高考物理二輪復(fù)習(xí)專項訓(xùn)練模型48 磁場疊加模型（解析版）

模型48磁場疊加模型1.（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。2.（2022高考上海）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?！緟⒖即鸢浮?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.（2022·全國理綜乙卷·18）安裝適當?shù)能浖螅弥悄苁謾C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（）測量序號Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45A.測量地點位于南半球B.當?shù)氐牡卮艌龃笮〖s為50μTC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SKIPIF1<0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SKIPIF1<0，故y軸指向南方，第3次測量SKIPIF1<0，故x軸指向北方而y軸則指向西方，C正確、D錯誤。4.（2021年1月浙江選考）如圖所示是通有恒定電流的環(huán)形線圈和螺線管的磁感線分布圖。若通電螺線管是密繞的，下列說法正確的是A.電流越大，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場B.螺線管越長，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場C.螺線管直徑越大，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場D.磁感線畫得越密，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場【參考答案】.B【解題思路】通電密繞長螺線管內(nèi)部的磁場可以視為勻強磁場，螺線管越長，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場，與電流大小無關(guān)，而通電環(huán)形電流內(nèi)部的磁場不是勻強磁場，選項A錯誤B正確；螺線管直徑越小，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場，選項C錯誤；磁感線是為了形象化描述磁場引入的假想曲線，磁感線畫的密疏，與磁場是否勻強無關(guān)，選項D錯誤。5.（2021高考全國甲卷）兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O'Q在一條直線上，PO'與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點處的磁感應(yīng)強度大小分別為A.B、0B.0、2BC.2B、2BD.B、B【參考答案】B【名師解析】由安培定則可判斷出M點處磁感應(yīng)強度為零，N點處磁感應(yīng)強度為2B如圖，選項B正確。最新模擬題1．（2023湖北高考沖刺模擬）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)果可推知錯誤的是（）測量序號Bx/μTBy/μTBz/μT10-21452020463210454-21045A.測量地點位于南半球B.當?shù)氐牡卮艌龃笮〖s為50μTC.第1次測量時x軸正向指向東方D.第4次測量時y軸正向指向東方【參考答案】C【名師解析】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軸的磁場豎直向上，則測量地點應(yīng)位于南半球，故A正確，不符合題意；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SKIPIF1<0SKIPIF1<0計算得B≈50μT故B正確，不符合題意；由選項A可知測量地在南半球，而南半球地磁場指向北方斜向上，則第1次測量SKIPIF1<0故y軸指向南方，x軸正向指向西方。第4次測量SKIPIF1<0故x軸指向南方而y軸則指向東方，故C錯誤，符合題意，D正確，不符合題意。2..(2023浙江杭州九校期中聯(lián)考)已知通電長直導(dǎo)線周圍某點的磁感應(yīng)強度SKIPIF1<0與導(dǎo)線中的電流SKIPIF1<0成正比、與該點到導(dǎo)線的距離SKIPIF1<0成反比。如圖所示，兩根平行長直導(dǎo)線相距為SKIPIF1<0，分別通以大小相等、方向相同的電流。規(guī)定磁場方向垂直紙面向里為正，在SKIPIF1<0區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強度SKIPIF1<0隨SKIPIF1<0變化的圖線可能是圖中的（）A. B.C. D.【參考答案】：D【名師解析】：由安培定則可知，左側(cè)的電流在其右側(cè)的磁場方向垂直紙面向里，而右側(cè)的電流在其左側(cè)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，根據(jù)通電長直導(dǎo)線周圍某點的磁感應(yīng)強度SKIPIF1<0可知距離電流越遠，電流產(chǎn)生的磁場越小，根據(jù)對稱性可知兩電流在SKIPIF1<0處的合磁場大小為0，SKIPIF1<0區(qū)域的合磁場方向垂直紙面向里，為正值；SKIPIF1<0區(qū)域的合磁場方向垂直紙面向外，為負值。故選D。3．（2023四川成都七中二診）四根在同一平面（紙面）內(nèi)的長直絕緣導(dǎo)線組成一個“井”字形，導(dǎo)線中通過的電流大小均為I，方向如圖所示。