届物理二轮磁场 专题卷 全国通用.docx

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届物理二轮磁场专题卷全国通用

2019届物理二轮磁场专题卷（全国通用）

一、单选题

1.在下面的图中，小磁针指向标画正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

2.在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线，其中通有向纸面外的恒定电流，匀强磁场的磁感应强度为1T，以直导线为中心作一个圆，圆周上a处的磁感应强度恰好为零，则下述说法对的是

A.b处磁感应强度为2T，方向水平向右

B.c处磁感应强度也为零

C.d处磁感应强度为

，方向与匀强磁场方向成​

角

D.c处磁感应强度为2T，方向水平向左

3.下列关于电场、磁场的说法正确的是（　　）

A.电场、磁场看不见、摸不着，所以它们不存在

B.电场和磁场都可以对运动电荷产生力的作用

C.电场线和磁感线都是为了形象描述电场和磁场，是客观存在的

D.电场线和磁感线不一定闭合但可以相交

4.关于磁感应强度B，下列说法中正确的是（　　）

A.根据磁感应强度定义B=

，磁场中某点的磁感应强度与F成正比，与IL成反比

B.磁感应强度B是标量，没有方向

C.磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反

D.在确定的磁场中，同一点的磁感应强度是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些

5.如图所示，一矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，若线框的面积为S，则当线框以左边为轴转过30°时通过线框的磁通量为（　　）

​

A.0B.BSC.

D.

6.如图，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板（粒子速率变小），虚线表示其运动轨迹，由图知（　　）

A.粒子带正电

B.粒子运动方向是abcde

C.粒子运动方向是edcba

D.粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长

7.

如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m，通过电流I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为（　　）

A.B=

，方向垂直斜面向上

B.B=

，方向垂直水平面向上

C.B=

，方向竖直向下

D.B=

，方向水平向左

8.如图所示，两个相同的带电粒子，同时垂直射入一个正方形的匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的轨迹分别是a和b，则它们的速率和在磁场区域中飞行时间的关系是（）

A.Va＞Vb，ta＜tbB.Va＜Vb，ta＜tb

C.Va＞Vb，ta＞tbD.Va=Vb，ta=tb

9.

如图所示，是回旋加速器的示意图，利用该装置我们可以获得高能粒子，其核心部分为处于匀强磁场中的两个D形盒，两D形盒之间接交流电源，并留有窄缝，粒子在通过窄缝时得到加速。

忽略粒子的重力等因素，为了增大某种带电粒子射出时的动能，下列说法正确的是（　　）

A.只增大D形盒的半径B.只增大加速电场的电压

C.只增大窄缝的宽度D.只减小磁感应强度

二、多选题

10.关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（　　） 

A.甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的

B.乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的

C.丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的

D.丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的

11.

在磁感应强度为B、竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四个点，在这四个点中（　　）

A.b、d两点的磁感应强度大小相等

B.a、b两点的磁感应强度大小相等

C.c点的磁感应强度的值最小

D.a点的磁感应强度的值最大

12.

长为L的导线ab斜放（夹角为θ）在水平轨道上，轨道平行间距为d，通过ab的电流强度为I，匀强磁场的磁感应强度为B，如图所示，则导线ab所受安培力的大小为（　　）

A.ILBB.ILBsinθC.

D.

13.在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场．已知从左方水平射入的电子穿过这区域时未发生偏转．设重力可忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是（）

A.E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同

B.E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反

C.E竖直向上，B垂直纸面向外

D.E竖直向上，B垂直纸面向里

14.

如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法正确的是（　　）

A.微粒一定带负电B.微粒动能一定减小

C.微粒的电势能一定增加D.微粒的机械能一定增加

15.

