高考物理最新电磁学知识点之磁场单元汇编附答案解析

高考物理最新电磁学知识点之磁场单元汇编附答案解析
一、选择题
1．如图所示，空间中存在在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，有一带电液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，重力加速度为g，则液滴环绕速度大小及方向分别为（）
A．E
B
，顺时针B．
E
B
，逆时针C．
BgR
E
，顺时针D．
BgR
E
，逆时针
2．如图所示，虚线为两磁场的边界，左侧磁场垂直纸面向里，右侧磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B。

一边长为L、电阻为R的单匝正方形导体线圈abcd，水平向右运动到图示位置时，速度大小为v，则（）
A．ab边受到的安培力向左，cd边受到的安培力向右
B．ab边受到的安培力向右，cd边受到的安培力向左
C．线圈受到的安培力的大小为
22 2B L v
R
D．线圈受到的安培力的大小为
22 4B L v
R
3．如图为洛伦兹力演示仪的结构图．励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直．电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节．下列说法正确的是()
A．仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大
B．仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大
C．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大
D．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大
4．如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从M点水平射入场区，经一段时间运动到M点的右下方N点，关于小球由M到N的运动，下列说法正确的是（）
A．小球可能做匀变速运动B．小球一定做变加速运动
C．小球动量可能不变D．小球机械能守恒
5．三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示．则三角形的中心O处的合磁场方向为()
A．平行于AB，由A指向B B．平行于BC，由B指向C
C．平行于CA，由C指向A D．由O指向C
6．在绝缘水平面上方均匀分布着方向与水平向右成60︒斜向上的匀强磁场，一通有如图所示的恒定电流I的金属方棒，在安培力作用下水平向右做匀速直线运动。

已知棒与水平面
间的动摩擦因数
3
μ=。

若磁场方向由图示方向开始沿逆时针缓慢转动至竖直向上的过
程中，棒始终保持匀速直线运动，设此过程中磁场方向与水平向右的夹角为θ，则关于磁场的磁感应强度的大小B与θ的变化关系图象可能正确的是（）
A．B．
C ．
D ．
7．某小组重做奥斯特实验，在一根南北方向放置的直导线的正下方放置一小磁针，如图所示，给导线通入恒定电流，小磁针再次静止时偏转了30°，已知该处地磁场水平分量55.010B T -=⨯，通电直导线在该处产生的磁感应强度大小为（ ）
A ．52.910T -⨯
B ．57.110T -⨯
C ．58.710T -⨯
D ．41.010T -⨯
8．如图所示，在以原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 方向垂直于纸面向里的匀强磁场，A 、C 、D 为磁场边界上的点，A 、C 为边界与坐标轴的交点，OD 连线与x 轴负方向成45°。

一带负电粒子从A 点以速度v 沿AC 方向射入磁场，恰好从D 点飞出，粒子在磁场中运动的时间为（ ）
A ．2r v π
B ．34r v π
C ．54r v π
D ．52r v
π 9．如图所示，一根长为的铝棒用两个劲度系数均为 的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中， 磁感应强度为 B ，方向垂直纸面向里，当铝棒中通过的电流方向从左到右时，弹簧的长度 变化了，则下面说法正确的是（ ）
A ．弹簧长度缩短了，
B ．弹簧长度缩短了，
C ．弹簧长度伸长了，
D ．弹簧长度伸长了， 10．一回旋加速器当外加磁场一定时，可把质子加速到v ，它能把氚核加速到的速度为 （ ）
A ．v
B ．2v
C ．3v
D ．23
v 11．如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），三个质量和电荷量都相同的带电粒子a 、b 、c 以不同的速率对准圆心O 沿着AO 方向射入磁场，其运动轨迹如图所示，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（ ）
A ．a 粒子速率最大
B ．c 粒子速率最大
C ．c 粒子在磁场中运动时间最长
D ．它们做圆周运动的周期a b c T T T <<
12．如图所示，两相邻且范围足够大的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度方向平行、大小分别为B 和2B 。

一带正电粒子（不计重力）以速度v 从磁场分界线MN 上某处射入磁场区域Ⅰ，其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN 成60︒角，经过t 1时间后粒子进入到磁场区域Ⅱ，又经过t 2时间后回到区域Ⅰ，设粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的角速度分别为ω1、ω2，则( )
A ．ω1∶ω2＝1∶1
B ．ω1∶ω2＝2∶1
C ．t 1∶t 2＝1∶1
D ．t 1∶t 2＝2∶1
13．如图所示，在水平放置的光滑绝缘杆ab 上，挂有两个相同的金属环M 和N ．当两环均通以图示的相同方向的电流时，分析下列说法中，哪种说法正确（ ）
A ．两环静止不动
B ．两环互相远离
C ．两环互相靠近
D ．两环同时向左运动
14．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示．在0~2T 时间内直导线中电流向上，则在~2T T 时间内线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）
A ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
B ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
15．关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是（ ） A ．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行
B ．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行
C ．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直
D ．既不跟磁场方向垂直，也不跟电流方向垂直
16．质量和电量都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速度率经小孔S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（ ）
A ．M 带正电，N 带负电
B ．M 的速度率小于N 的速率
C ．洛伦兹力对M 、N 做正功
D ．M 的运行时间等于N 的运行时间 17．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。

