备战2022年高考物理临考题号押题（广东卷）磁场主观题（解析版）

押2022年新高考广东卷第5题磁场主观题考点内容常见题型及要求磁场的叠加选择题磁场对通电导体作用及安培定则的综合问题选择题带电粒子在有界匀强磁场中的运动选择题秘籍一磁场的叠加【规律秘籍】1.磁场的叠加问题的求解秘籍（1）确定磁场场源，如通电导线．（2）根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向。（3）磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。（4）磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各通电导体单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。2.定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场．【方法秘籍】对于多个电流在空间某点的合磁场方向，首先应用安培定则判断出各电流在该点的磁场方向(磁场方向与该点和电流连线垂直)，然后应用平行四边形定则合成．秘籍二磁场对通电导体作用及安培定则的综合问题【规律秘籍】1.安培力大小和方向2.同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。3.求解磁场对通电导体作用力的注意事项(1)掌握安培力公式：F＝BIL(I⊥B，且L指有效长度)。(2)用准“两个定则”①对电流的磁场用安培定则(右手螺旋定则)，并注意磁场的叠加性。②对通电导线在磁场中所受的安培力用左手定则。(3)明确两个常用的等效模型①变曲为直：图甲所示通电导线，在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为ac直线电流。②化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，如图乙。4．通电导线在磁场中的平衡问题的分析思路(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I，如图所示．(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解．【方法秘籍】1.判断安培力的方向时，充分利用F安⊥B、F安⊥I；2.受力分析时，要注意将立体图转化为平面图．秘籍三带电粒子在有界匀强磁场中的运动【规律秘籍】1．基本公式：qvB＝meq\f(v2,r)重要结论：r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πm,qB)，T＝eq\f(2πr,v)2．基本思路(1)画轨迹：确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹．(2)找联系：轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间和周期相联系．(3)用规律：利用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式．3．轨迹圆的几个基本特点(1)粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时，入射角等于出射角．如图，θ1＝θ2＝θ3.(2)粒子经过磁场时速度方向的偏转角等于其轨迹的圆心角．如图，α1＝α2.(3)沿半径方向射入圆形磁场的粒子，出射时亦沿半径方向，如图甲．(4)磁场圆与轨迹圆半径相同时，以相同速率从同一点沿各个方向射入的粒子，出射速度方向相互平行．反之，以相互平行的相同速率射入时，会从同一点射出(即磁聚焦现象)，如图乙．4．半径的确定方法一：由物理公式求．由于Bqv＝eq\f(mv2,R)，所以半径R＝eq\f(mv,qB)；方法二：由几何关系求．一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)通过计算来确定．5．时间的确定方法一：由圆心角求．t＝eq\f(θ,2π)T；方法二：由弧长求．t＝eq\f(s,v).6．临界问题(1)解决带电粒子在磁场中运动的临界问题，关键在于运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根据粒子的速度方向找出半径方向，同时由磁场边界和题设条件画好轨迹，定好圆心，建立几何关系．(2)粒子射出或不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切．【方法秘籍】1.在交变电场中做直线运动时，一般是几段变速运动组合．可画出v－t图象，分析速度、位移变化．2.在交变电场中的偏转若是几段类平抛运动的组合，可分解后画出沿电场方向分运动的v－t图象，分析速度变化，或是分析偏转位移与偏转电压的关系式．1.（2021·广东卷·T5）截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（）AB.C.D.【答案】C【解析】因，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线要受到吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线要受到排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如图C。故选C。2.