专题11磁场(1)(解析版)

1、专题11磁场（1）-高考物理精选考点专项突破题集、单项选择题：（在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1、超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术。磁体悬浮的原理是（超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反超导体使磁体处于失重状态超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡A. B. C. D.【答案】D【解析】超导体中产生的是感应电流，根据楞次定律的增反减同原理，这个电流的磁场方向与原磁场方向相反，对磁体产生排斥作用力，这个力与磁体的重力达

2、平衡，因此选项D正确。故本题选 D。【考点】磁场的应用性【难度】中等2、中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角:以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的A. 地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B. 地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D. 地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用A正确。地磁南【答案】CB正确。由于地磁场磁场方向沿磁感线切线方【解析】根据题意知地理南北极与地磁场存在一个夹角叫磁偏角，两者不重合，因此选项 极在地理的北极

3、附近，地磁北极在地理南极附近，因此选项向，故只有赤道处才与地面平行，因此选项C错误。在赤道处磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到洛伦兹力作用，因此选项D正确。故本题选Co【考点】地磁场3、如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中。在以导线截面的中心为圆心，r为【难度】中等半径的圆周上有 a、b、c、d四个点。已知a点的实际磁感应强度为 0，则下列正确的是（）A .直导线中的电流方向垂直纸面向外B . b点的实际磁感应强度为 寸2 T,方向斜向上，与 B的夹角为45C. c点的实际磁感应强度也为0D. d点的实际磁感应强度

4、与 b点相同【答案】B【解析】a点的磁感应强度为 0，说明通电导线在 a点产生的磁场方向水平向左，由安培定则知直导线中的电流方向垂直纸面向里，因此选项A错误。通电导线在b处的磁场水平向右和竖直向上，合磁场大小2 T,方向斜向右上方，与 B的夹角为45因此选项B正确。c处的合磁场方向水平向右，大小为 2To因此选错误。故本题选Boa、b叠放于粗糙的项C错误。d处的合磁场大小是 迄T,方向右下方，b、d两点方向不同，因此选项 D【考点】磁感应强度的叠加【难度】中等4、如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移）,水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场。现用水平

5、恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速运动阶段A . a对b的压力不变B . a、b 一起做匀加速直线运动C. a、b物块间的摩擦力变小D . a、b物块间的摩擦力不变【答案】C【解析】a受的洛伦兹力向下，a对b的压力增大，因此选项 AB都错误。对a、b整体分析当F洛变大时,整体滑动摩擦力变大，整体加速度会减小。因此选项B错误。再隔离a分析，水平方向a只受a、b间的静摩擦力，加速度减小，此静摩擦力减小。因此选项C周期D错误。故本题选C。【考点】洛伦兹力，连接体【难度】中等（不5、如图所示，在竖直虚线 MN和M N之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。一带电粒子计

6、重力）以初速度Vo由A点进入这个区域，带电粒子沿直线运动，并从C点离开场区。如果撤去磁场，该粒子将从B点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从D点离开场区。则下列判断正确的是A .该粒子由B、C、D三点离开场区时的动能相同B .该粒子由A点运动到B、C、D三点的时间均不相同C .匀强电场的场强 E与匀强磁场的磁感应强度B之比E = V0D .若该粒子带负电，则电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向外【答案】C【解析】根据题意可知， 当电磁场同时存在时，电场力与洛伦兹力平衡，粒子做匀速直线运动从C点离开。当只有磁场时粒子做匀速圆周运动从D点离开，所以粒子由 C、D两点离开场区时动能相同。当只有电场时

7、由B点离开场区，粒子做类平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向匀加速直线，电场力向上且对粒子做正功，动能增加。因此选项 A错误。粒子由B、C两点离开场区时时间相同,AD弧长大于直线AC导致D点离开场区时时间稍长。因此选项B错误。电磁场同时存在时，qvoB = qE,则E= Vq。因此选项C正确。B若粒子带负电，则电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里，因此选项D错误。故本题选Co【考点】磁偏转和电偏转【难度】中等6、关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（A、安培力的方向可以不垂直于直导线B、安培力的方向总是垂直于磁场的方向C、安培力的的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D

