新高考物理二轮复习讲与练专题3.3 磁场的性质（练）（原卷版）

专题三电场和磁场（练）3.3磁场的性质第一部分：练真题【2022年真题】1、（2022·重庆卷·T5）2021年中国全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的纪录。为粗略了解等离子体在托卡马克环形真空室内的运动状况，某同学将一小段真空室内的电场和磁场理想化为方向均水平向右的匀强电场和匀强磁场（如图），电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。若某电荷量为q的正离子在此电场和磁场中运动，其速度平行于磁场方向的分量大小为v1，垂直于磁场方向的分量大小为v2，不计离子重力，则（）A.电场力的瞬时功率为SKIPIF1<0 B.该离子受到的洛伦兹力大小为qv1BC.v2与v1的比值不断变大 D.该离子的加速度大小不变2、（2022·北京卷·T14）2021年5月，中国科学院全超导托卡马克核聚变实验装置（SKIPIF1<0）取得新突破，成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。等离子体状态不同于固体、液体和气体的状态，被认为是物质的第四态。当物质处于气态时，如果温度进一步升高，几乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子，此时物质称为等离子体。在自然界里，火焰、闪电、极光中都会形成等离子体，太阳和所有恒星都是等离子体。下列说法不正确的是（）A．核聚变释放的能量源于等离子体中离子的动能B．可以用磁场来约束等离子体C．尽管等离子体整体是电中性的，但它是电的良导体D．提高托卡马克实验装置运行温度有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力3、（2022·北京卷·T11）如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框SKIPIF1<0，SKIPIF1<0边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（）A．线框中产生的感应电流方向为SKIPIF1<0B．线框中产生的感应电流逐渐增大C．线框SKIPIF1<0边所受的安培力大小恒定D．线框整体受到的安培力方向水平向右4、（2022·北京卷·T7）正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（）A．磁场方向垂直于纸面向里B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大D．轨迹3对应的粒子是正电子5、（2022·海南卷·T7）有一个辐向分布的电场，距离O相等的地方电场强度大小相等，有一束粒子流通过电场，又垂直进入一匀强磁场，则运动轨迹相同的粒子，它们具有相同的（）A．质量B．电量C．比荷D．动能6、（2022·江苏卷·T3）如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向（）A.平行于纸面向上B.平行于纸面向下C.左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里D.左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外7、（2022·上海卷·T17）四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，Q为正方形线框的中点。当强度为I的电流从a点流入d点流出时，ad边在O点产生的磁场方向为（选填：“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，若ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则整个线框在O点产生的磁场磁感应强度大小为。（2022·上海卷·T15）半径为R的金属圆环里，有一个垂直于纸面向里且半径为r的圆形区域匀强磁场，磁感应强度大小为B。若增大该区域的磁感应强度，则金属圆环的感应电流方向为（选填：“顺时针”或“逆时针”）；若保持圆形区域内磁场的磁感应强度大小不变，方向变化180°，则金属圆环的磁通量变化的大小为。9、（2022·辽宁卷·T8）粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点。粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点。装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是（）A.粒子1可能为中子 B.粒子2可能为电子C.若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的Q点 D.若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的Q点10、（2022·湖南卷·T3）如图（a），直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图（b）所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是（）A.当导线静止在图（a）右侧位置时，导线中电流方向由N指向MB.电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变C.tanθ与电流I成正比D.sinθ与电流I成正比11、（2022·广东卷·T7）如图所示，一个立方体空间被对角平面SKIPIF1<0划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直SKIPIF1<0平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是（）

A.B.C.D.12、（2022·全国甲卷·T18）空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面（SKIPIF1<0平面）向里，电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是（）A. B.C. D.13、（2022·全国乙卷·T18）安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（）测量序号Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45A.测量地点位于南半球B.当地的地磁场大小约为50μTC第2次测量时y轴正向指向南方D.第3次测量时y轴正向指向东方14、（2022·浙江6月卷·T15）如图为某一径向电场示意图，电场强度大小可表示为SKIPIF1<0，a为常量。比荷相同的两粒子在半径r不同的圆轨道运动。不考虑粒子间的相互作用及重力，则（）A.轨道半径r小的粒子角速度一定小B.电荷量大的粒子的动能一定大C.粒子的速度大小与轨道半径r一定无关D.当加垂直纸面磁场时，粒子一定做离心运动15、（2022·浙江1月卷·T3）利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，然后保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，得到导线受到的力F分别与I和L的关系图像，则正确的是（）A.B.C. D.16、（2022·江苏卷·T13）利用云室可以知道带电粒子的性质，如图所示，云室中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个质量为m、速度为v的电中性粒子在A点分裂成带等量异号电荷的粒子a和b，a、b在磁场中的径迹是两条相切的圆弧，相同时间内的径迹长度之比SKIPIF1<0，半径之比SKIPIF1<0，不计重力及粒子间的相互作用力，求：（1）粒子a、b的质量之比SKIPIF1<0；（2）粒子a的动量大小SKIPIF1<0。