高考物理新电磁学知识点之磁场解析含答案

高考物理新电磁学知识点之磁场解析含答案一、选择题1．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．02．科学实验证明，足够长通电直导线周围某点的磁感应强度大小，式中常量k>0，I为电流强度，l为该点与导线的距离。如图所示，两根足够长平行直导线分别通有电流3I和I（方向已在图中标出），其中a、b为两根足够长直导线连线的三等分点，O为两根足够长直导线连线的中点，下列说法正确的是()A．a点和b点的磁感应强度方向相同B．a点的磁感应强度比O点的磁感应强度小C．b点的磁感应强度比O点的磁感应强度大D．a点和b点的磁感应强度大小之比为5：73．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹分别如图中的两支虚线所示，下列表述正确的是（）A．M带正电，N带负电B．M的速率大于N的速率C．洛伦磁力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间4．如图甲是磁电式电流表的结构图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条导线长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a导线中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（）A．该磁场是匀强磁场B．线圈平面总与磁场方向垂直C．线圈将逆时针转动D．a导线受到的安培力大小始终为BI5．如图所示的圆形区域里匀强磁场方向垂直于纸面向里，有一束速率各不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场，则质子射入磁场的运动速率越大，A．其轨迹对应的圆心角越大B．其在磁场区域运动的路程越大C．其射出磁场区域时速度的偏向角越大D．其在磁场中的运动时间越长6．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t.若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上．若两个微粒所受重力均忽略,则新微粒运动的()A．轨迹为pb,至屏幕的时间将小于tB．轨迹为pc,至屏幕的时间将大于tC．轨迹为pa，至屏幕的时间将大于tD．轨迹为pb,至屏幕的时间将等于t7．对磁感应强度的理解，下列说法错误的是（）A．磁感应强度与磁场力F成正比，与检验电流元IL成反比B．磁感应强度的方向也就是该处磁感线的切线方向C．磁场中各点磁感应强度的大小和方向是一定的，与检验电流I无关D．磁感线越密，磁感应强度越大8．如图所示，用一细线悬挂一根通电的直导线ab（忽略外围电路对导线的影响），放在螺线管正上方处于静止状态，与螺线管轴线平行，可以在空中自由转动，导线中的电流方向由a指向b。现给螺线管两端接通电源后（螺线管左端接正极），关于导线的受力和运动情况，下列说法正确的是（）A．在图示位置导线a、b两端受到的安培力方向相反导线ab始终处于静止B．从上向下看，导线ab从图示位置开始沿逆时针转动C．在图示位置，导线a、b两端受到安培力方向相同导线ab摆动D．导线ab转动后，第一次与螺线管垂直瞬间，所受安培力方向向上9．如图，一正方体盒子处于竖直向上匀强磁场中，盒子边长为L，前后面为金属板，其余四面均为绝缘材料，在盒左面正中间和底面上各有一小孔（孔大小相对底面大小可忽略），底面小孔位置可在底面中线MN间移动，让大量带电液滴从左侧小孔以某一水平速度进入盒内，若在正方形盒子前后表面加一恒定电压U，可使得液滴恰好能从底面小孔通过，测得小孔到M点的距离为d，已知磁场磁感强度为B，不考虑液滴之间的作用力，不计一切阻力，则以下说法正确的是（）A．液滴一定带正电B．所加电压的正极一定与正方形盒子的后表面连接C．液滴从底面小孔通过时的速度为D．恒定电压为10．教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是（）A．图甲中，从上往下看，液体沿顺时针方向旋转B．图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变C．图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动D．图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动11．三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CC．平行于CA，由C指向A D．由O指向C12．如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)()A． B． C． D．13．