专题37 磁场叠加.docx

高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1）第三部分磁场专题3.7磁场叠加（基础篇）.选择题1. （2020高考全国II卷压轴卷）如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，D为圆弧中点，A、D、C处 各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向垂直纸面向里，整个空间还存在一个大小为B的匀强 磁场，O处的磁感应强度恰好为零。如果将D处电流反向，其他条件都不变，则O处的磁感应强度大小为 （）A. 2(21)BB. 2(V2+1)BC. 2BD. 0【参考答案】A【名师解析】 因为O为圆心，且三根导线中电流大小相等，故设A、D、C处电流在O点产生的磁场的 磁感应强度大小均为B0，根据矢量合成，Ea+Ec+Ed=（仪+1）B0，依题意B = '2+1）B0，得B0=W+1 所以将D处电流反向，其他条件都不变，O处磁感应强度：B = 2B0=221）B，故选A。2. （2020山东德州期末）如图所示，直线电流P和Q大小相等，处于磁感应强度大小为B0，方向平行于纸 面的匀强磁场中，P的方向垂直纸面向里；Q的方向垂直纸面向外，两电流在纸面上的位置和M点恰好组 成等边三角形，M点的磁感应强度为零。若仅把电流Q撤掉，则M点的磁感应强度变为（）A.大小为B，方向与PM延长线成30°角B.大小为B0，方向与PQ平行C.大小为、斤8«方向沿PM延长线方向与PQ平行【参考答案】A 【名师解析】设两导线在M点处的磁感应强度大小为B0。当P导线中方向向里，Q导线中方向向外时，根据安培定则知两导线在M点处的磁感应强度方向夹角为120°，合磁感应强度B=B 0.如下图所示。因为M点处的磁感应强度为零，则B'=B0,可得，Bp=B0。若仅把电流Q撤掉，则M点的磁感应强度大小为B广B0,方向与PM垂直向右下方，如右图所示，结合矢量的合成法则，则M点的合磁感应强度为B0,方向与PM延长线成30°角，故A正确，BCD错误。【关键点拨】。根据安培定则和矢量的叠加法则，结合M点处的磁感应强度，即可求解仅把电流Q撤掉时M点处的磁感应强度大小。本题考查矢量的合成法则，掌握通电导线周围的磁场方向与电流方向的关系，理解三角知识的正确运用，注意画出正确的矢量图是解题的关键。3. （多选）3条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为/，电流 方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的3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B、B2和B3。下列说法正确的是A. B=B2<B3B. B1= B 2=B 3C. a和小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，小和c处磁场方向垂直于纸面向里【参考答案】AC【名师解析】本题要明确三条导线中的电流在a、b、c三点各自产生的磁场的分布情况，要充分利用对称性进行矢量合成。对于。点，由安培定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方 向相反，水平导线在此处产生的磁场方向向外；对于b点，斜向右上方的导线与水平导线在此处产生的磁 感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此处产生的磁场方向向外；对于c点，水平导线在此 处产生的磁场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此处产生的磁场方向也向里，则C处合磁场方 向向里，且有B3>B1=B2。综上可知选项A、C正确。4. （6分）（2019山东潍坊三模）如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂 直于纸面固定放置，两者之间的距离为1。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里大小相等的电流时，纸 面内与两导线距离为1的a点处的磁感应强度为零。若仅让P中的电流反向，则a点处磁感应强度的大小为（A. 2BC.D. B【参考答案】B【名师解析】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为1的a点处的磁感应强度为B，如下图所示：由于此时a点处的磁感应强度为零，则有B=B0；由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向 P，若仅让P中的电流反向，依据几何关系，及三角知识，则有：Bpcos3 0°= ；B0；<3解得：P或Q通电导线在a处的磁场大小为Bp=L B0；当P中的电流反向，其他条件不变再依据几何关系，及三角知识，则有：B2=§B0；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P,磁2（2场大小为B0；最后由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B=- B0,故B正确，ACD错误。5. 如图所示，在直角三角形ABC的A点和B点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线， 其电流强度分别为IA和/B，ZA = 30°，通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度B=，k为比例 系数，r为该点到导线的距离，I为导线的电流强度.当一电子在C点的速度方向垂直纸面向外时，所受洛 伦兹力方向垂直BC向下，则两直导线的电流强度IB与IA之比为（）.1A. 2【名师解析】.由左手定则可知C点处磁场的磁感应强度B合勺方向平行BC向右，设A处导线和B 合处导线在C处形成的磁场的磁感应强度大小分别为BJH Bb，方向分别与AC和BC垂直，如图所示，可知BB=sin 30°=5,计算可得，=土 D正确.la 46. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有一根水平放置的通电长直导线，电流方向向左，abcdef是与直导 线在同一平面内关于直导线对称的正六边形，且与磁场方向平行，下列关于各点的磁感应强度大小与方向的说法主确的是A. a、d两点的磁场方向相同B. b、e两点的磁场方向相同C. a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度D. a点的磁感应强度大于f点的磁感应强度【参考答案】C【名师解析】根据安培定则知，通电直导线周围的磁场中，a、b、c三点的磁场方向都是垂直直面向里的， d、e、f都是垂直直面向外的。再加上原磁场，根据矢量合成知.a、d两点的磁场方向不同，b、e两点的磁 场方向不同。所以A、B错误。又根据距离导线的距离相同，电流产生的磁感应强度大小相同，距离导线 越近，磁感应强度越大。则知导线所产生的磁场中，a、c、d、f的磁感应强度大小相同，b、e的磁感应强 度大小相同，而且a、c、d、f的磁感应强度大于b、e的磁感应强度，所以合成以后，a点的磁感应强度大 于b点的磁感应强度，所以C正确。a点的磁感应强度和f点的磁感应强度大小相同。所以D错误。故选择 C。【点睛】根据安培定则判断电流周围的磁场；磁感应强度是矢量，需按平行四边形定则合成来比较大小。7. （2012-全国）如题图，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。、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【参考答案】.CD【名师解析】。点处的磁场是由M、N两处的直线电流产生的，由安培定则和磁场叠加原理可判断出M、N 两处的直线电流在o处产生的磁场方向向下，磁感应强度一定不为零，选项A错误；a、b两点处的磁感应 强度大小相等，方向相同，选项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不同，选项D正确。8. 无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度的大小与电流大小成正比，与导线到这一 点的距离成反比.如图所示，两根长直导线电流大小/>/2,方向如图所示，且垂直于纸面平行放置，纸面内 有M、N、0、P四点，其中M、N在导线横截面连线的延长线上，0点在导线横截面的连线上，P在导线 横截面连线的垂直平分线上.这四点处磁场的磁感应强度不可能为零的是（）A.M点B.N点C.0点D.P点【参考答案】 ACD【名师解析】 根据安培定则可知两电流在M点磁感应强度的方向相反，由于M离I1近且/1>/2,故在 M点I1的磁感应强度的大小大于I2的磁感应强度的大小，则M点磁感应强度不可能为0，选A；根据安培 定则可知两电流在N点的磁感应强度的方向相反，由于I2离N点近且I1>I2,则N点I1的磁感应强度的大小 可能等于I2的磁感应强度的大小，故N点磁感应强度可能为0，不选B；根据安培定则可知两电流在0点 磁感应强度的方向相同，则0点磁感应强度不可能为0，选C；根据安培定则可知两电流在P点的磁感应 强度方向不相反，均存在竖直向下的分量，故P点的磁感应强度不可能为0，选D.9. 如题图甲所示，无限长导线，均通以恒定电流I.直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点0 为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点0处不形成磁场，则图乙中0处磁感应强度和图甲中 0处磁感应强度相同的是（）题图甲【参考答案】.A【名师解析】图甲中。处磁场的磁感应强度实际上是两段1/4圆弧顺时针方向电流产生的。图乙中0处磁 感应强度和图甲中0处磁感应强度相同的是图A。10. 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/,方向如题 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鸟、b2和b3,下列说法正确的是（ ）aA. B1=B2<B3B. B1=B2=B3C. 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D. a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里【参考答案】.AC【名师解析】由安培定则、磁场叠加原理和对称性可知，靠近a、b两点的电流在a、b两点产生的磁场相互 抵消，a、b两点的磁场是对面导线中的电流产生的，a、b两点的磁感应强度相等，即B=B2。而c点的磁 场则是由这三根导线中电流产生的，这三根导线中电流在c点产生的磁场方向相同，所以BYBmBj选项 A正确B错误。由安培定则可判断出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，选 项C正确D错误。11. 四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d电流均为I,如图所示放在正方形的四个顶点上，每根通电 直导线单独存在时，四边形中心。点的磁感应强度都是B,则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度 的大小和方向为()A. 2"胡，方向向左B. 2B，方向向下C. 2，一B,方向向右D. 2B，方向向上【参考答案】A【名师解析】根据安培定则判断得知：四根导线在O点产生的磁感应强度的方向分别为：a导线产生的B 方向bd,大小为B； c导线产生的B方向bd，大小为B；同理，b导线产生的B方向ca,大小为B, d导线 产生的B方向ca,大小为B,则根据平行四边形定则进行合成可知，所以四根导线同时存在时的磁感应强 度大小为2, ：B,方向水平向左。故选A。