a、b和c三點位于“井”字形對角線上，其中b點在“井”字形中心，且SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．b點的磁感應(yīng)強度為零 B．a(chǎn)、c兩點的磁感應(yīng)強度相同C．a(chǎn)點磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外 D．減小導(dǎo)線1的電流，b點的磁感應(yīng)強度也減小【參考答案】AC【名師解析】根據(jù)安培定則和磁感應(yīng)強度的疊加可知，1和3、2和4導(dǎo)線在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反，疊加后b點的磁感應(yīng)強度為零，故A正確；根據(jù)疊加原理和對稱性可知，a、c兩點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反，故B錯誤；所有導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向均垂直紙面向外，疊加后a點磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，故C正確；減小導(dǎo)線1的電流，1和3導(dǎo)線在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度不能抵消，則b點的磁感應(yīng)強度增大，故D錯誤。4.(2023廣東重點高中期末)正三角形ABC的三個頂點處分別有垂直于三角形平面的無限長直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有恒定電流，A、B導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)，C導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，a、b、c三點分別是正三角形三邊的中點，若A、B、C三處導(dǎo)線中的電流分別為3I、2I、I，已知無限長直導(dǎo)線在其周圍某一點產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度B的大小與電流成正比，與電流到這一點的距離成反比，即B=kSKIPIF1<0，則a、b、c三點的磁感應(yīng)強度大小關(guān)系為A．a(chǎn)點最大 B．b點最大 C．c點最大 D．b，c兩點一樣大【參考答案】．C【名師解析】設(shè)正三角形的邊長為2L，根據(jù)公式SKIPIF1<0，結(jié)合矢量的疊加原理，則a、b、c三點的磁感應(yīng)強度大小分別為：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；綜上所述，故C正確，ABD錯誤；故選C．5.（2023浙江蕭山名校聯(lián)考）如圖所示，a、b、c一個等腰直角三角形的三個頂點，三角形在豎直平面，斜邊ab水平方向。圖甲在a、b兩個頂點分別放置兩等量正點電荷，已知a處點電荷在c點產(chǎn)生的電場強度大小為E：圖乙在a、b兩個頂點分別放置兩電流相同垂直三角形平面向里的導(dǎo)線，已知a處通電導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B．不考慮其他因素的影響，則有（）A.圖甲中，c處的電場強度大小為2E，方向豎直向上B.圖甲中，c處的電場強度大小為SKIPIF1<0E，方向水平向右C.圖乙中，c處的磁感應(yīng)強度大小為2B，方向豎直向上D.圖乙中，c處的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0B，方向水平向右【參考答案】D【名師解析】圖甲中，電荷a在c點的場強方向沿ac斜向上，電荷b在c點的場強方向沿bc斜向上，兩者垂直，大小均為E，則c處的電場強度大小為SKIPIF1<0E，方向豎直向上，選項AB錯誤；圖乙中，a處直導(dǎo)線在c點的磁場方向沿cb方向斜向下，b處直導(dǎo)線在c點的磁場方向沿ac方向斜向上，且大小均為B，則c處的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0B，方向水平向右，選項C錯誤，D正確。6.（2023重慶名校質(zhì)檢）物理學(xué)家歐姆在探究通過導(dǎo)體的電流和電壓、電阻關(guān)系時，因無電源和電流表，利用金屬在冷水和熱水中產(chǎn)生電動勢代替電源，用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測電流，具體的做法是：在地磁場作用下處于水平靜止的小磁針上方，平行于小磁針水平放置一直導(dǎo)線，當該導(dǎo)線中通有電流時，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。某興趣研究小組在得知直線電流在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比的正確結(jié)論后重現(xiàn)了該實驗，他們發(fā)現(xiàn)：當通過導(dǎo)線電流為SKIPIF1<0時，小磁針偏轉(zhuǎn)了SKIPIF1<0；當通過導(dǎo)線電流為SKIPIF1<0時，小磁針偏轉(zhuǎn)了SKIPIF1<0，則下列說法中正確的是（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0 D.無法確定【參考答案】A【名師解析】設(shè)地磁場感應(yīng)強度為B0，小磁針轉(zhuǎn)SKIPIF1<0時電流產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度為B1，tan30°=B1/B0，B1=kI1，小磁針轉(zhuǎn)60°時電流產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度為B2，tan60°=B2/B0，B2=kI2，聯(lián)立解得：I2=3I1，A正確。