如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点，出现一个光斑．在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r的圆弧运动，打在荧光屏上的P点，然后在磁场区域再加一竖直向下，场强大小为E的匀强电场，光斑从P点又回到O点，关于该粒子（不计重力），下列说法正确的是A．粒子带负电B．初速度为C．比荷为D．比荷为14．如图所示,在两水平金属板构成的器件中,存在匀强电场与匀强磁场,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,以某一水平速度进入的不计重力的带电粒子恰好能沿直线运动,下列说法正确的是(

)A．粒子一定带负电B．粒子的速度大小v=B/EC．若粒子速度大小改变,粒子将做曲线运动D．若粒子速度大小改变,电场对粒子的作用力会发生改变15．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（）A． B． C． D．16．如图，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种．下列判断正确的是A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线17．我国探月工程的重要项目之一是探测月球含量。如图所示，（2个质子和1个中子组成）和（2个质子和2个中子组成）组成的粒子束经电场加速后，进入速度选择器，再经过狭缝P进入平板S下方的匀强磁场，沿半圆弧轨迹抵达照相底片，并留下痕迹M、N。下列说法正确的是（）A．速度选择器内部的磁场垂直纸面向外 B．平板S下方的磁场垂直纸面向里C．经过狭缝P时，两种粒子的速度不同 D．痕迹N是抵达照相底片上时留下的18．无线充电技术已经被应用于多个领域，其充电线圈内磁场与轴线平行，如图甲所示；磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。则（）A．时，线圈产生的电动势最大 B．时，线圈内的磁通量最大C．过程中，线圈产生的电动势增大 D．过程中，线圈内的磁通量增大19．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20．如图所示，在x轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的两个不同的匀强磁场，y轴右侧的磁场磁感应强度的大小为B。一个离子以速率v由O点沿x轴正方向射入磁场区域，不计离子所受重力，图中曲线表示离子运动的轨迹，其中轨迹与y轴交点为M，轨迹与x轴交点为N，且OM＝ON＝L，由此可判断（）A．这个离子带负电B．y轴左侧的磁场磁感应强度的大小为C．离子的比荷为＝D．离子在y轴左侧运动的时间是在y轴右侧运动的时间的一半21．利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等区域,如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差下列说法正确的是A．电势差仅与材料有关B．仅增大磁感应强度时,电势差变大C．若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平22．如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点,当三根导线中通以大小相等，方向如图所示的电流时，M点磁感应强度的大小为B1，O点磁感应强度大小为B2，若将导线ab中的电流撤去，而保持另两根导线中的电流不变，则N点磁感应强度的大小为（）A．B1＋B2 B．C． D．B1－B223．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从磁场边界上的a点射入、b点射出，不考虑带电粒子受到的重力，下列说法正确的是（）A．粒子在a点的速率小于在b点的速率B．粒子带正电C．若仅增大磁感应强度，则粒子可能从b点左侧射出D．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短24．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25．如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动，下列选项正确的是()A．mambmc B．mbmamcC．mcmamb D．mcmbma【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1．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，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．