2022年高考物理复习夯实核心素养磁场

1、10.5破场L如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为4）。已 知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=g,其中k为常量，/为导线中的电流， r为场中某点到导线的垂直距离。图中A点的坐标为（a, b）,若A点的磁感应强度为零，则 沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为（）T b“A. 1/o，沿y轴正向B.加沿y轴负向C.勺。,沿y轴正向D. %）,沿y轴负向【答案】A【解析】x方向导线电流在A点的磁感应强度大小为&=白，由安培定则可知方向垂直于 纸面向外，由题知若A点的磁感应强度为零，则y方向导线电流产生的磁场的磁感应强度 方向垂直于纸面向里，

2、由安培定则知，y轴放置的导线中电流方向沿y轴正向，其大小满足 8V=g，y轴放置的导线中电流的大小/=各）,故选A。2.如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极8,紧贴边缘内壁放一个圆环形电极A,把A、8分别与电源的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，现把玻璃皿放在如图所示的 磁场中，液体就会旋转起来.若从上向下看，下列判断正确的是（）A. A接电源正极，8接电源负极，液体顺时针旋转B. A接电源负极，8接电源正极，液体顺时针旋转C. A、B与50 Hz的交流电源相接，液体持续旋转D.仅磁场的N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向不变【答案】A【解析】若A接电源正极，8接电源负极，在电源

3、外部电流由正极流向负极，因此电流由边 缘流向中心，玻璃皿所在处的磁场竖直向下，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿顺 时针方向，因此液体沿顺时针方向旋转，故A正确：同理，若A接电源负极，8接电源正 极，根据左手定则可知，液体沿逆时针方向旋转，故B错误：A、3与50Hz的交流电源相 接，液体不会持续旋转，故C错误；若仅磁场的N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转 方向改变，故D错误.3 .如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放 置一通电宜导线，电流方向如图。当圆盘高速绕中心轴OO,转动时，通电直导线所受磁场力 的方向是（）A.竖直向上B.竖直向下C.水平

4、向里D.水平向外【答案】C【解析】从上向下看，由于带负电的圆盘顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向， 由安培定则判定所产生的磁场方向竖直向上。由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向 水平向里，故c正确。4 .如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强磁场 区域，下列判断正确的是（）A.电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长B.电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大C.在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合D.电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同【答案】B【解析】由周期公式T =贵知，周期与电子的速率无关，所以在磁场中的运动周

5、期相同，n由1=丁丁知，电子在磁场中运动时间与轨迹对应的圆心角成正比，所以电子在磁场中运动Z7C的时间越长，其轨迹线所对应的圆心角。越大，电子飞入匀强磁场中做匀速圆周运动，由半mv径公式知，轨迹半径与速率成正比，则电子的速率越大，在磁场中的运动轨迹半径越 qB大，A错误，B正确：若它们在磁场中运动时间相同，但轨迹不一定重合，比如：轨迹3、 4与5,它们的运动时间相同，但它们的枕迹对应的半径不同，即它们的速率不同，C不正 确，D错误。5 .如图所示，一个理想边界为PQ、MN的匀强磁场区域，磁场宽度为d,方向垂直纸面向 里。一电子从。点沿纸面垂直PQ以速度处进入磁场。若电子在磁场中运动的轨道半径为

6、 2d。O,在MN上,且OO,与MN垂直。下列判断正确的是( )POQ左XXkXX;右XX；XXIMO'NA.电子将向右偏转B.电子打在MN上的点与。，点的距离为dC.电子打在MN上的点与O,点的距离为小dD.电子在磁场中运动的时间为黑jVo【答案】D【解析】电子带负电，进入磁场后，根据左手定则判断可知，所受的洛伦兹力方向向左，电 子将向左偏转，如图所示，A错误：设电子打在上的点与0'点的距离为x,则由几何知 识得：x=r-yj-d2=2d-y (2J) 2-J2=(2-73)d,故B、C错误；设轨迹对应的圆心角dTTTT/为仇 由几何知识得：sin 0=-1=0.5,得