如图所示，磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场方向垂直水平面向里，电场强度为E=10N/C的匀强电场方向竖直向下。

半径为R=1m的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内，直径AP与电场垂直。

可视为质点的质量为m=1×10-2kg，电荷量为q=-2×10-3C的小球由轨道左端A无初速度滑下（g=10m/s2），当小球滑至轨道最低点C的过程中，则下列判断正确的是（　　）

A.磁场力对小球不做功

B.电场力对小球做正功

C.小球通过C点的速度大小为 4m/s

D.小球第二次通过C点对轨道的压力为0.244N

三、计算题

16.

如图所示，两根相同的轻质弹簧的劲度系数为k，静止吊起一根长为L、质量为m的匀质水平金属棒PQ，金属棒处于方向水平向外的匀强磁场中。

当金属棒中通有由P端流向Q端的电流I时，弹簧的伸长量为x．重力加速度为g．求：

（1）金属棒所受安培力的大小和方向；

（2）该匀强磁场的磁感应强度的大小。

17.

如图所示，一质量为m，电量为q的带负电粒子，以某一速度从边长为L的正方形匀强磁场区域的入口A处，沿AB方向垂直磁场进入，磁感应强度大小为B，粒子从C口射出磁场，求：

（1）粒子从A点进入磁场的速度大小；

（2）要使粒子从D口射出，粒子的速度大小；

（3）从A进入到C、D口射出两种情况下，粒子所用时间之比．

18.如图所示为质谱仪原理示意图.设粒子质量为m、电荷量为q，加速电场电压为U，偏转磁场的磁感应强度为B.则粒子进入磁场时的速度是多大？

打在底片上的位置到S3的距离多大？

答案和解析

1.【答案】A

【解析】

【分析】

小磁针N极的指向与磁场的方向一致，BC直接根据磁场方向判断即可，AC先由右手定则判断磁场的方向然后判断小磁针指向。

此题考查了安培定则和磁极间的作用规律的应用．安培定则中共涉及三个方向：

①电流方向；②线圈绕向；③磁场方向。

关于这方面的考查，一般是直接或间接告诉其中的两个，利用安培定则来确定第三个方向。

【解答】

A.由右手定则判断出顺着电流方向看磁场为顺时针，小磁针处切线方向竖直向上，故N极向上，A正确；

B.磁铁外部磁场由N极指向S极，故小磁针N极应向下指，B错误；

C.由右手定则判断螺线管左边为N极，同名磁极相互排斥，则小磁针N极在右侧，故C错误；

D.U磁铁外部磁场由N极指望S极，小磁针N极应指向磁铁S极，D错误。

故选A。

2.【答案】C

【解析】

解：

由题，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，大小也是1T；由安培定则可知，该电流在b点产生的磁场方向向下，在c点产生的磁场的方向向右，在d点产生的磁场的方向向上；该电流在bcd各点产生的磁场的磁感应强度都是1T；

A、通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为

T，方向与B的方向成45°斜向下。

故A错误；

B、D、通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2T，方向与B的方向相同，即方向向右。

故B错误，D错误；

C、通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，则d点感应强度为

T，方向与B的方向成45°斜向上。

故C正确。

故选：

C。

由题，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反．通电导线在abcd四点处产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形定则进行合成分析b、c、d三点的磁感应强度大小和方向．

