线圈，需要受到向右的安培力片、线圈〃需要受到向下的安培力与，且故可知顺时针〃逆时针,

由尸=8〃可知(>/八C正确；

D.若。的方向右偏上30。，说明手机框架给镜头向上以及向右的作用力，且向右的分力大于向上的分力要

使得镜头处于零加速度状态，线圈。需要受到向左的安培力用、线圈d需要受到向下的安培力工，且用,巴,

可知4逆时针〃逆时针，且/。>/小D错误。

故选BC.

6.(1)V2m/s,4.17A；(2)0.085C

【详解】(1)对金属杆，跳起的高度为“，竖直上抛运动由运动学关系式

卡=2gH

解得

v=q2gH=V2m/s

通电过程金属杆收到的安培力大小为

FX=BIL

由动能定理得

BILh-mg^H+h)=0

解得

/=4.17A

(2)对金属杆，通电时间尸=0.002s,由动量定理有

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(BFL-mg)，=mv'-0

由运动学公式

v,2=2gH)

通过金属杆截面的电荷量

q=IT

联立解得

”0.085C

7.(1)kl-L-,(2)1:4；(3)八

【详解】(1)由题意可知第一级区域中磁感应强度大小为

B]=kl

金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小为

F=B、IL=k『L

(2)根据牛顿第二定律可知，金属棒经过第一级区域的加速度大小为

FkfL

%=——二---

mm

第二级区域中磁感应强度大小为

B2=2kl

金属棒经过第二级区域时受到安培力的大小为

2

F'=B2-2IL=4kIL

金属棒经过第二级区域的加速度大小为

F'4kI2L

a=——=-------

2mm

则金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比为

：。2=1：4

(