电磁驱动原理如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小,则合上开关 S 的瞬间（ ）
A．两个金属环都向左运动
B．两个金属环都向右运动
C．从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向
D．铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力
18．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，用两根等长的绝缘细线水平悬挂金属棒MN，通以M到N的电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ。

如果仅改变下列某一个条件，即可使得θ变大的是（）
A．两悬线等长变短B．金属棒质量变大
C．磁感应强度变小D．棒中的电流变大
19．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。

质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。

若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。

此离子和质子的质量比约为
A．11
B．12
C．121
D．144
20．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正负电子分别以相同的速度沿与x轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为
A．13
：B．1∶2C．1∶1D．2∶1
21．一电子以垂直于匀强磁场的速度v A，从A处进入长为d、宽为h的磁场区域如图所示，发生偏移而从B处离开磁场，若电荷量为e，磁感应强度为B，圆弧AB的长为L，则()
A．电子在磁场中运动的时间为t=
A
d
v
B．电子在磁场中运动的时间为t=
A
L
v
C．洛伦兹力对电子做功是Bev A·h
D．电子在A、B两处的速度相同
22．2019年我国研制出了世界上最大的紧凑型强流质子回旋加速器，该回旋加速器是我国目前自主研制的能量最高的质子回旋加速器。

图示为回旋加速器原理示意图，现将两个相同的回旋加速器置于相同的匀强磁场中，接入高频电源。

分别加速氘核和氦核，下列说法正确的是（）
A．它们在磁场中运动的周期不同
B．它们的最大速度相等
C．两次所接高频电源的频率不相同
D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
23．如图所示，以O为圆心的圆形区域内，存在方向垂直纸面向外的勻强磁场，磁场边界上的A点有一粒子发射源，沿半径AO方向发射出速率不同的同种粒子（重力不计），垂直进入磁场，下列说法正确的是
A．率越大的粒子在磁场中运动的时间越长
B．速率越小的粒子在磁场中运动的时间越长
C．速率越大的粒子在磁场中运动的角速度越大
D．速率越小的粒子在磁场中运动的角速度越大
24．一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示．如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为()
A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
25．如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
液滴在复合场中做匀速圆周运动，知重力和电场力平衡，则液滴受到向上的电场力，可知液滴带负电，根据左手定则可知液滴做顺时针的匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
2
v
qvB m
=
R
又因为重力和电场力平衡，则有
qE mg
=
解得
BgR v E
=
故A 、B 、D 错误，C 正确；
故选C 。

2．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．线框的左右两边分别切割两磁场产生的动生电动势由右手定则可找出方向，如图所示
两动生电源串联，总电流为顺时针方向，再由左手定则可得ab 边受到的安培力向左，cd 边受到的安培力向左，故AB 错误；
CD ．线框的电动势为2E BLv =，则电流为
2E BLv I R R
=
= 两个安培力力之和为线框受到的安培力 224=22B L v F F BIL R
==总 故C 错误，D 正确。

故选D 。

3．B
解析：B
【解析】 【分析】
本题主要考查了洛伦兹力、动能定理、圆周运动．根据动能定理表示出加速后获得的速度，然后根据洛伦兹力提供向心力推导出半径的表达式，利用速度公式推导出周期表达式，增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，当提高电子枪加速电压，速度增大，并结合以上公式即可解题．
【详解】
电子在加速电场中加速，由动能定理有：212
eU mv =，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有：2
v eBv m r
=，解得：12mv mU r eB B e ==，那么周期
为：
2m
T
eB
π
=,当增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，半径在减小，周期变
小，故AC错误；当提高电子枪加速电压，速度增大，电子束的轨道半径变大、周期不变，故B正确，D错误．
4．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．小球受到重力、电场力和洛伦兹力作用，若速度大小变化，则洛伦兹力变化，合力变化，所以小球不可能做匀变速运动，故A错误；
B．小球向下偏转，则初始时刻合力一定向下，又因为一定是曲线运动，因此洛伦兹力方向一定变化，所以小球合力一定变化，一定做变加速运动，故B正确；
C．由于小球一定做变加速运动，由动量定理可知，小球的动量一定变化，故C错误；D．小球运动过程中电场力做负功，所以机械能减少，故D错误。