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．

3.【答案】B

【解析】

解：

A、电场、磁场看不见、摸不着，但电场和磁场均是客观存在的特殊物质；故A错误；

B、电场对放入其中的运动电荷一定有力的作用；而磁场对运动的电荷不一定有力的作用，但它们均可以对运动电荷有力的作用；故B正确；

C、电场线和磁感线是人类为了形象地描述电场场而引入的虚拟的线，实际中并不存在；故C错误；

D、电场线不一定闭合，磁感线是闭合的，两者均不可以相交；故D错误；

故选：

B。

电场与磁场都是客观存在的特殊物质；电场线和磁感线都是为了描述电场和磁场而假想的曲线，电场线越密的地方，电场强度越大，电场中某点电场强度的大小由电场决定。

考查电场与磁场的基本知识，通过相互比较来加强理解。

抓住电场与磁场都是物质，电场线和磁感线都是假想的曲线是关键。

4.【答案】D

【解析】

解：

A、由B=

，可知，是通过比值定义，所以B与F，与IL均无关，而B由磁场本身性质决定．故A错误；

B、磁感应强度B是矢量，其方向即为小磁针静止时N极指向，故B错误．

C、通电导线在磁场中的受力方向，由左手定则来确定，磁场力的方向与感应强度B的方向垂直，故C错误；

D、磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向，由磁场本身决定，磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些．故D正确；

故选D

在磁场中磁感应强度有强弱，则由磁感应强度来描述强弱．将通电导线垂直放入匀强磁场中，即确保电流方向与磁场方向相互垂直，则所受的磁场力与通电导线的电流与长度乘积之比．

磁感应强度的定义式B=

，可知，是属于比值定义法，且通电导线垂直放在磁场中．即B与F、I、L均没有关系，它是由磁场的本身决定．例如：

电场强度E=

一样．同时还要注意的定义式B=

，是有条件的．

5.【答案】D

【解析】

【分析】

本题考查磁通量的计算，要注意明确S的意义，Ssinθ可以理解为垂直于磁场的面积．

磁通量为：

Φ=BS，S指垂直磁感线的有效面积，由磁感线和线圈的方向可判定磁通量．

【解答】

解：

由磁通量表达式：

Φ=BS，S指垂直磁感线的有效面积，

则可知转过30°时的磁通量

，故Ｄ正确，ABC错误。

故选D。

6.【答案】C

【解析】

解：

A、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板后粒子速率变小，根据带电粒子在磁场中运动的半径公式：

，粒子的半径将减小，故粒子应是由下方穿过金属板，故粒子运动方向为edcba，根据左手定则可得，粒子应带负电，故A错误；

BC、带电粒子穿过金属板后速度减小，由r=

轨迹半径应减小，故可知粒子运动方向是edcba，故B错误，C正确；

D、由T=

可知，粒子运动的周期和速度无关，而上下均为半圆，故所对的圆心角相同，故粒子的运动时间均为

，故D错误；

故选：

C．

由半径的变化可知粒子运动方向；由轨迹偏转方向可知粒子的受力方向，则由左手定则可判断粒子的运动方向，由圆周对应的圆心角及周期公式可知时间关系．

本题应注意观察图形，图形中隐含的速度关系是解决本题的关键，明确了速度关系即可由左手定则及圆的性质求解．

7.【答案】C

【解析】

【分析】

通电导线在磁场中的受到安培力作用，由左手定则来确定安培力的方向，由平衡条件求出安培力大小，最后由安培力公式计算B的大小。

学会区分左手定则与右手定则，前者是判定安培力的方向，而后者是判定感应电流的方向．

【解答】

A、若磁场方向垂直于斜面向上，由左手定则知安培力平行于斜面向下，导线不可能静止，故A错误；

B、若磁场方向垂直于水平面向上，由左手定则知安培力水平向右，导线不可能处于平衡，故B错误；

C、若磁场方向竖直向下，由左手定则知安培力水平向左，根据平衡条件：

mgtanα=BIL，则B=

，故C正确；

D、若磁场方向水平向左，受到竖直向上的安培力，故mg=BIL，解得B=

，故D错误

故选：

C．

8.【答案】A

【解析】

【分析】

本题考查带电粒子在磁场中的运动。

解决粒子在磁场中圆周运动的基础就是掌握带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式，并能灵活运用。