17、（2022·全国甲卷·T25）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；随为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直，另一端与弹簧下端相连，PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ的圆心位于M的中心使用前需调零，使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经PQ上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于PQ的圆心，通过读取反射光射到PQ上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k，磁场磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为l，细杆D的长度为d，圆弧PQ的半径为r﹐r>>d，d远大于弹簧长度改变量的绝对值。（1）若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值x及PQ上反射光点与O点间的弧长s；（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ上反射光点出现在O点上方，与O点间的弧长为s1．保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在О点下方，与O点间的弧长为s2。求待测电流的大小。【2021年真题】1、（2021·重庆卷·T9）某同学设计了一种天平，其装置如题图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定，圆线圈P与MN共轴且平行等距。初始时，线圈M、N通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，可能的办法是A.若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入正向电流B.若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入负向电流C.若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入正向电流D.若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入负向电流2、（2021·浙江1月卷·T8）如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是（）A.电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B.螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场C.螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D.磁感线画得越密，内部磁场越接近匀强磁场3、（2021·北京卷·T12）如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP=a。不计重力。根据上述信息可以得出（）A.带电粒子在磁场中运动的轨迹方程B.带电粒子在磁场中运动的速率C.带电粒子在磁场中运动的时间D.该匀强磁场的磁感应强度4、（2021·全国甲卷·T16）两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与SKIPIF1<0在一条直线上，SKIPIF1<0与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（）A.B、0 B.0、2B C.2B、2B D.B、B5、（2021·全国乙卷·T16）如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为SKIPIF1<0的带电粒子从圆周上的M点沿直径SKIPIF1<0方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为SKIPIF1<0，离开磁场时速度方向偏转SKIPIF1<0；若射入磁场时的速度大小为SKIPIF1<0，离开磁场时速度方向偏转SKIPIF1<0，不计重力，则SKIPIF1<0为（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<06、（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SKIPIF1<0，四根平行直导线均通入电流SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，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.7、（2021·海南卷·T13）如图，在平面直角坐标系SKIPIF1<0的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的SKIPIF1<0点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为SKIPIF1<0。当SKIPIF1<0时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（）A.粒子一定带正电B.当SKIPIF1<0时，粒子也垂直x轴离开磁场C.粒子入射速率为SKIPIF1<0D.粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为SKIPIF1<08、（2021·湖北卷·T9）一电中性微粒静止在垂直纸面向里的匀强磁场中，在某一时刻突然分裂成a、b和c三个微粒，a和b在磁场中做半径相等的匀速圆周运动，环绕方向如图所示，c未在图中标出。仅考虑磁场对带电微粒的作用力，下列说法正确的是（）A.a带负电荷 B.b带正电荷C.c带负电荷 D.a和b的动量大小一定相等9、（2021·浙江省6月卷·T15）如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以SKIPIF1<0和SKIPIF1<0流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等。下列说法正确的是（）A.两导线受到的安培力SKIPIF1<0B.导线所受的安培力可以用SKIPIF1<0计算C.移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变D.在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置10、（2021·浙江省6月卷·T7）质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，对该时刻，下列说法正确的是（）A.秋千对小明的作用力小于SKIPIF1<0B.秋千对小明的作用力大于SKIPIF1<0C.小明的速度为零，所受合力为零D.小明的加速度为零，所受合力为零11、（2021·福建卷·T6）如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为SKIPIF1<0的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则（）A．O点的磁感应强度为0B．O点的磁感应强度方向由O指向cC．