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，可知，得，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，故本题选B．2．A解析：A【解析】【分析】【详解】A．左边导线在a点和b点产生的磁场方向向下，右边导线在a点和b点产生的磁场反向也向下，故a点和b点磁场方向相同，均向下，故A正确；B．设两导线之间距离为3l，则a点的磁感应强度为O点的磁感应强度为故a点磁感应强度大于O点，故B错误；C．b点磁感应强度为故b点磁感应强度小于O点，故C错误；D．由B、C分析可知，a点和b点的磁感应强度大小之比为故D错误；故选A。3．B解析：B【解析】【分析】【详解】A.根据左手定则，可知，M带负电，N带正电，A错误；B.粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，即：解得：同一磁场，又M和N两粒子的电荷量相同，故轨道半径大小r和速度v成正比，故B正确；C.洛伦兹力每时每刻与速度垂直，不做功，C错误；D.粒子在磁场中运动的周期T的计算如下：同一磁场，M和N两粒子的电荷量相同，故两粒子在磁场中运动的周期相同，它们均运动了半个周期，故它们运动的时间相同，D错误；故选B。4．D解析：D【解析】【分析】通过分析通电导线在磁场中的受力，了解磁电式电流表的工作原理。【详解】A．该磁场是个辐向磁场，磁场方向与铁芯垂直，但不是匀强磁场，A错误；B．由于是辐向磁场，线圈平面与磁场方向始终平行，B错误；C．根据左手定则，在图中位置，a导线受力向上，b边受力向下，线圈将顺时针方向转动，C错误；D．由于在转动过程中，a导线始终与磁场垂直，因此受到安培力大小始终为，D正确。故选D。5．B解析：B【解析】试题分析：设磁场区域半径为R，轨迹的圆心角为α，如图示：粒子在磁场中运动的时间为，而轨迹半径，而，粒子速度越大，则r越大，α越小（与射出磁场时的速度偏向角相等），t越小，故B对．考点：带电粒子在匀强磁场中的运动．【名师点睛】带电粒子在有界磁场中的常用几何关系（1）四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点．（2）三个角：速度偏转角、圆心角、弦切角，其中偏转角等于圆心角，也等于弦切角的2倍．6．C解析：C【解析】试题分析：由动量守恒定律可得出粒子碰撞后的总动量不变，由洛仑兹力与向心力的关系可得出半径表达式，可判断出碰后的轨迹是否变化；再由周期变化可得出时间的变化．带电粒子和不带电粒子相碰，遵守动量守恒，故总动量不变，总电量也保持不变，由，得：，P、q都不变，可知粒子碰撞前后的轨迹半径r不变，故轨迹应为pa，因周期可知，因m增大，故粒子运动的周期增大，因所对应的弧线不变，圆心角不变，故pa所用的时间将大于t，C正确；【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，7．A解析：A【解析】【分析】【详解】A．磁感应强度反映磁场本身的性质，与放入磁场的电流元IL、磁场力F均无关，且是比值定义法定义的磁感应强度，体现B由磁场本身决定，故A错误，符合题意；BD．人为引入的磁感线描述磁场的强弱和方向，磁感线在某点的切线方向表示磁场方向，磁感线的密度表示磁场的强弱，磁感线越密，磁感应强度越大，故BD正确，不符题意；C．磁场中各点磁感应强度的大小和方向是一定的，是由磁场本身因素决定的，而与检验电流I无关，故C正确，不符题意。本题选错误的，故选A。8．B解析：B【解析】【分析】【详解】ABC．通电螺线管的磁感线如图所示：由图示可知左侧导线所处的磁场方向斜向上，右侧导线所处的磁场斜向下，则由左手定则可知，左侧导线受力方向向外，右侧导线受力方向向里，两者受力方向相反，故从上向下看，导线将逆时针转动，选项AC错误，B正确；D．当导线ab转动后，第一次与螺线管垂直瞬间时，由左手定则可得导线受安培力向下，选项D错误；故选B。9．D解析：D【解析】【分析】【详解】A．由于电场强度方向不清楚，则无法确定液滴的电性，故A错误；B．若液滴带正电，洛伦兹力垂直纸面向外，则电场力垂直纸面向里，说明正极与正方形盒子的前表面连接，若液滴带负电，洛伦兹力垂直纸面向里，则电场力垂直纸面向外，说明正极与正方形盒子的前表面连接，则所加电压的正极一定与正方形盒子的前表面连接，故B错误；C．稳定后液滴所受电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，液滴在重力作用下运动，故将做匀变速曲线运动，则有联立解得，液滴从底面小孔通过时的速度为故C错误；D．稳定后洛伦兹力等于电场力解得故D正确。故选D。10．D解析：D【解析】【分析】【详解】A．根据图甲中电源的正负极判断在液体中形成的电流方向为正极导线指向负极导线，磁场方向从下向上，根据左手定则可知，从上往下看，液体沿逆时针方向旋转，A错误；B．