故选B。

5．A
解析：A
【解析】
【分析】
由题意可知考查磁感应强度的矢量性，根据右手螺旋定则及磁感应强度的矢量性分析可得。

【详解】
根据右手螺旋定则，电流A在O产生的磁场平行于BC，且由C向B，B电流在O产生的磁场平行AC，且由A向C，电流C在O产生的磁场平行AB，且由A向B，由于三导线电流大小相同，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，则合场强的方向平行于AB，由A 指向B。

A．由前面分析可知合磁场方向平行于AB，由A指向B故A正确
BCD．由前分析可知合磁场平行于AB，由A指向B故BCD错误。

【点睛】
先用右手螺旋定则确定出每条导线在0处磁感应强度的大小，再矢量求和可求得合磁场的方向。

6．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
棒受力如图所示
则
sin (cos )BIL mg BIL θμθ=+
得
1(sin cos )sin(30)3IL B mg mg
θμθθμ=-=- 所以C 正确，ABD 错误。

故选C 。

7．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
各个分磁场与合磁场关系如图所示
由数学关系得
5tan 2.910T x B B θ-==⨯
故选A 。

8．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
做出运动的轨迹图，可知速度的偏转角为
=45+90=135θ
粒子在磁场中运动的时间为
1353π3604r
t T v
=
= 故选B 。

9．A
解析：A 【解析】
试题分析：由左手定则可知，导体受到向上的安培力作用，故弹簧的长度将缩短，开始
没通电时：；通电后：
，其中
，解得：
B=
，故选A.
考点：胡克定律；安培力；左手定则.
10．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
在回旋加速器内加速有
2
v m qvB r
= 解得qBr
v m =
，可知最终的速度与荷质比有关，质子荷质比为1，氚核荷质比为13
，能把氚核加速到的速度为3
v
，C 正确。

故选C 。

11．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．粒子在磁场中的轨道半径
mv R qB
=
可知速度越快的粒子，轨道半径越大，因此c 粒子速率最大，a 粒子速率最小，B 正确，A 错误；
D ．粒子在磁场中运动的周期
2m
T qB
π=
只与比荷有关，与粒子运动速度无关，因此a b c T T T ==，D 错误；
C ．由于运动周期相同，因此粒子在磁场中运动的时间由偏转角决定，偏转角越大，运动时间越长，由图可知，a 粒子在磁场中偏转角最大，运动时间最长，C 错误。

故选B 。

12．D
解析：D 【解析】 【详解】
AB ．由洛伦兹力充当向心力可知
2
v qvB m R
=
根据线速度和角速度关系可得
v R ω=
联立解得
=
qB m
ω 则可知，角速度与磁场成正比，故
12:1:2ωω=
故AB 错误；
CD ．粒子在两磁场中运动轨迹如图所示，粒子在两磁场中转过的圆心角均为120︒，由
2π=
m
T qB
可知，粒子在I 中的周期为II 中周期的2倍；则由 360
t T θ
︒
=
可知
12:2:1t t =
故C 错误，D 正确。

故选D 。

13．C
解析：C
【解析】 【详解】
同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,知两线圈的运动情况是相互靠近,故C 对；ABD 错； 故选C
14．C
解析：C 【解析】 【详解】 BD ．在0~
2
T
时间内，直导线中的电流向上，由乙可知在2T ～T 时间内直线电流方向向
下，根据安培定则知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流；故B 项不合题意，D 项不合题意．
AC ．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左．离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力所以金属框所受安培力的合力水平向右，故A 项不合题意，C 项符合题意．
15．C
解析：C 【解析】 【分析】
左手定则的内容：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向． 【详解】
根据左手定则的内容知与磁场方向垂直的通电直导线，它受到的磁场作用力与电流方向垂直，与磁场方向垂直，故C 正确，ABD 错误． 【点睛】
解决本题的关键掌握左手定则判定安培力的方向，知道安培力垂直于电流方向与磁场方向构成的平面．
16．D
解析：D 【解析】 【详解】
A.由左手定则判断出N 带正电荷，M 带负电荷，故选项A 不符合题意；
B.粒子在磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力则有：
2
v qvB m r
=
解得速度的大小为qBr
v m
=
，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即M 的速度率大于N 的速率，故选项B 不符合题意；
C.洛伦兹力始终与速度的方向垂直，洛伦兹力对M、N不做功，故选项C不符合题意；
D.粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为
2m
T
qB
π
=，M运行时间等于
N的运行时间，故选项D符合题意。