（2020·全国=1\*ROMANI卷（广东）·T18）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，可得粒子在磁场中的周期粒子在磁场中运动的时间则粒子在磁场中运动的时间与速度无关，轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长。采用放缩圆解决该问题，粒子垂直ac射入磁场，则轨迹圆心必在ac直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大。当半径和时，粒子分别从ac、bd区域射出，磁场中的轨迹为半圆，运动时间等于半个周期。当0.5R<r<1.5R时，粒子从半圆边界射出，逐渐将轨迹半径从0.5R逐渐放大，粒子射出位置从半圆顶端向下移动，轨迹圆心角从逐渐增大，当轨迹半径为R时，轨迹圆心角最大，然后再增大轨迹半径，轨迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R时轨迹圆心角最大，即轨迹对应的最大圆心角粒子运动最长时间为,故选C。3.（2019·全国=1\*ROMANI卷（广东）·T17)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【答案】B【解析】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。一、单选题1．（2022·广东广州·一模）如图，虚线内有垂直纸面的匀强磁场，是半圆，圆心是O，半径为r，，现有一质量为m、电荷量为的离子，以速度v沿半径射入磁场，从边垂直边界离开磁场，则（）A．离子做圆周运动的半径为 B．离子离开磁场时距b点为C．虚线内的磁感应强度大小为 D．离子在磁场中的运动时间为【答案】D【解析】AB．由题意，作出离子在磁场中运动轨迹示意图如下则根据几何关系，离子在磁场中圆周运动半径为离子离开磁场时距b点为r，故AB错误；C．离子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得故C错误；D．由几何关系知，离子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为150°，则运动时间为故D正确。故选D。2．（2022·广东珠海·高三期末）如图所示，两通电长直导线垂直纸面放置，其通过的电流大小相等、方向相反。O点距离两导线的距离相等，线段EF和MN互相垂直平分，则下列说法正确的是（）A．O点的磁感应强度大小为零B．E点与F点的磁感应强度大小相等、方向相反C．M点与N点的磁感应强度大小相等、方向相同D．E点的磁感应强度方向水平向右【答案】C【解析】A．由右手螺旋定则知，两电流在O点的磁感应强度方向都向下，所以合磁感应强度不为零，故A错误；B．由由右手螺旋定则知，两电流在E、F两点产生的磁感应强度如图所示（红色有向线段表示左边电流在各点的磁感强度，蓝色表示右边电流在各点的磁感强度），根据对称性和平行四边形定则可知，两点的合磁感应强度大小相等，方向相同，故B错误；C．同理，可知两电流在M、N点产生的磁感应强度如图所示，根据对称性可知，两点的合磁感应强度大小相等，方向相同，故C正确；D．由图，根据对称性和平行四边形定则可知E点的磁感应强度方向竖直向下，故D错误。故选C。二、多选题3．（2022·广东江门·一模）如图所示，在光滑绝缘的水平面上，虚线右侧有磁感应强度T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，质量、电荷量的小球C静置于其中，虚线左侧一个质量为kg、不带电的绝缘小球A以速度m/s进入磁场与C球发生正碰（电荷不转移），碰后C小球对水平面的压力刚好为零，取向右为正方向，，下列说法正确的是（）A．碰后C球速度为20m/s B．碰后C球速度为15m/sC．C对A的冲量大小为 D．C对A的冲量大小为【答案】AD【解析】AB．由于碰后C小球对水平面的压力刚好为零，根据左手定则可知C小球速度方向向右，则有解得，碰后C球速度为故A正确，B错误；CD．两球发生正碰过程中，根据动量守恒定律可得解得根据动量定理可知，C对A的冲量即大小为，方向水平向左。故选AD。4．（2022·广东深圳·一模）磁悬浮列车是高速低耗交通工具，如图（a）所示，它的驱动系统简化为如图（b）所示的物理模型。固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L。匝数为N。总电阻为R；水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B、方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场。当磁场以速度v匀速向右移动时，可驱动停在轨道上的列车，则（）A．图示时刻线框中感应电流沿逆时针方向B．列车运动的方向与磁场移动的方向相同C．列车速度为v'时线框中的感应电动势大小为D．列车速度为v'时线框受到的安培力大小为【答案】BC【解析】A．线框相对磁场向左运动，根据右手定则可知图示时刻线框中感应电流沿顺时针方向，A错误；B．根据左手定则，列车受到向右的安培力，因此列车运动的方向与磁场移动的方向相同，B正确；C．由于前后两个边产生的感应电动势顺次相加，根据法拉第电磁感应定律C正确；D．列车速度为v'时线框受到的安培力大小为D错误。故选BC。（限时：30分钟）1.（2022·北京市延庆区高三下学期一模）如图所示，边长为L的正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M垂直于ad边，以一定速度射入磁场，仅在洛伦兹力的作用下，正好从ab边中点N射出磁场。