7、74;=> 则电子在磁场中运动的时间为r=,laoVo Juo故D正确.6 .如图所示，正方形区域Hcd中充满匀强磁场，磁场方向垂宜于纸面向里，一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度。射入磁场，正好从ab 边中点射出磁场，若将磁场的感应强度B变为原来的一半，其他条件不变，则这个氢核 射出磁场的位置是()A. a点C.在a、之间某点B. b 点、D.在小之间某点【答案】D【解析】设正方形的边长为/,由题意可知氢核从"点射出时其轨道半径=（V2氢核在磁场中做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力可得例8=/。I 或当磁感应强度变为原来的一半时，由洛伦兹力

8、提供向心力得斗，= 灭计算得氢核的轨道半径R=2r=l再结合图中的几何关系可知氢核应从反点之间某点穿出，故D正确，A、B、C错误。7 .如图所示，粗糙固定斜面的倾角为仇整个斜面处在垂直于斜面向下的匀强磁场（大小未 知）中，在斜面上有一根有效长度为L、质量为,水平放置的导体棒，当导线中电流为4和 心时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知电流九、/2的方向相同且人</2，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.电流方向垂直于纸面向里B.匀强磁场的磁感应强度大小为2/ngsin 9(/1+/2)LC.导体棒与斜面间的动摩擦因数乒华严D.可能存在一个与小/2大小不同的电流，使导体棒沿斜面做匀速直线

9、运动 【答案】B【解析】由题意可知通电流/|和/2时，导体棒均能沿斜面匀速运动且故通/1时导体 棒沿斜面向下运动，通时导体棒沿斜面向上运动，导体棒受到的安培力沿着斜面向上， 由左手定则知电流方向垂直于纸面向外，根据平衡条件有/nsin 0=BIL+fimgcos仇mgsin 0 +/wgcos O=BhL,联立解得 =I,，B=，故 B 正确，A、C 错误；hrl2k/iT/2> L因/|和/2可分别使导体棒向上或向下匀速运动，而根据磁场方向又知安培力在沿斜面方向， 摩擦力大小不变，重力沿斜面分力不变，故不存在其他电流让导体棒匀速运动，故D错误。8 . 1932年美国物理学家劳伦斯发明了

10、回旋加速器，如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场与D形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它 们接在电压为U、周期为T的交流电源上，中心A处粒子源产生的粒子飘入狭 缝中，由初速度为零开始加速，最后从出口处飞出。D形盒的半径为R,下列说 法正确的是（A.粒子在出口处的最大动能与加速电压U有关B.粒子在出口处的最大动能与D形盒的半径无关C.粒子在D形盒中运动的总时间与交流电的周期T有关D.粒子在D形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关【答案】D【解析】根据回旋加速器的原理可知，粒子在电场中不断加速，则粒子每次加速 后进入磁场做圆周运动的半径不断变大，最大半径为D形盒的半径R,根据洛伦 兹

11、力提供向心力有qvmB=nr,则最大速度为0m=g，最大动能为Ekm=inVm =4，根据表达式可知，最大动能与加速电压无关，与D形盒的半径有关， 故A、B错误；粒子每一次加速获得的动能为AEknqU,所以粒子加速的次数为,粒子在D形盒中运动的总时间为因为7='詈，则/=zck nuzqB甯故C错误，D正确。9 .（多选）如图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器.速 度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过 的狭缝P和记录粒子位置的胶片A4.平板S下方有磁感应强度为Bo的匀强磁场.下列表述 正确的是（）加速电场速度选

12、择器Ai A2A.质谱仪是分析同位素的重要工具B.速度选择器中的磁场方向垂直了纸面向外EC.能通过狭缝P的带电粒子的速率等琮 DD.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小【答案】ABC【解析】质谱仪是分析同位素的重要工具，A正确；带电粒 子在速度选择器中沿直线运动时，所受电场力和洛伦兹力应等大反向，结合左手定则可知BE正确：由qE=（/vB可得。=卫,C正确；粒子在平板S下方的勺强磁场中做匀速圆周运动， munw q v由卬&）= 口得、所以 =r p,故粒子越靠近狭缝P,粒子的比荷越大，D错误.10 .（多选）如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板

