考点09磁场(解析版)-2021届高三《新题速递·物理》2月刊(高考复习)

考点09磁场

1．（2021·贵州贵阳市·高二期末）如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。一矩形线框通有逆时针方向的电流，位于两条导线所在平面的正中间，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是（）

A．均向左B．均向右

C．a的向右，b的向左D．a的向左，b的向右

【答案】CD

【详解】

A．若a、b电流方向均向左，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向上，下边所受的安培力方向向上，则线框不能处于静止状态，故A错误；

B．若a、b电流方向均向右，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向里，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向下，下边所受的安培力方向向下，则线框不能处于静止状态，故B错误；

C．若电流方向a的向右，b的向左，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向里，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向下，下边所受的安培力方向向上，根据对称性，线框可以处于平衡状态，故C正确；

D．若电流方向a的向左，b的向右，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向上，下边所受的安培力方向向下，根据对称性，线框可以处于平衡状态，故D正确。

故选CD。

2．（2021·全国高二专题练习）某型号的回旋加速器的工作原理图如图甲所示，图乙为俯视图．回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒置于真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒面垂直．两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．质子从粒子源

A 处进入加速电场的初速度不计，从静止开始加速到出口处所需的时间为t ，已知磁场的磁感应强度大小为

B ，质子质量为m 、电荷量为＋q ，加速器接一高频交流电源，其电压为U ，可以使质子每次经过狭缝都能被加速，不考虑相对论效应和重力作用．则下列说法正确的是（ ）

A ．质子第一次经过狭缝被加速后，进入D 形盒运动轨迹的半径r =

1

B B ．D 形盒半径R

C ．质子能够获得的最大动能为22q BUt

m

π

D ．加速质子时的交流电源频率与加速α粒子的交流电源频率之比为1：1 【答案】AB 【详解】

A ．设质子第1次经过狭缝被加速后的速度为v 1，由动能定理得

qU =

2112

mv 由牛顿第二定律有

qv 1B =m 2

11

v r

联立解得

r 1

故A 正确；

B ．设质子从静止开始加速到出口处运动了n 圈，质子在出口处的速度为v ，则

2nqU=

1

2

mv 2 qvB=m 2

v R

质子圆周运动的周期

T =

2m

qB

π 质子运动的总时间

t =nT

联立解得

R 故B 正确； C ．根据

qvB=m 2

v R

解得

v =

BRq

m

带电粒子射出时的动能

E k =212mv =2222B R q m

=2BUq t m π

故C 错误。

D ．根据圆周运动的周期

T =

2m

qB

π 由于质子与α粒子的电量之比为1：2，而质子与α粒子的质量之比为1：4，因此它们周期之比为1：2，那么频率之比2：1，故D 错误 故选AB 。

3．（2021·北京八中乌兰察布分校高二期末）如图所示，用绝缘细线悬吊着的带正电小球在匀强磁场中做往返运动，则（ ）

A．当小球每次通过最低位置时，动能相同

B．当小球每次通过最低位置时，速度相同

C．当小球每次通过最低位置时，丝线拉力相同

D．当小球每次通过最低位置时，丝线拉力不同

【答案】AD

【详解】

A．带电小球在磁场中运动时，受到重力、丝线拉力和洛伦兹力，且洛伦兹力时刻与运动方向垂直，沿丝线方向，由于洛伦兹力不做功，绳的拉力时刻与运动方向垂直也不做功，无论从左向右摆动，还是从右向左摆动，小球每次经过最低点时，重力做功相同，由动能定理知，动能相同，故A正确；

B．由于速度是矢量，向左摆动和向右摆，运动方向不同，所以速度不同，故B错误；

CD．当小球每次通过平衡位置时，速度大小相等，所需要的向心力相同。所需要的向心力是由小球所受的重力、绳子的拉力和洛伦兹力的合力提供的。但是洛伦兹的方向在改变，小球从左向右通过最低点时，洛伦兹力向上，小球从右向左通过最低点时，洛伦兹力向下，故绳子的拉力大小不同，故C错误，D正确。

故选AD。

4．（2021·江苏高二期末）如图所示，空间存在一水平方向的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为B，

，且电场方向与磁场方向垂直。在电磁场的空间中有一足够长的固定粗糙绝电场强度大小为E

q

缘杆，与电场正方向成60º夹角且处于竖直平面内。一质量为m，带电量为＋q的小球套在绝缘杆上。

若给小球一沿杆向下的初速度v0，小球恰好做匀速运动。已知小球电量保持不变，重力加速度为g，则以下说法正确的是（）

A ．小球的初速度为

2mg

qB

B ．若小球的初速度为

3mg

qB

，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止 C ．若小球的初速度为

mg

qB

，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止 D ．若小球的初速度为mg qB ，则运动中克服摩擦力做功为32

222m g q B

【答案】ACD 【详解】

A ．对小球进行受力分析如图

电场力的大小

F qE q q

==⨯

= 由于重力的方向竖直向下，电场力的方向水平向右，二者垂直，合力

2G F F mg +=