忽略粒子受到的重力，下列说法正确的是（）A.若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，粒子将从b点射出B.若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的2倍C.若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，粒子将从a点射出D.若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的2倍【答案】C【解析】A．由题意和左手定则可知，粒子带正电，带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，如图所示，则有

若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，即v＇=2v，则粒子的半径将增大为原来的2倍，由图可知，粒子不会从b点射出，A错误；B．粒子在磁场中的运动的周期为由图可知，若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，则粒子的半径将增大为原来的2倍，可粒子在磁场中运动的圆心角将减小，周期不变，则粒子在磁场中运动的时间将减小，B错误；C．若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，粒子的运动半径将减小为原来的2倍，将从a点射出，C正确；D．若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，由可知，粒子在磁场中运动的半径和周期将减小，可仍转半圈，时间将不变，D错误。故选C。2.（2022·北京市海淀区高三下学期一模）在坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①和②在P点垂直磁场分别射入，两带电粒子进入磁场时的速度方向与x轴的夹角如图所示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计带电粒子所受重力。根据上述信息可以判断（）A.带电粒子①在磁场中运动的时间较长 B.带电粒子②在磁场中运动的时间较长C.带电粒子①在磁场中运动的速率较大 D.带电粒子②在磁场中运动的速率较大【答案】B【解析】AB．画出粒子在磁场中的运动轨迹如图；

两粒子的周期相同，粒子①转过的角度θ1=45°粒子②转过的角度θ2=135°根据可知带电粒子②在磁场中运动的时间较长，选项A错误，B正确；CD．由几何关系可知，两粒子在磁场中运动的半径相等，均为根据可知可知，两粒子的速率相同，选项CD错误。故选B。3.（2022·山东潍坊市高三下学期一模）如图所示，正六边形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子以速度从a点沿方向射入磁场，从c点离开磁场；若该粒子以速度从a点沿方向射入磁场，则从d点离开磁场。不计粒子重力，的值为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】带正电粒子以速度从a点沿方向射入磁场，从c点离开磁场，设六边形得边长为，则由几何关系得若该粒子以速度从a点沿方向射入磁场，则从d点离开磁场，则由几何关系得由洛伦兹力提供向心力得则故速度之比，即半径之比故选C。4.（2022·江苏如皋市高三下学期一调）如图所示，水平桌面上有一正三角形线框abc，线框由粗细相同的同种材料制成，边长为L，线框处在与桌面成60°斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac边与磁场垂直。现a、c两点接到直流电源上，流过ac边的电流为I，线框静止在桌面上，则线框受到的摩擦力大小为（）A. B. C. D.2BIL【答案】C【解析】根据题意可知abc边的电流为正三角形框架接入电路后，受安培力的等效长度为L，总电流为所受安培力大小为故选C。5.（2022·湖南岳阳市高三下学期二模）两个完全相同的弹簧秤竖直放置，下方悬挂一粗细均匀的水平直导线ab，长度为L。整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示。若在ab中通入由a到b的恒定电流I，其中一个弹簧秤的示数为F1，若将电流反向，大小变为2I，则其中一个弹簧秤的示数为F2.下列说法正确的是（）A.直导线ab的质量 B.直导线ab的质量C.匀强磁场的磁感应强度 D.匀强磁场的磁感应强度【答案】C【解析】由左手定则，安培力方向竖直向上，由共点力平衡由安培力公式当电流反向时，由左手定则，安培力方向竖直向下，由共点力平衡由安培力公式联立解得故选C。6.（2022·河南开封市高三下学期二模）如图所示，在直角坐标系xOy第一象限内x轴上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在y轴上S处有一粒子源，它可向右侧纸面内各个方向射出速率相等的质量大小均为m，电荷量大小均为q的同种带电粒子，所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点。已知粒子带负电，，粒子重力及粒子间的相互作用均不计，则（）A.粒子的速度大小为B.从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为C.从x轴上射