2021年各地高考物理真题分类汇编：磁场

1、2021年高考物理真题 专题磁场 选择题1.（2021浙江卷）如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线、从分别通以80A和 100A流向相同的电流，两导线构成的平面内力- 一点P，到两导线的距离相等。下列说法正 确的是（）a0）的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入做场时的速 度大小为匕，离开磁场时速度方向偏转90。；若射入磁场时的速度大小为,离开磁场时 速度方向偏转60。，不计重力，则工为（）A. - B.立 C.更 D. 7? 232答案B解析：根据题意做出粒子的圆心如图所示设圆形磁场区域的半径为R,根据几何关系有第一次的半径4=R第二次的半径4=同根据洛伦兹力

2、提供向心力有qvB = r可得厂出m所以工=_1 =立V, 7；3故选B。. （2021全国甲卷）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，七。与 在一条直线上，尸。与。尸在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流/，电流方向 如图所示。若一根无限长直导线通过电流/时，所产生的磁场在距离导线，/处的磁感应强度 大小为B,则图中与导线距离均为的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（）A.B. 0 B.O. 2B C. IB. 2B D.B、B答案B解析： 两直角导线可以等效为如图所示 两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的侦 感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的

3、磁感应强度为零；两直导线在N 处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故M处的磁感应强度为28；综上.分析B正确。故选B。.（2021 湖南卷）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L,通过长为L的绝缘轻质杆 相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边处有一方向水平、垂直纸面向里的匀 强磁场。陵场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平 面内以初速度为水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小8使其匀速通过磁场，不计 空气阻力。下列说法正确的是（）a. 6与%无关，与J77成反比B,通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变C.通过磁场的过程中，组合体克服安培力做

4、功的功率与重力做功的功率相等D.调节、心和8,只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不 变答案CD解析：由于组合体进入磁场后做匀速运动，由于水平方向的感应电动势相互低消，有B-l3vymg = F =R则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，C正确；无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有小g 二 F女则安培力做的功都为W=FQL则组合体通过磁场过程中产生的焦耳热不变，D正确。故选CD。（2021河北卷）如图，距离为d的两平行金属板尸、。之间有一匀强磁场，磁感应强度大小 为4, 一束速度大小为-的等离子体垂直于磁场喷入板间，相距为L的两光滑平行金属导 轨

5、固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为用,导轨平面与水平面夹角为MBB .导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下e,两导轨分别与p、。相连，质量为、电阻为r的金属棒。垂直导轨放置，恰好静止, 重力加速度为g,不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，卜列说法正确的是mgR sin 0 i BLdmgR smO i BLd C.导轨处磁场方向垂直导轨平面向上,mgR tan 0BRLdA .D.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向卜mgR tan 01 BBLdA ,答案B解析：等离子体垂直于磁场喷入板间时，根据左手定则可得金属板Q带正电荷，金属板P带负电 荷，则电流方向由金属棒a端流向b端

6、。等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势U满足 Uq =qByd由欧姆定律/ = 和安培力公式F = BIL可得：F安= B：Lx.=，/产再根据金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止，可得则口 =mgR sin 8BALd 金属棒而受到的安培力方向沿斜面向上，由左手定则可判定导轨处磁场的方向垂直导轨平 面向下。故选B。（2021春,浙江卷）如图所示是通行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，卜列说法正确的是（）A.电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B,螺线管越长，内部磁场越接近匀强酸场C.螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D.做感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁

7、场【答案】B【解析】根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近于中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺纹管越长，内部的磁场越接近匀强磁场。故选（2021 广东卷）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/1，四根平行直导线均通入电流4,人，电流方向如图所示，卜列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（）0?解析:因乙/?,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宜导线右要受到L 吸引的安

8、培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线4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。计算题（2021广东卷乂知是一种花瓣形电子加速器简化示意图，空间有三个同心圆a、b、c围成的 区域，圆。内为无场区，圆。与圆b之间存在辐射状电场，圆人与圆c之间有三个圆心角均 略小于90。的扇环形匀强破场区I、II和山。各区感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸 面向外。电子以初动能耳。从圆上尸点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子每次进 入电场即被全程加速，已知圆。与圆人之间电势差为U,圆b半径为R,圆c半径为序，电子质量为?，电荷量为e,忽略相对论效质，取tan 22.5 = 0.4(1)

9、当七0=0时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，旦在电场内相邻运动轨迹的夹角 。均为45。，最终从。点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示，求I区的磁感应强度大小、 电子在I区磁场中的运动时间及在。点出射时的动能：(2)已知电子只要不与I区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射。当耳0=心。时，要保 证电子从出射区域出射，求A的最大值。11区答案：(1)5师,理业丝，89：(2)2 eR 4eU6解析：(1)电子在电场中加速有2eU =g?F在磁场I中,由几何关系可.得r=Rtan22.5 =0.4火联立解得H =王画eR在磁场I中的运动周期为了 = 过V由几何关系可得，电子在磁场I中运动的圆心角