点睛：此题考查安培定则以及磁场的叠加问题；关键是能用右手定则判断磁场的方向，磁感应强度是矢量， 叠加时满足平行四边形法则.12. 如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线氐、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1 1B0,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:'"和,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I *B. 流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为：1C. 流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为厂7D. 流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为-【参考答案】AC【名师解析】：先利用右手定则判断通电导线各自产生的磁场强度，然后在利用矢量叠加的方式求解各个导 体棒产生的磁场强度。L1在ab两点产生的磁场强度大小相等设为B1，方向都垂直于纸面向里，而L2在a点产生的磁场强度设为 B2,方向向里，在b点产生的磁场强度也为b2,方向向外，规定向外为正，根据矢量叠加原理可知 为-01-2 二罪 0ih + 询-务=71B = -Bq 二 1 日0八可解得：； J 故AC正确；【关键点拨】：磁场强度是矢量，对于此题来说ab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ab两点产生的磁场方向，在利用矢量叠加来求解即可。13. 有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图.在图中所示的平面内，O点为 两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相 等.若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正 确的是（）A. M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同B. M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反C. 在O点的磁感应强度方向水平向右D. 在O点的磁感应强度方向水平向左【参考答案】B【名师解析】根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通 电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，M点和N点的磁感应强度大小相等，M点磁场向下，N点磁场向上，方向相反。故A错误，B正确；O点处，两导线各自形成的磁 感应强度大小相等、方向相反，合磁感应强度为零，故CD错误。故选B。点睛：本题考查安培定则和平行四边定则的综合应用，注意矢量的合成法则的应用.注意明确导线磁感应 强度的分布规律，并明确立体图的分析方法.14. 1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。已知通电长直导线周围某点的感应强度B = k-，即磁感应强度B与与导线中的电流成正比、与该点到导线的距高r成反比。如图所示，两根平 r行长直导线相距为X0，分别通以大小不等、方向相同的电流，已知-2。规定磁场方向垂直纸面向里为 正，在0X。区间内磁感强度B随x变化的图线可能是图中的（）B.C.D.【参考答案】A【名师解析】根据右手螺旋定则可得左边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，右边通电导 线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向外，离导线越远磁场越弱，在两根导线中间位置磁场为零.由于 规定B的正方向垂直纸面向里，故A正确，BCD错误；15. 如图所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环A所在的平面内画一个圆B，它的 一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过B圆内的磁通量（）A. 为零B. 垂直向里C. 垂直向外D. 条件不足，无法判断【参考答案】B【名师解析】根据安培定则可知，通电环形导线A，在线圈B处产生磁场方向，左半边的垂直向里，右半 边的磁场垂直向外，且线圈A内部的磁场强，外部的磁场弱，根据方向相反的磁通量可以相互抵消，可知， B圆内的磁通量是垂直于纸面向里的，故B正确，ACD错误。16. 如图所示，在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线：，匀强磁场的磁感应强度为B=1T, 在导线外，以导线截面的中心为圆心的圆周上有a、b、c、d四个点。已知d点的磁感应强度为，方向 斜向右上方，并与B的夹角为45°，则下列说法正确的是A. a点的磁感应强度为零B. b点的磁感应强度与d点相同C. c点的磁感应强度为零D. 直导线中的电流方向垂直纸面向里【参考答案】C【名师解析】根据d点的磁感应强度为，方向斜向右上方，并与B的夹角为45°，可知通电直导线在d 点产生的磁场的磁感应强度为1T，方向竖直向上，由此可判断通电直导线中电流垂直纸面向外；通电直导 线在a点的磁场强度为1T,方向水平向右，由磁场叠加可知，。点的磁感应强度为2T，选项AD错误；同理 可求得b点的磁感应强度大小为、：'T，方向与B成450角沿斜向下方，即b点的磁感应强度与d点大小相同， 方向不同，选项B错误；通电直导线在c点的磁场强度为1T,方向水平向左，由磁场叠加可知，c点的磁感 应强度为0，选项C正确.【关键点拨】：本题考查安培定则和平行四边形定则，空间任意一点的磁感应强度都通电导线产生的磁场和 匀强磁场的叠加，而叠加时满足平行四边形法则.