如果改变电源的正负极，液体中电流的方向反向，磁感线方向不变，则安培力方向改变，所以液体的旋转方向改变，B错误；C．图乙中给装置通电，弹簧中每一圈的电流方向相同，因为同向电流相互吸引，所以弹簧缩短，脱离水银液面，弹簧中无电流，再次落下与水银接触，从而使弹簧上下振动；纯酒精不导电，所以接通电源后，弹簧中无电流，不会上下振动，C错误；D．如果改变电源的正负极，根据C选项分析可知依然可以观察到弹簧不断上下振动，D正确。故选D。11．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。12．B解析：B【解析】【分析】【详解】带电粒子从距离ab为处射入磁场，且射出时与射入时速度方向的夹角为60°，粒子运动轨迹如图，ce为射入速度所在直线，d为射出点，射出速度反向延长交ce于f点，磁场区域圆心为O，带电粒子所做圆周运动圆心为O′，则O、f、O′在一条直线上，由几何关系得带电粒子所做圆周运动的轨迹半径为R，由F洛＝Fn得qvB＝解得v＝A．，与结论不相符，选项A错误；B．，与结论相符，选项B正确；C．，与结论不相符，选项C错误；D．，与结论不相符，选项D错误；故选B。13．D解析：D【解析】【详解】垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束打在荧光屏上的P点，根据左手定则可知，粒子带正电，选项A错误；当电场和磁场同时存在时：,解得，选项B错误；在磁场中时，由，可得：,故选项D正确，C错误；故选D.【点睛】本题主要是考查带电粒子在复合场的运动，解答本题要能够根据共点力的平衡条件分析洛伦兹力和电场力的大小关系；在复合场中做匀速直线运动粒子，在解题时要注意过程分析和受力分析．14．C解析：C【解析】粒子从左射入，若带负电，则受到向上的电场力，和向下的洛伦兹力，若带正电，则受到向下的电场力和向上的洛伦兹力，只要满足，即速度，粒子就能做直线运动通过，故AB错误；若速度大小改变，则电场力qE，但是洛伦兹力发生变化，打破二力平衡，所以合力与初速度方向不共线，做曲线运动，C正确D错误．【点睛】在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关．15．B解析：B【解析】【分析】要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向．【详解】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西．故B正确．【点睛】主要考查安培定则和地磁场分布，掌握安培定则和地磁场的分布情况是解决此题的关键所在．另外要掌握此类题目一定要乐于伸手判定．16．B解析：B【解析】【分析】【详解】α射线是高速流，一个α粒子带两个正电荷．根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向右，故丙是α射线．β射线是高速电子流，质量数为0，带一个负电荷．根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向左，故甲是β射线．γ射线是γ光子，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转．故乙是γ射线．故B正确．17．D解析：D【解析】【分析】【详解】A．由题意可知，粒子带正电，要使粒子沿直线穿过速度选择器，则粒子在速度选择器中受到的电场力与洛伦兹力等大反向，由此可以判断速度选择器中磁场的方向垂直于纸面向里，故A错误；B．粒子进入平板下方磁场后向左偏转，根据左手定则可知，该磁场的方向垂直于纸面向外，故B错误；C．在速度选择器中解得即经过狭缝P，两种粒子的速度相同，故C错误；D．粒子在平板下方磁场中做圆周运动有得即比荷大的，半径小，故的轨迹半径小，落到N点，故D正确。故选D。18．A解析：A【解析】【分析】【详解】AC．磁感应强度随时间按正弦规律变化，如题目图乙，可知0、、T处斜率最大，即线圈产生的电动势也最大，故A正确，C错误；BD．根据可知，在和时，线圈内的磁通量最大，故BD错误。故选A。19．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。20．B解析：B【解析】【分析】【详解】A．由题意可知，离子刚进入磁场时所受洛伦兹力竖直向上，由左手定则可知，离子带正电，故A错误；B．离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得得在y轴的左侧离子轨迹半径变为原来的2倍，则磁感应强度变为原来的一半，故B正确；C．离子在y轴右侧运动的轨迹半径为，根据解得故C错误；D．离子做圆周运动的周期，则，离子在y轴左侧的运动时间离子在y轴右侧的运动时间则故D错误。故选B。21．B解析：B【解析】【详解】AB．根据CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，则有：I=nqvS=nqvb