13、和一 条形磁铁连接起来，此时台秤读数为现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为则以下说法正确的是（）A.弹簧长度将变长B.弹簧长度将变短C. F>FzD. F<F2【答案】BC【解析】如图甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的 安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律.对条形磁铁受力分析，如图乙 所示，所以台杵对条形磁铁的支持力减小，即台杆示数修>人，在水平方向上，由于广有水 平向左的分力,条形磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。11.（多选）如图所示为一个质量为机、电荷量为+ 的圆环，可在水平

14、放置的粗糙细杆上 自由滑动，细杆处在磁感应强度大小为从方向垂宜纸面向里的匀强磁场中，圆环以初速度 。向右运动直至处于平衡状态，重力加速度为g，则圆环克服摩擦力做的功可能为（ ）X X X X的 BX -X", X Xc m.+qx X X xB./Wo2A. 0加3g2 【答案】ABD【解析】 若圆环刚开始所受洛伦兹力等于重力，圆环对粗糙细杆压力为零，摩擦力为零，圆环克服摩擦力做的功为零，选项A正确：若开始圆环所受洛伦兹力小于重力，则由F（=ti（mg一/8）知圆环一直减速到速度为零，由动能定理可得圆环克服摩擦力做的功为W（）2,选项 B正确；若开始圆环所受洛伦兹力大于重力，则减速到

15、洛伦兹力等于重力时圆环达到稳定, 稳定速度u=写,由动能定理可得圆环克服摩擦力做的功为W=:mvo2-Tmv2=t-r D4445奈），选项C错误，D正确.12 .（多选）如图，一带负电的圆环套在倾斜固定的粗糙绝缘长直杆上，圆环的宜径略大于 杆的直径，杆处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。现给圆环一沿杆向上的初速度处,在以后的运动过程中，下列关于圆环的速度。随时间t的变化关系图线，可能正确的是（）【答案】BC【解析】当4做，时，圆环受到的支持力尸N先变小后变大，摩擦力也先变小后变大，圆环减速的加速度。=侬逆一W,也先变小后变大；当速度变小为零时，若>tanntgsin 8+Ff，时，圆环

16、静止，若<tan 时，圆环将向下做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运 动：当qBvmgcofi 0时，圆环受到的Fn变大，摩擦力F（=/iFn变大，物体减速的加速度a变大，速度变小为零时，若 >tan6时，物体将静止：若 Vtan（9时，圆环将向下做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运动，故B、C正确，A、D错误。13 .（多选）如图所示，边长为L的等边三角形0历为两个匀强磁场的理想边界，三角形内 的磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为8,三角形外的磁场范围足够大、方向垂直 于纸面向里，磁感应强度大小也为8。顶点。处的粒子源沿的角平分线发射质量为?、电荷量为q的带负电粒子

17、，其初速度大小。=噜，不计粒子重力，下列说法正确的是（）A.粒子第一次返回a点所用的时间是硒B.粒子第一次返回点所用的时间是常C.粒子在两个有界磁场中运动的周期是例 JC/DD.粒子在两个有界磁场中运动的周期是粤 【答案】AD【解析】若m=警，带电粒子垂直进入磁场，做匀速圆周运动，则由牛顿第二定律可得平B=7, 7=方，将速度代入可得/=L，由左手定则可知粒子在三角形内的区域偏转的方向 向右，从射出粒子第一次通过圆弧从a点到达c点的运动轨迹如图所示，可得_T心=4粒子从c到/?的时间fd,=7T o带电粒子从b点到达a点的时间也是所以粒子第一次返回a点所用的时间是7 h=tue+tcb + t

18、ba=r=故A正确，B错误；粒子第一次到达a点后沿与初速度方向相反的方向向上运动，依次推 理，粒子在一个周期内的运动：可知粒子运动一个周期的时间是3个圆周运动的周期的时间,即：九*=37=包詈，故C错误，D正确。 qB14 .如图所示，在xOy坐标系的第二象限内有水平向右的匀强电场，第四象限内有竖直向上 的匀强电场，两个电场的电场强度大小相等，第四象限内还有垂直于纸面的匀强磁场，让一 个质量为m、带电荷量为g的粒子在第二象限内的P(-L, L)点由静止释放，结果粒子沿直 线运动到坐标原点并进入第四象限，粒子在第四象限内运动后从x轴上的。(L, 0)点进入第一象限，重力加速度为g,求：(1)粒子

