磁场 专练-2024届高中物理一轮复习（含解析）

磁场专练一、选择题（本题共15个小题，每题5分，共75分）1.如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是()A.a、b两点等高B.小球在最低点处于平衡状态C.小球在穿过虚线时内部会产生涡流D.小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力2.如图所示，两个质量不同的闭合铝环a、b套在一个光滑水平绝缘长圆柱上，a、b中间还有一个塑料环P。现在用恒流源为a、b两环同时通入大小相同、方向相反的电流后，下列说法中正确的是()A.a、b两环的机械能始终相等 B.a、b两环的动量始终等大反向C.a、b两环的加速度始终等大反向 D.穿过P环内的磁通量恒为零3.三个完全相同的彼此绝缘的刚性金属圆线圈相切固定在同一平面内，公切线分别交于三点，在线圈中通有大小相等、方向如图所示的电流I。测得两点的磁感应强度大小分别为，则c点的磁感应强度()A.大小为，方向垂直纸面向里 B.大小为，方向垂直纸面向外C.大小为，方向垂直纸面向里 D.大小为，方向垂直纸面向外4.如图所示，是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，当在该导线中通以由C到A、大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力大小和方向是()A.，平行于向左B.，平行于向右C.，垂直的连线指向左下方D.，垂直的连线指向左下方5.如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的半径为R的N匝圆形线圈（线圈平面即纸面），线圈所在处的磁感应强度为B，磁场方向如图中箭头所示，在图（b）中当沿顺时针方向电流大小为I时。线圈所受安培力大小为()A. B. C. D.6.在光滑桌面上将长为的软导线两端固定，固定点的距离为。导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为()A.BIL B. C. D.7.如图所示，在半径为R的圆形区域内存在一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，圆形磁场右侧存在与圆形磁场边界相切、宽度为的足够长的条形区域匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，左右边界分别为，过A点的直径与条形边界平行.大量质量为m、电荷量为的粒子从圆形磁场的最低点A以相等的速率沿不同方向垂直射入圆形区域磁场，经圆形区域磁场偏转后最终进入条形区域磁场，不考虑粒子重力及粒子间的相互作用，欲使粒子不从右边界PQ射出，则条形磁场区域的磁感应强度B至少为()A. B. C. D.8.如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是()A.若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针（垂直纸面向里看）B.若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径变大C.若同时减小I和U，则电子运动的周期减小D.若保持I不变，减小U，则电子运动的周期将不变9.如图，某空间存在边界为矩形，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向内的匀强磁场，P为边的中点，由不同速率的电子组成的一细束电子流沿方向从P点射入磁场。已知，，电子的质量为m，电荷量大小为e，不计重力。下列说法正确的是()A.电子可能从C点射出B.通过A点的电子的速率为C.通过B点的电子在磁场中运动的时间为D.通过B点的电子在磁场中运动的轨迹半径为10.如图所示，扇形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，和是圆的两条相互垂直的半径，一带电粒子从A点沿方向进入磁场，从B点离开，若该粒子以同样的速度从C点（C点为弧上任意一点）平行于方向进入磁场，则()A.粒子带负电B.该粒子从之间某点离开磁场C.该粒子仍然从B点离开磁场D.入射点C越靠近B点，粒子运动时间越长11.如图所示，正方形容器处于匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿方向射入容器中，一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处于真空中，则下列结论中正确的是()A.从两孔射出的电子速率之比B.从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比C.从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比D.从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比12.下列说法中正确的是()A.图甲中，当手摇动手柄使蹄形磁体转动时，铝框会同向转动，且和磁体转得一样快B.图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，金属块中的涡流产生大量的热，从而使金属熔化C.丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也增大D.丙是回旋加速器的示意图，当粒子速度增大时，在D形盒内运动的周期变小13.关于下列四幅图的说法正确的是()A.甲图中话筒应用了磁场对电流的作用B.乙图是演示电磁感应现象的实验装置C.丙图实验说明磁场能产生电流D.丁图的实验所揭示的原理可以制成发电机14.图甲为用金属材料制成的霍尔元件，其长、宽、高分别为a、b、d；图乙为检测电流大小是否发生变化的装置。该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流强度成正比，现给图乙中霍尔元件通一恒定工作电流I，下列说法正确的是()甲乙A.N端应与电压表的正极相连B.要提高检测灵敏度可适当减小高度dC.如果仅将检测电流反向，电压表的正负接线柱连线位置无需改动D.当霍尔元件尺寸一定时，电压表示数变大，说明检测电流变小15.如图直角坐标系xOy的一、三象限内有匀强磁场，方向均垂直于坐标平面向里，第一象限内的磁感应强度大小为2B，第三象限内的磁感应强度大小为B.现将由两条半径（半径为l）和四分之一圆弧组成的导线框OPM绕过O点且垂直坐标平面的轴在纸面内以角速度ω逆时针匀速转动，导线框回路总电阻为R.在线框匀速转动360°的过程中()A.线框中感应电流的方向总是顺时针方向 B.圆弧段PM始终不受安培力C.线框中感应电流最大值为 D.线框产生的总热量为二、计算题（共2小题，共25分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）16.如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限中有两个全等的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ，充满了方向均垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅰ的磁感应强度大小为，区域Ⅱ的磁感应强度大小可调，C点坐标为（4L，3L），M点为OC的中点。质量为m、带电荷量为的粒子从C点以平行于y轴的方向射入磁场Ⅱ中，速度大小为，，不计粒子所受重力，求：（1）若粒子无法进入区域Ⅰ中，求区域Ⅱ磁感应强度的大小范围；（2）若粒子恰好不能从AC边射出，求区域Ⅱ磁感应强度的大小；（3）若，粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中各环绕一次后通过M点，求区域Ⅱ的磁感应强度的大小以及粒子从C到M的时间（计算结果用分数和表示，分数需化简到最简结果）。17.如图所示，一质量为，电荷量的带电粒子（重力忽略不计），从静止开始经的电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压。金属板长，两板间距。（1）求粒子进入偏转电场时的速度的大小；（2）求粒子射出偏转电场时的速度偏转角θ；（3）若右侧匀强磁场的宽度为，为使粒子不会由磁场右边界射出，则该匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件。

答案以及解析1.答案：C解析：本题考查涡流、电磁阻尼，目的是考查学生的理解能力。由于电磁阻尼，b点一定低于a点，选项A错误；小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项B、D均错误，选项C正确。2.答案：B解析：A.将a、b两环看做一个系统，系统动量守恒，有两环的机械能为由于a、b两环质量不同，所以机械能不同，A错误；B.由上可知，a、b两环的动量始终等大反向，B正确；C.a、b两环的受到的合力始终等大反向，由于a、b两环质量不同，所以加速度也不同，C错误；D.a、b两环的电流大小虽相同，但由于a、b两环的加速度不同，不同时刻离P环的距离不同，所以由于穿过P环内的磁通量是变化的，D错误。故选B。3.答案：A解析：根据安培定则，最上面的线圈产生的磁场方向与最下面的两个线圈产生的磁场方向相反；由对称性结合磁场的叠加原理可知，c点的磁感应强度大小与b点处的磁感应强度大小相等，都等于最邻近的线圈在该点产生的磁感应强度大小（离该点较远的两线圈在该点的磁场叠加后为零），大小为，对c点说，最邻近的线圈在c点的磁感应强度方向垂直纸面向里。

故选A。

4.答案：C解析：弯曲的导线通以电流I时，其所受安培力的情况与直导线CA通以电流/时所受安培力情况相同。设圆弧对应的半径为r，则，所以，弯曲导线的等效长度为。则导线受到的安培力为，方向垂直于AC的连线指向左下方。A.BIL，平行于OC向左，与结论不相符，选项A不符合题意；B.，平行于OC向右，与结论不相符，选项B不符合题意；C.，垂直AC的连线指向左下方，与结论不相符，选项C符合题意；D.，垂直AC的连线指向左下方，与结论不相符，选项D不符合题意；5.答案：D解析：把线圈看成一小段一小段的直导线连接而成，当电流沿顺时针方向时，根据左手定则可知，每一小段直导线受到的安培力都是垂直于纸面向外，则线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，安培力大小为：，故ABC错误，D正确；故选：D。6.答案：A解析：水平面内受力分析如图，通电之后圆弧形导线MN受到的安培力大小为，两端的张力大小相等，均为BIL，故A正确。