通过洛伦兹力提供向心力求出粒子的轨迹半径，再根据粒子的半径大小，比较速度的大小。

结合粒子在磁场中运动的周期公式比较两粒子在磁场中的运动时间关系。

【解答】

根据洛伦兹力等于向心力，得：

则得：

由于a的轨迹半径比b的大，所以有：

Va＞Vb。

设轨迹对应的圆心角为θ，则粒子在磁场中的运动时间为：

粒子运动的周期为：

，可见，周期T相同，由于a的轨迹圆心角小，所以ta＜tb。

故A正确，BCD错误。

故选A。

9.【答案】A

【解析】

解：

带电粒子从D形盒中射出时的动能为：

Ekm=

mvm2…

（1）

   带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则圆周半径为：

R=

…

（2）

     由

（1）

（2）可得：

Ekm=

 显然，当带电粒子q、m一定的，则有：

Ekm∝R2B2

即Ekm随磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R的增大而增大，与加速电场的电压和狭缝距离无关，故A正确，BCD错误

故选：

A。

回旋加速器中带电粒子在电场被加速，每通过电场，动能被增加一次；而在磁场里做匀速圆周运动，通过磁场时只改变粒子的运动方向，动能却不变。

因此带电粒子在一次加速过程中，电场电压越大，动能增加越大。

但从D形盒中射出的动能，除与每次增加的动能外，还与加速次数有关。

所以加速电压越大，回旋次数越少，最大动能只由磁感应强度和D形金属盒的半径决定

本题回旋加速器考查电磁场的综合应用：

在电场中始终被加速，在磁场中总是匀速圆周运动。

所以容易让学生产生误解：

增加射出的动能由加速电压与缝间决定。

原因是带电粒子在电场中动能被增加，而在磁场中动能不变

10.【答案】BD

【解析】

【分析】

磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质，磁体间的相互作用就是通过磁场发生的，电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的，从而即可求解。

考查磁体间，电流间，及磁体与电流间的作用力，均通过磁场发生作用的，理解磁场力产生条件，掌握电流周围的磁场分布。

【解答】

A.甲图中，电流会产生磁场，那么电流对小磁针力的作用是通过电流产生的磁场发生的，故A错误；

B.乙图中，磁体对通电导线的力，即为安培力，是通过磁体的磁场发生的，故B正确；

C.丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的，并不是电场，故C错误，D正确；

故选BD。

11.【答案】ACD

【解析】

解：

用右手螺旋定则判断通电直导线在abcd四个点上所产生的磁场方向，如图所示：

A、b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，磁感应强度叠加变大，方向向左上；d点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右上．d点与b点叠加后的磁场大小相等，但是方向不同．故A正确；

B、a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，叠加变大；b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，磁感应强度叠加变大，方向向左上；根据矢量合成的特点可知，a点的磁感应强度大．故B错误；

C、c点电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加变小．故C正确；

D、a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，叠加变大．故D正确；

故选：

ACD

该题考察了磁场的叠加问题．用右手定则首先确定通电直导线在abcd四点产生的磁场的方向，利用矢量的叠加分析叠加后磁场大小变化和方向，从而判断各选项．

磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量．它的合成遵循矢量合成的平行四边形法则．

12.【答案】AC

【解析】

【分析】

当磁场的方向与电流的方向夹角为θ，F=BILsinθ，结合该表达式进行分析求解。

解决本题的关键知道安培力的一般表达式F=BILsinθ，当磁场方向与电流方向平行，F=0，当磁场方向与电流方向垂直，F=BIL。

【解答】

电流的方向与磁场方向垂直，则

，L为导线的长度，故AC正确，BD错误。

故选AC。

13.【答案】ABC

【解析】

略

14.【答案】AD

【解析】

解：

根据做直线运动的条件和受力情况（如图所示）可知，微粒一定带负电，且做匀速直线运动，所以选项A正确，选项B错误．

由于电场力向左，对微粒做正功，电势能一定减小，选项C错误．

由能量守恒可知，电势能减小，机械能一定增加，所以选项D正确．

故选AD．

对带电粒子进行受力分析，受到竖直向下的重力，水平方向的电场力和垂直于虚线的洛伦兹力，由于带电粒子做直线运动，所以洛伦兹力只能垂直于虚线向上，从而可判断粒子的电性（带负电），同时可知电场力的方向向左，再根据各力的做功情况，即可判断各选项的正误．