7.（2023重慶名校質(zhì)檢）在地球赤道上進行實驗時，用磁傳感器測得赤道上P點地磁場磁感應(yīng)強度大小為B0.將一條形磁鐵固定在P點附近的水平面上，讓N極指向正北方向，如圖所示，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度大小為B1；現(xiàn)將條形磁鐵以P點為軸心在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°，使其N極指向正東方向，此時用磁傳感器測得P點的磁感應(yīng)強度的大小應(yīng)為(可認為地磁南北極與地理北、南極重合)()A.B1－B0 B.B1＋B0C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】D【名師解析】根據(jù)題意，赤道上P點地磁場磁感應(yīng)強度大小為B0，條形磁鐵N極指向正北方向時，條形磁鐵在P點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B＝B1－B0；條形磁鐵N極指向正東方向時，其分磁感應(yīng)強度指向正東方向，此時兩個分矢量垂直，故P點的合磁感應(yīng)強度為B′＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0選項A．B1－B0，與結(jié)論不相符，選項A錯誤；選項B．B1＋B0，與結(jié)論不相符，選項B錯誤；選項C．SKIPIF1<0，與結(jié)論不相符，選項C錯誤；選項D．SKIPIF1<0，與結(jié)論相符，選項D正確.8.（2023重慶名校質(zhì)檢）如圖，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，且SKIPIF1<0；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直．磁感應(yīng)強度可能為零的點是A.a點 B.b點 C.c點 D.d點【參考答案】C【名師解析】兩電流在該點的合磁感應(yīng)強度為0，說明兩電流在該點的磁感應(yīng)強度滿足等大反向關(guān)系，根據(jù)右手螺旋定則在兩電流的同側(cè)磁感應(yīng)強度方向相反，則為SKIPIF1<0或SKIPIF1<0，又SKIPIF1<0，所以該點距SKIPIF1<0遠距SKIPIF1<0近，所以是SKIPIF1<0點，故選項C正確，選項ABD錯誤．考點：通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向【名師點睛】由安培定則可判出兩導(dǎo)線在各點磁感線的方向，再由矢量的合成方法可得出磁感應(yīng)強度為零的點的位置；本題考查了安培定則及矢量的合成方法，特別應(yīng)注意磁場的空間性，注意培養(yǎng)空間想象能力．9.（2023湖北宜昌重點高中質(zhì)檢）特高壓直流輸電是國家重點工程，如圖所示，高壓輸電線上使用“abcd正方形間隔棒”支撐導(dǎo)線L1、L2、L3、L4，其目的是固定各導(dǎo)線間距，防止導(dǎo)線互相碰撞，圖中導(dǎo)線L1、L2、L3、L4水平且恰好處在正四棱柱的四條棱上，abcd的幾何中心為O點，O點到導(dǎo)線的距離遠小于導(dǎo)線的長度，忽略地磁場，當四根導(dǎo)線通有等大、同向的電流時，則(

)A.O點的磁感應(yīng)強度為零 B.O點的磁感應(yīng)強度沿bd連線方向

C.L1對L2的安培力比L1對L3的安培力大 D.L1所受安培力的方向為從L1指向L2【參考答案】.AC

【名師解析】根據(jù)安培定則以及對稱性，L1和L3在O點處的磁感應(yīng)強度為零，L2和L4在O點處的磁感應(yīng)強度為零，所以O(shè)點處的磁感應(yīng)強度為零，故C.越靠近通電直導(dǎo)線，磁感應(yīng)強度越強，所以L1導(dǎo)線在L2處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大于在L3處的磁感應(yīng)強度，所以L1對L2的安培力大于L若通電導(dǎo)線均通垂直紙面向外的電流，根據(jù)安培定則可得L2、L3、L4在L1處的磁感應(yīng)強度的方向從L4指向L2，再根據(jù)左手定則可以確定，L110.（2023湖南名校聯(lián)盟期中）Ioffe-Prichard磁阱常用來約束帶電粒子的運動.如圖所示，四根通有大小相等且為恒定電流的長直導(dǎo)線垂直穿過SKIPIF1<0平面，1、2、3、4直導(dǎo)線與SKIPIF1<0平面的交點成邊長為SKIPIF1<0的正方形且關(guān)于SKIPIF1<0軸和SKIPIF1<0軸對稱，各導(dǎo)線中電流方向已標出。已知通電無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小與到直導(dǎo)線距離成反比。下列說法正確的是（）A.SKIPIF1<0點的磁感應(yīng)強度為零B.直導(dǎo)線1、3之間的相互作用力為排斥力C.直導(dǎo)線1、2在SKIPIF1<0點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向沿SKIPIF1<0軸負方向D.直導(dǎo)線2受到其他導(dǎo)線的磁場力可能為零【參考答案】.AC【名師解析】據(jù)右手螺旋定則可判導(dǎo)線1、3和導(dǎo)線2、4在SKIPIF1<0點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等、方向