8、、只将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半【答案】B【解析】由左手定则知安培力的方向与导线和磁场方向相互垂直，因此选项A错误B正确。安培力的大小四要素F=BILsin a, a是磁场方向和电流方向的夹角，所以安培力大小与通电导线和磁场方向的夹角有关,a,因此选项C错误。只将直导线从中点折成直角，安培力的大小变为原来的J2J倍，因此选项D错误。故本2题选B。【考点】安培力的大小及方向【难度】中等7、如图所示装置中，当开关 S接通后，细绳悬于0点，可自由转动的通电直导线将怎样运动（从上向下看）,悬线拉力如何变化（）A .导线AB顺时针转动,悬线拉力不变B .导线AB逆时针转动,悬线

9、拉力不变C .导线AB逆时针转动,悬线拉力变小顺时针转动,悬线拉力变大ABD正确。故本题选D。D .导线【解析】当开关 S接通时，据安培定则知电磁铁附近磁感线分布如图，由左手定则知通电直导线此时左部，转到与磁感线垂直时，整个导线受受力指向纸内，右部受力指向纸外，导线将顺时针转动（从上向下看） 磁场力将竖直向下，可知悬线张力变大，因此线圈顺时针转同时向下运动，因此选项【考点】安培力作用下的运动【难度】中等8、设空间存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示。已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自 A点沿曲线ACB运动，到达B时速度恰为零，C点是运动轨迹的最低点，不计重

10、力。以下说法正确的是 （）1 -+-1-1-4-* -klX XX EXXx/ 乂X XX1 一XX E XX XA .离子必带负电荷B点位于同一高度C .离子经C点时速度最小D 离子到B点后，将沿原路返回 A点【答案】B【解析】由轨迹图知板间电场方向竖直向下,电荷先在电场力作用下向下运动，故电荷带正电，因此选项A错误。洛伦兹力的作用下轨迹向右弯曲，由于在运动中洛伦兹力不做功，只有电场力做功，能量在动能与B正确。粒子到达C点时，电场力做正功最大,电势能之间转化，故 A点和B点位于同一高度，因此选项粒子速度最大，因此选项 C错误。到达B点后，将重复ACB的运动，向右运动，不会返回A点，因此选项D

11、错误。故本题选B。【考点】叠加场中的曲线运动【难度】中等9、如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab、cd 边均与 ad 边成 60角，ab= bc= cd= L。长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为B.譽11rcJOqBEL11rJbPTJE疙一1 AL 【答案】C【解析】根据左手定则知各段受到的安培力如图。电路abcd上的电阻为3r,由几何关系得，ad段的长度为L+2LCOS60丄2L，所以ad上的电阻为2r，并联部分的总电阻为R并3 ? 2- r，电路中的总电流:3r 2r5E6

12、rr 5手,路端电压：U IR并11r竺？6r11r5116EU,abcd上的电流：I 1 一3r2E2BELUabed 上各段 F1=F2=F3=BI 1=, ad 上 F4=BI2?2L=B ? 一 ? 2L11r2r6BELo F1和F3的水平分力抵消,一10BEL线框受到的合外力 F合=卩20560+F2+F3COS60+F4=，因此选项11rC正确。故本题选Co【考点】安培力的合成【难度】较难10、如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO自由转动，现通以图示方向电流，沿0。看去会发现（A . A环、B环均不转动B . A环将逆时针转动,B环也逆时针转动，两环相对不

13、动C. A环将顺时针转动,B环也顺时针转动，两环相对不动D . A环将顺时针转动,B环将逆时针转动，两者吸引靠拢【答案】D【解析】由安培定则可知,A环顺时针转动，B环逆时A环产生的磁场的方向向下， B环产生的磁场的方向向左，两个磁场相互作用后 有磁场的方向趋向一致的趋势，即同向电流相互吸引反向电流相互排斥，所以针转动.二者相互靠拢。因此选项D正确。故本题选 Do【考点】安培力作用下的运动【难度】中等AB、CD，导轨上放有质量为 m的11、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为2现从t= 0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成

14、正比，即1=kt，其中k为恒量。若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的导体棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是（）111/.G1【答案】C【解析】金属棒 MN在水平面上平衡：BIL-F N=0, I = kt，竖直方向上由牛顿第二定律知mg-Ff=ma且Ff=uFN=y kBLt,所以金属棒 MN先向下加速运动，重力大于摩擦力；后向下减速运动，重力小于摩擦力,最后静止，重力与摩擦力等大反向，因此选项C正确。故本题选 C。【考点】叠加场动态分析【难度】较难12、物理学家法拉第在研究电磁学时，亲手做过许多实验。如图所示就是著名的电磁旋转实验，这种现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁

15、就会围绕导线旋转。反之，载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转。这一装置实际上就成为最早的电动机。图中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁。图中黑色部分表示汞 （磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中），下部接在电源上。这时自上向下看，A和C的转动方向分别是 （）A . A顺时针C逆时针B. A逆时针C顺时针C. A逆时针C逆时针D. A顺时针C顺时针【答案】B【解析】本题的关键是仔细观察示意图，然后用慢镜头模拟法。A和D两磁铁应该在水平面内。关键是注意A的N极进去了， d的N极应该在外边。汞能导电，由左手定则可知,A受到安培力做逆时针转动（从上向下看）。同理可知，C在安培力作用下，C

16、做顺时针转动。因此选项B正确。故本题选 B。【考点】安培力实践题【难度】较难13、如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡。A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为N;当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力N2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是NiN2，弹簧的伸长量增大D . NiN2，弹簧的伸长量减小答案】 C【解析】在题图中，由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线 A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则知A受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律知磁铁所受作用力的方向

17、是斜向左上方。对磁铁由平衡知磁铁对斜面的压力减小，即N1N 2，同时，导线 A 对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力， 对磁铁有平衡知弹簧拉力增大， 弹簧的伸长量增大， 因此选项 C 正确。故本题选 C。考点】叠加场平衡难度】中等14、如图所示，固定的水平长直导线中通有电流 I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中 ()A 穿过线框的磁通量保持不变B 线框中感应电流方向保持不变C 线框所受安培力的合力为零D 线框的机械能不断增大答案】 B解析】直线电流的磁场离导线越远，磁感线越疏，故线圈在下落过程中磁通量一直减小，因此选项误 B 正确。由于线框上、下两边电

18、流相等，上边磁场较强，故线框所受合力不为零，因此选项C 错误。由能量守恒知一部分机械能转化为电能，机械能减小，因此选项D 错误。故本题选 B 。【考点】直线电流的磁场【难度】中等（不计重力）经同一15、质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的一种仪器。它的工作原理是带电粒子电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量。其工作原理如图所示，虚线为某粒子运动轨迹，由图可知（）A .此粒子带负电B .下极板S2比上极板S1电势高C .若只增大加速电压 U值，则半径r变大D .若只增大入射粒子的质量，则半径r变小【答案】C【解析】粒子从 小孔进入磁场，速度方向向下，粒

19、子向左偏转，由左手定则知粒子带正电。因此选项错误。带正电的粒子在 Si和S2两板间加速，则要求场强的方向向下，那么Si板的电势高于S2板的电势,因此选项B错误。粒子在电场中加速，由动能定理知qu =1mv2，在磁场中偏转，则有r = mV，联立解得：r2qB淨，由此式知只增大u或只增大m时，粒子的轨道半径都变大，因此选项C正确D错误。故本题【考点】质谱仪的原理【难度】中等16、三个质量相同的质点 a、b、c带有等量的正电荷，它们从静止开始，同时从相同的高度落下，下落过程中a、b、c分别进入如图所示的匀强电场、匀强磁场和真空区域中。设它们都将落到同一水平地面上, 不计空气阻力，则下列说法中正确的

20、是itXX亠XXms-A .落地时a的动能最大B .落地时b、c的动量相等C. b的落地时间最短D. c的落地时间最长【答案】A【解析】洛伦兹力对运动电荷不做功,在下落过程中电场力对 a做正功，所以落地时 a动能最大，因此选项A正确。落地时b和c动能相等,动量大小相等方向不同，因此选项B错误。质点a和b在竖直方向做自由落体运动，起始高度相同，落地时故间相同。质点b受洛伦兹力作用,在竖直方向运动的加速度小于g,rjjj,TJJJ, rjrjTjrjrjrjrjTjr,b落地时间最长，因此选项 CD都错误。故本题选 A。【考点】复合场中的运动【难度】中等17、如图所示，a、b为竖直正对放置的两平行