带电粒子在重力场、电场、磁场的复合场中，只要是做直线运动，一定是匀速直线运动（v与B不平行）．若速度是变的，洛伦兹力会变，合力就是变的，合力与速度不在一条直线上，带电体就会做曲线运动．

15.【答案】AC

【解析】

解：

A、磁场力即洛伦兹力的方向与小球的速度方向始终垂直，对小球不做功。

故A正确。

B、小球所受的电场力方向竖直向上，对小球做负功，故B错误。

C、从A到C，由动能定理得：

mgR-qER=

，得vC=4m/s，故C正确。

D、由于重力和电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，所以小球第二次通过C点时速度大小仍为 4m/s，在C点，由小球，由牛顿第二定律得：

N-mg+qvCB=m

解得N=0.256N，由牛顿第三定律知小球第二次通过C点对轨道的压力为0.256N，故D错误。

故选：

AC

洛伦兹力的方向与速度方向始终垂直，对小球不做功。

电场力做负功。

根据动能定理求出小球到达C点时的速度。

在C点，由径向的合力提供向心力，由牛顿第二定律求出轨道对小球的支持力，即可得到小球对轨道的压力。

本题考查带电粒子在混合场中的运动，综合运用了动能定理和牛顿第二定律，关键是受力分析，运用合适的规律进行解题。

要注意洛伦兹力不做功。

16.【答案】解：

（1）由左手定则可知，金属棒所受安培力方向竖直向下，设金属棒所受安培力的大小为F安，对金属棒，由平衡条件有：

mg+F=2kx，

解得：

F=2kx-mg；

（2）设匀强磁场的磁感应强度大小为B，则有：

F=BIL，

解得：

B=

=

；

答：

（1）金属權所受安培力的大小为2kx-mg，方向竖直向上；

（2）该匀强磁场的磁感应强度的大小为

。

【解析】

（1）根据左手定则判断出电流的方向，结合共点力的平衡即可求出金属棒受安培力的大小；

（2）结合安培力的公式即可求出匀强磁场磁感应强度的大小。

解决本题的关键掌握安培力的大小公式，以及掌握左手定则判断磁场方向、电流方向、安培力方向的关系。

17.【答案】解：

（1）从C口射出，粒子做圆周运动的半径R1=L

由

得到：

（2）要使从D口射出，粒子做圆周运动的半径

由

得到：

（3）从A进入到从C、D射出两种情况周期相同，t=

，

从C射出磁场的粒子经过的圆心角为90°，运动的时间为T，从D射出磁场的粒子的圆心角为180°，运动的时间为T，所以粒子所用时间之比1：

2，

答：

（1）粒子从A点进入磁场的速度大小为

；

（2）要使粒子从D口射出，粒子的速度大小为

；

（3）从A进入到C、D口射出两种情况下，粒子所用时间之比为1：

2．

【解析】

粒子从A点进入磁场，从CD点离开磁场，做匀速圆周运动，根据几何关系求出半径，再根据洛伦兹力提供向心力求出速度，在由周期公式可以判断粒子的运动的时间之比．

带电粒子在磁场中做的是匀速圆周运动，根据粒子的半径公式和周期公式分析即可的出结论．

18.【答案】解：

粒子在加速电场加速，由动能定理可得：

，

得粒子进入磁场时的速度：

；

粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得：

，

得粒子运动半径：

，

粒子在磁场中运动轨迹为半圆，故打在底片上的位置到S3的距离为：

。

【解析】

本题考查质谱仪的原理，知道各个阶段运动规律是关键，基础题目。

带电粒子经加速电场加速时，由动能定理可求得粒子离开加速电场的速度；粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可求得粒子运动半径，打在底片上的位置离S3的距离为2倍半径。