17．C
解析：C
【解析】
【详解】
AB．若环放在线圈两边，根据“来拒去留”可得，合上开关S的瞬间，环为阻碍磁通量增大，则环将向两边运动，故AB错误；
C．线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，电流由左侧向右看为顺时针，故C正确；
D．由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，则铜环受到的安培力要大于铝环受到的安培力，故D错误。

故选C。

18．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
导体棒受力如下图所示
可得
tan
F BIL
mg mg θ==
A．两悬线等长变短，不是导线变短，故θ不变，故A错误；B．金属棒质量变大，则θ变小，故B错误；
C．磁感应强度变小，则θ变小，故C错误；
D．棒中的电流变大，则θ变大，故D正确。

故选D。

19．D
解析：D
【解析】
【详解】
直线加速过程根据动能定理得
212
qU mv =
得
2qU
v m
=
① 离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
2
v qvB m R
=
得
mv
R qB
=
② ①②两式联立得：
22
2qB R m U
=
一价正离子电荷量与质子电荷量相等，同一加速电场U 相同，同一出口离开磁场则R 相同，所以m ∝B 2，磁感应强度增加到原来的12倍，离子质量是质子质量的144倍，D 正确，A 、B 、C 错误。

故选D 。

20．B
解析：B 【解析】 【详解】
电子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示：
电子在磁场中做圆周运动的周期为：
22r m
T v eB
ππ=
= 由几何知识可知：
α=120°，β=60°，
电子在磁场中的匀速时间：
360t T θ
=
︒
则负电子与正电子在磁场中运动时间之比：
6011202
t t βα-+︒===︒ 故选B 。

21．B
解析：B 【解析】 【详解】
AB ．粒子走过的路程为L ，则运动时间
A
L t v =
故A 错误，B 正确；
C ．洛伦兹力始终与运动方向垂直，不做功，故C 错误；
D ．洛伦兹力不做功，粒子速度大小不变，但速度方向改变，故AB 处速度不同，故D 错误。

故选B 。

22．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力，周期2πm
T qB
=
，氘核和氦核的比荷相等，则两粒子在磁场中运动的周期相同，根据回旋加速器的工作原理可知，粒子在磁场中运动的频率等于高频电源的频率，故两次频率相同，故AC 错误； B ．根据
2
v qvB m r
=
可得
max qBR
v m
=
由于氘核和氦核比荷相同，且加速器的半径也相同，因此它们的最大速度也相同，故B 正确； D ．最大动能
222
2k max 122q B R E mv m
==
高频电源的频率与粒子最大动能无关，故D错误。

故选B。

23．B
解析：B
【解析】
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力作向心力，则有
2
v
Bqv m
R
=，解得粒子做圆周运动的
半径
mv
R
Bq
=，设磁场圆形区域半径为r，如图所示
粒子在磁场中运动的偏转角为2θ，由向何关系得：
r
tan
R
θ=，所以v越大，则R大，则
tanθ越小，故θ也越小，而周期
2m
T
Bq
π
=，即不同速率的粒子在磁场中做圆周运动的周
期相同，则粒子在磁场中运动的偏转角越大，运动时间越长，所以速率越大的粒子在磁场中运动的偏转角越小，运动的时间越短，故A错误，B正确．粒子在磁场中运动的角速度v Bq
R m
ω==，所以不同速率粒子在磁场中运动的角速度相等，故CD错误；
24．D
解析：D
【解析】
试题分析：通电导线因放在通电螺线管的磁场中故受到磁场力，因左右两侧磁场方向不同，故可以分左右两边分别分析研究，画出两侧的磁场方向，则由左手定则可判出磁场力的方向，根据受力情况可判出物体的转动情况．当导体转动后，我们可以认为电流向右偏内，受力也将发生变化，为了简便，我们可以判断导体转动到向里的位置判断导体的受力情况，再判出导体的运动情况．
解：通电螺线管的磁感线如图所示，则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上，右侧导体所处的磁场斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上向下看，导体应为逆时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力向下，故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动．即为a端转向纸外，b端转向纸里，且靠近通电螺线管，故D正确，ABC错误；
故选D
【点评】解决本题的关键（1）清楚通电螺线管的磁场，应看到左右两边磁场的不同；（2）能准确地应用左手定则判断磁场与电流不垂直的情况；（3）会找到一些有代表性的特殊位置求解．
25．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
设每一根导体棒的电阻为R ，长度为L ，则电路中，上下两路电阻之比为
12:2:2:1R R R R ==，根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比
12:1:2I I =．如下图所示，由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L ，根据安培力计
算公式F ILB =，可知12::1:2F F I I '==，得1
2
F F '=，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框LMN 所受的合力大小为3
2
F F F '+=
，故本题选B ．。