21、金属板，其中a板带正电、两板间的电压为U。在金属板下PQ, PQ下方的磁场范围足够PQ边界上的M点进入磁场，运动一段时间方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面大，磁场的磁感应强度大小为B。一比荷为q的带正电粒子以速度 Vo从两板中间位置沿与 a、b平行方向射入两板间的偏转电场，不计粒子重力。粒子通过偏转电场后从 后又从PQ边界上的N点射出磁场，设 M、N两点距离为x（M、N点在图中未画出）。则以下说法中正确的A .只减小磁感应强度 B的大小，则x减小B .只增大初速度v0的大小，则x不变C 只增大带电粒子的比荷m，则x增大D .只减小偏转电场的电压U的大小，则x不变【

22、答案】D【解析】粒子在磁场中匀速圆周运动，设粒子进入磁场时速度方向与磁场边界的夹角为0,速度大小为 v=V0心、乂、|/之 r mv, E土 ，2mv0矿,轨道半径 R= qB，由几何关系可知 x = 2Rsin =-q只减小磁感应强度B或只增大初速度V0,都会使x增大，因此选项 AB都错误。只增大带电粒子的比荷m时x会减小，因此C错误。而x与偏转电场的电压U无关，因此选项 D正确，故本题选 D。【考点】组合场中的运动【难度】较难18、两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率沿着 AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是A . a

23、粒子带正电，b粒子带负电B. a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大C. b粒子的动能较大D. b粒子在磁场中运动时间较长【答案】C2【解析】由左手定则可知，a粒子带负电，b粒子带正电，因此选项A错误。由qvB =吟知匸器，轨迹半径越大弯曲程度越小，对应的速率越大，所以b粒子的速率较大，在磁场中所受洛伦兹力较大，因此选项B错误。由Ek = 2mv2可知b粒子的动能较大，因此选项C正确。由T螢知两者的周期相同，b粒子b粒子在磁场中运动时间较短，因此选项运动的轨迹对应的圆心角小于 a粒子运动的轨迹对应的圆心角,D错误。故本题选Co【考点】磁偏转【难度】中等19、如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为

24、L,与电动势为Eo的电源相连，质量为 m、电阻为RB角，回路其余电阻不计。为使ab棒静的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成 止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为A罟，水平向右mgRosB.，垂直于回路平面向上EoLC.mgan,竖直向下EoLD.mgSin，垂直于回路平面向下【答案】D【解析】对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示。由图解法知当安培力沿斜面向上时,安培力最小，故安培力的最小值为：Fa = mgsin 0,故磁感应强度的最小值为B = ( =|L，根据欧姆定律知Eo= IR，联立解得 B =，因此选项 D正确。故本题选 DE

25、oL【考点】叠加场平衡的临界问题【难度】较难20、利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B的大小。用绝缘轻质丝线把底部长为L、电阻为R、质量为m的“U形线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用轻质导线连接线框与电源，导线的电阻忽略不 计。当有拉力F作用于力敏传感器的挂钩上时，拉力显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力。当线框 接入恒定电压为 E1时，拉力显示器的示数为 F1 ;接入恒定电压为 E2时（电流方向与电压为 E1时相反），拉力显示器的示数为 F2。已知，则磁感应强度 B的大小为（），工为_/ iiA tt：辰二A.B = XB.B = XR (F1+ F2)C.B = L ( E1-E2

26、)R ( F1+ F2)D.B = L ( E1 + E2)【答案】B【解析】当线框接入恒定电压为E1时，拉力显示器的示数为F1，则Fi= mg+ bEL;接入恒定电压为E2时R（电流方向与电压为 Ei时相反），拉力显示器的示数为F2，则f2= mg-碣L；联立解得 B=rTEiS)因此选项B正确。故本题选 B。【考点】磁场中的平衡【难度】中等21、如图虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过 P点在纸面内沿不同的方向射入磁场，若粒子射入速率为V!，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为V2,相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则v2 : v1为（）A.a/3 : 2ba2 : 1D.3 :近a;P【答案】C【解析】根据辅助圆法可知，当粒子在磁场中运动半个圆周时，打到圆形磁场边界的位置距P点最远，则当粒子射入的速率为v1,轨迹如图所示。设圆形磁场半径为R,由几何知识知粒子运动的轨道半径为r1 =Rcos 60 = qR。若粒子射入的速率为v2，轨迹如图所示，由几何知识知粒子运动的轨道