7.答案：C解析：带电粒子垂直射入圆形区域匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，据得，故由磁聚焦知识可知粒子射出圆形区域磁场时速度方向均垂直于MN，欲使粒子不从右边界PQ射出磁场，则临界状态是轨迹与右边界相切，粒子在条形磁场区域的轨道半径为，根据得，选项C正确，ABD错误.8.答案：D解析：A.若要正常观察电子径迹，则电子需要受到向上的洛伦兹力，根据左手定则可知，玻璃泡内的磁场应向里，根据安培定则可知，励磁线圈的电流方向应为顺时针，故A错误；B.电子在磁场中，向心力由洛伦兹力提供，则有可得而电子进入磁场的动能由电场力做功得到，即即U不变，则v不变。由于m、q不变，而当I增大时，B增大，故半径减小，故B错误；C.因为，所以电子运动的周期与U无关，当减小电流I时，则线圈产生的磁场B也减小，则电子运动的周期T增大，故C错误；D.由C中分析可知，I不变，U减小，T不变，故D正确。故选D。9.答案：C解析：根据左手定则判断知，电子从P点射入时受到的洛伦兹力方向向下，电子只能向下偏转，不可能通过C点，选项A错误；通过A点的电子运动的轨迹半径，结合得，选项B错误；通过B点的电子在磁场中运动的轨迹如图所示，设其轨迹半径为，则根据几何关系有，解得，选项D错误；，，通过B点的电子在磁场中运动的时间，选项C正确。10.答案：C解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动。带电粒子从A点沿方向进入磁场，从B点离开，那么粒子在A点向右上方偏转，则由左手定则可判定粒子带正电，故A错误；带电粒子从A点沿方向进入磁场，那么粒子做圆周运动的轨迹在A点的半径方向垂直于，又有和互相垂直，且粒子从B点离开，则、及圆周运动轨迹在两点的半径构成的四边形为正方形，如图所示，所以粒子在磁场中做圆周运动的半径为扇形区域的半径R；那么只要C点在之间，粒子做圆周运动轨迹的两条半径与扇形区域的两条半径构成菱形，那么，粒子转过的圆心角一定等于，所以粒子仍然从B点离开磁场，故B错误，C正确；粒子做圆周运动的半径、速度不变，那么粒子做圆周运动的周期不变，所以C点越靠近B点，偏转角度越小，运动时间越短，故D错误。11.答案：A解析：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动。电子在磁场中做匀速圆周运动，有，从a孔射入，经两孔射出的电子的轨迹半径分别为正方形的边长和边长，所以，A正确；由可知，电子在同一匀强磁场中的运动周期相同，因为，，所以，B错误；因为向心加速度，所以，C错误；因为，又电子运动的周期相同，所以,D错误。12.答案：B解析：A.根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动手柄使蹄形磁体转动时，铝框会同向转动，根据楞次定律可知，但铝框比磁体转得慢，A错误；B.图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内的金属块中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，B正确；C.根据，解得，可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关，C错误；D.粒子在D形盒内做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有，解得，可知运动周期是一个定值，与粒子的速度大小无关，D错误。故选B。13.答案：D解析：甲图是动圈式话筒，当人对话筒说话时，引起膜片的振动，膜片的振动会引起线圈的运动，切割永磁体的磁感线而产生相对应的变化的电流，从而使扬声器产生与说话者相同的声音，动圈式话筒是根据电磁感应原理工作的，A错误；乙图是磁场对电流作用的实验，通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动，B错误；丙图是奥斯特实验，通电后小磁针偏转，说明了通电导线周围存在磁场，C错误；丁图是电磁感应实验，根据此原理可以制成发电机，D正确.14.答案：B解析：AC、根据右手螺旋定则可知检测电流产生的磁场方向向下，磁感线在磁芯中沿逆时针方向，可知霍尔元件所在磁场方向向上，由于霍尔元件中的载流子为电子，可知电子移动方向与工作电流方向相反，根据左手定则可知，电子在N端积累，N端为负极，则N端应与电压表的负接线柱相接；如果仅将检测电流反向，可知霍尔元件所在磁场方向将向下，电子将在M端积累，可知电压表的正负接线柱需反接，故AC错误；B、设霍尔元件单位体积内电子数量为n，电子移动速度为v，则时间内通过截面的电荷量为，得，由于MN之间存在电势差，则MN之间的电场强度为：，电子所受沿b边方向的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，，联立解得：；因此若要提高检测灵敏度，可适当减小高度d，故B正确，D、由上公式，可知电压表示数与通过霍尔元件的工作电流、磁感应强度、霍尔元件d边有关，由于磁感应强度与检测电流强度成正比，可知当霍尔元件尺寸给定时，电压表示数跟检测电流的大小成正比，故D错误。故选：B。15.答案：D解析：线框进入磁场过程穿过线框的磁通量增加，线框离开磁场过程穿过线框的磁通量减少，由楞次定律可知，线框进入磁场过程感应电流沿逆时针