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向D．e点的磁感应强度方向沿y轴负方向【2020年真题】1、（2020·浙江7月卷·T9）特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（）A.b点处的磁感应强度大小为0B.d点处的磁感应强度大小为0C.a点处的磁感应强度方向竖直向下D.c点处磁感应强度方向竖直向下2、（2020·全国=1\*ROMANI卷·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，SKIPIF1<0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.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<03、（2020·全国=3\*ROMANIII卷·T14）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（）A.拨至M端或N端，圆环都向左运动B.拨至M端或N端，圆环都向右运动C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动4、（2020·全国=3\*ROMANIII卷·T18）真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<05、（2020·天津卷·T7）如图所示，在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角SKIPIF1<0。粒子经过磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴。已知SKIPIF1<0，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（）A.粒子带负电荷 B.粒子速度大小为SKIPIF1<0C.粒子在磁场中运动的轨道半径为a D.N与O点相距SKIPIF1<06、（2020·浙江1月卷·T11）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流I。在角平分线上，对称放置四个相同的正方形金属框。当电流在相同时间间隔内增加相同量，则（）

A.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向内运动B.1、3线圈静止不动，2、4线圈沿着对角线向外运动C.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向内运动D.2、4线圈静止不动，1、3线圈沿着对角线向外运动7、（2020·海南卷·T6）如图，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向里的电流I时，导线所受安培力的方向为（）A.向上 B.向下 C.向左 D.向右8、（2020·全国=2\*ROMANII卷·T24）如图，在0≤x≤h，SKIPIF1<0区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B的大小可调，方向不变。一质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子以速度v0从磁场区域左侧沿x轴进入磁场，不计重力。（1）若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值Bm；（2）如果磁感应强度大小为SKIPIF1<0，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向与x轴正方向的夹角及该点到x轴的距离。第二部分：练新题1、（2023届·河南安阳市高三上学期开学考试）中科院等离子体物理研究所设计制造了全超导非圆界面托卡马克实验装置（EAST），这是我国科学家率先建成的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置。将原子核在约束磁场中的运动简化为带电粒子在匀强磁场中的运动，如图所示。磁场方向水平向右，磁感应强度大小为B，甲粒子速度方向与磁场垂直，乙粒子速度方向与磁场方向平行，丙粒子速度方向与磁场方向间的夹角为SKIPIF1<0，所有粒子的质量均为m，电荷量均为SKIPIF1<0，且粒子的初速度方向在纸面内，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（）A.甲粒子受力大小为SKIPIF1<0，方向水平向右B.乙粒子的运动轨迹是抛物线C.丙粒子在纸面内做匀速圆周运动，其动能不变D.从图中所示状态，经过SKIPIF1<0时间后，丙粒子位置改变了SKIPIF1<02、（2023届·河南安阳市高三上学期开学考试）Ioffe-Pritchard磁阱常用来约束带电粒子的运动。如图所示，在SKIPIF1<0平面内，以坐标原点O为中心，边长为SKIPIF1<0的正方形的四个顶点上，垂直于平面放置四根通电长直导线，电流大小相等，方向已标出，“×”表示电流方向垂直纸面向里，“•”表示电流方向垂直纸面向外。已知电流为I的无限长通电直导线在距其r处的圆周上产生的磁感应强度大小为SKIPIF1<0，k为比例系数。下列说法正确的是（）A.直导线2、4相互排斥，直导线1、2相互吸引B.直导线1、4在O点的合磁场的方向沿x轴负方向C.直导线1、4在O点的合磁场的磁感应强度大小为SKIPIF1<0D.直导线2、4对直导线1的作用力是直导线3对直导线1的作用力大小的2倍3、（2023届·河南创新发展联盟高三上学期开学考试）如图所示，从右向左看，带正电的金属圆环绕轴SKIPIF1<0顺时针匀速旋转，金属圆环的左侧有通有逆时针方向电流的超导圆环，两环共轴放置，其中O点为左边超导圆环的圆心，SKIPIF1<0点为右边金属圆环的圆心。下列说法正确的是（）A.超导圆环不受安培力作用 B.两环在磁场力作用下相互排斥C.两环在磁场力作用下相互吸引 D.SKIPIF1<0、SKIPIF1<0两点连线的中点的磁感应强度不可能为零4、（2023届·湖南九校联考高三上学期开学考试）如图甲所示，软导线放在光滑绝缘水平面上，两端分别固定在P、Q两点，P、Q间距离为L，空间有垂直水平面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场，通过P、Q两点通入大小为I、方向如图乙所示恒定电流，同时给软导线上A点施加一个水平力，使软导线形状如图乙所示，PA段与QA段软导线长度之比为SKIPIF1<0，则下列判断正确的是（）

A.PA段与QA段软导线受到的安培力大小之比一定为SKIPIF1<0B.作用在A点的水平拉力方向一定与PQ连线垂直C.整个软导线受到的安培力大小为BILD.撤去拉力整个软导线最后静止时受到的安培力与未撤去拉力时整个软导线受到的安培力大小不相等5、（2023届·江苏镇江市一中高三上学期开学考试）一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。SKIPIF1<0导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动，SKIPIF1<0导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止，两棒中点SKIPIF1<0连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示（A到B、D到C）方向的电流。下列说法中正确的是（）A.通电后SKIPIF1<0棒仍将保持静止 B.通电后SKIPIF1<0棒将要顺时针转动（俯视）C.通电后SKIPIF1<0棒将要逆时针转动（俯视） D.通电瞬间线段SKIPIF1<0间存在磁感应强度为零的位置6、（2023届·山东学情空间区域校验共同体高三上学期开学考试）A、B是两种放射性元素的原子核