19、从P点运动到坐标原点的时间；(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向。【答案】d? Q云修方向垂直于纸面向里【解析】(1)粒子在第二象限内做直线运动，因此电场力和重力的合力方向沿P0方向，则粒子带正电。 由运动学知识可殍mg=qE尸qE, -2ing=ma,6刊2解得'=、/?：(2)设粒子从。点进入第四象限的速度大小为V,由动能定理可得mgL+qEiL=Jnn>2解得u=2、刀,方向与x轴正方向成45。角，由于粒子在第四象限内受到电场力与重力等大 反向，因此粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于粒子做匀速圆周运动后从x轴上的 QL, 0)点进入第一象限，根据左手定则可以判断，磁

20、场方向垂直于纸面向里。粒子做匀速圆周运动的轨迹如图，由几何关系可知粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为R=L由牛顿第二定律可得Bqz)=nr9 解得15 .如图甲所示，质量为加、带电荷量为一的带电粒子在=0时刻由。点以初 速度5)垂直进入磁场，I区域磁场磁感应强度大小不变方向周期性变化如图乙 所示(垂直纸面向里为正方向)；n区域为匀强电场，方向向上；in区域为匀强磁 场，磁感应强度大小与I区域相同均为Boo粒子在I区域内一定能完成半圆运动且每次经过?的时刻均为y整数倍。(1)粒子在I区域运动的轨迹半径为多少？(2)若初始位置与第四次经过相时的位置距离为x,求粒子进入HI区域时速度的 可能值(初始位置

21、记为第一次经过nm)。【答案端喏qB<iX2tnqBax2m2vo【解析】带电粒子在1区域做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即竹曲0=加； 解得一则俨7°一加'-2兀)°(2)画出符合要求的运动轨迹如图所示,第一种情况：粒子在m区域运动半径/?=5V2钓2& ="7解得粒子在HI区域速度大小：办=等 Z/W第二种情况：x4r 粒子在小区域运动半径汽=，粒子在in区域速度大小：。2=啸一2%。16 .如图所示，在纸面内有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场, 虚线等边三角形ABC为两磁场的理想边界。已知三角形ABC边长为L虚线三 角形

22、内为方向垂直于纸面向外的匀强磁场，三角形外部的足够大空间为方向垂直 于纸面向里的匀强磁场。一电荷量为十外 质量为加的带正电粒子从A8边中点 P垂直AB边射入三角形外部磁场，不计粒子的重力和一切阻力。(1)要使粒子从P点射出后在最短时间内通过B点,则从尸点射出时的速度如为 多大？(2)满足(1)问的粒子通过B后第三次通过磁场边界时到B的距离是多少？(3)满足(1)间的粒子从P点射入外部磁场到再次返回到尸点的最短时间为多少？ 画出粒子的轨迹并计算。【答案】(1)喘(2)y (3)见解析【解析】(1)当粒子运动半个圆周到达B点时所用时间最短，此时粒子做圆周运动半径r =7，根据洛伦兹力提供向心力可得

23、= 写，解得z%=警；(2)粒子做圆周运动半径=(，由几何关系可知：设过8点后第三次通过磁场边 界时到B点的距离为s, s=3r=学：(3)粒子运动轨迹如图粒子在磁场中运动的周期T=f，由图可知从p点射入外部磁场到再次返回到 CfDP点的最短时间为252571/7?fmin=/T= 3qB。17 .如图为一装放射源氧(2能Rn)的盒子，静止的氢核经过一次a衰变成针-的Po),产生的a 粒子速率oo= 1.0X107 mzs, a粒子从小孔P射出后，经过A孔进入电场加速区域I ,加速 电压U=8X 106 V.从区域I射出的a粒子随后又从M点进入半径为，=小m的圆形匀强 磁场区域H, MN为圆形匀强磁场的一条直径，该区域磁感应强度为8=0.2 T,方向垂直纸 面向里.圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切于N点，粒子重力不计，比荷为2=5X107C/kg.求：区域I 区域n-I u 1(l)a粒子经过圆形磁场后偏转的角度；(2)a粒子打在荧光屏上的位置离N点的距离.【答案】(1)60° (2)N点上方3 m处【解析】(l)a粒子在区域I中做加速运动，由动能定理得：qU=ynv2,invti!-,代入数据，解得：v=3X IO