10、为。=3在磁场I中的运动时间为/=M2乃4eU联立解得f =从。点出来的动能为耳=注。(2)在侦场I中的做匀速圆周运动的最大半径为心，此时圆周的轨迹与I边界相切，由几何 关系可得(舟一 丫 = R? + rj解得嚷=*R2由于= m 心2eU = mvn -keU2 m联立解得k6(2021河北卷)如图，一对长平行栅极板水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应 强度大小为8的匀强磁场，极板与可调电源相连，正极板上。点处的粒子源垂直极板向上 发射速度为与、带正电的粒子束，单个粒子的质量为八电荷量为q, 一足够长的挡板。用 与正极板成37。倾斜放置.，用于吸收打在其上的粒子，。、P是负极板上的

11、两点，C点位于 。点的正上方，P点处放置一粒子靶(忽略靶的大小)，用于接收从上方打入的粒子，。尸长3度为4,忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。sm370=-0(1)若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上，求可调电源电压U。的大小； (2)调整电压的大小，使粒子不能打在挡板0M上，求电压的最小值Uw：(3)若粒子靶在负极板上的位置P点左右可调，则负极板上存在从S两点(CH VCPvCS , H、S两点末在图中标出卜对于粒子靶在“S区域内的每一点，当电压从零开始连续缓慢增 加时，粒子靶均只能接收到(22)种能量的粒子，求C和CS的长度(假定在每个粒子 的整个运动过程中

12、电压恒定)。10/r/v0)C =方:解析：(1)从o点射出的粒子在板间被加速，则粒子在磁场中做圆周运动，则半径/* = 42由夕5 =，一 解得，。=鬻瑞(2)当电压有最小值时，当粒子穿过下面的正极板后，圆轨道与挡板0M相切，此时粒子恰 好不能打到挡板上，则从。点射出的粒子在板间被加速，则U01bq = /nv:-/nvjy-粒子在负极板上方的磁场中做圆周运动06 = 7粒子从负极板传到正极板时速度仍减小到1，0,则qv0B = ，工由几何关系可知2/ =+ rshi3744v联立解得1，=岸U.Ka 18t/(3)设粒子第一次经过电场加速，在负极板上方磁场区域偏转的轨迹半径为m若粒子在电

13、场加速电压小于Uw，粒子穿过磁场在正极板卜.方磁场运动时，会被0M板吸收。则第一次出现能吸收到(22)种能量的位置(即点)，为粒子通过极板电压4nm =空时，粒18g子第二次从上方打到负极板的位置(轨迹如图中蓝色线条所示)。由(2)的计算可知”=工？ 5(d则 C =4r-2r =10/HV03qB7/7/v极板电压大于U01bl =时，粒子均不会被OM吸收，可以经过正极板下方磁场偏转， 18q回到负极板上方磁场中，偏转后打在负极板上。则H点右方的点的粒子靶都可以接受到(“ 2 2)种能量的粒子。即CSf8。(2021湖南卷)带电粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制备的关键技术之一、带电粒子 流

14、(每个粒子的质量为八电荷量为+9)以初速度u垂直进入磁场，不计重力及带电粒子之 间的相互作用。对处在工。了平面内的粒子，求解以下问题。(1)如图(a),宽度为力：的带电粒子流沿x轴正方向射入圆心为A(0，()、半径为4的圆形匀 强磁场中，若带电粒子流经过磁场后都汇聚到坐标原点0,求该磁场磁感应强度用的大小:(2)如图(a),虚线框为边长等于2弓的正方形，其几何中心位于。(0, 一弓)。在虚线框内设计 一个区域面积最小的匀强磁场，使汇聚到。点的带电粒子流经过该区域后宽度变为2乙，并 沿x轴正方向射出。求该磁场磁感应强度打的大小和方向，以及该磁场区域的面积(无需写 出面积最小的证明过程)：(3)如

15、图(b),虚线框I和H均为边长等于弓的正方形，虚线框川和N均为边长等于心的正方形。在I、【、ni和iv中分别设计一个区域面枳最小的匀强磁场，使宽度为23的带电粒子 流沿x轴正方向射入I和I【后汇聚到坐标原点。，再经过HI和N后宽度变为2。，并沿x轴 正方向射出，从而实现带电粒子流的同轴控束。求I和in中磁场磁感应强度的大小，以及n和IV中匀强磁场区域的面枳(无需写出面枳最小的证明过程)。Sn = g*l）T, Sr,=（；乃一1）-解析：(1)粒子垂直X进入圆形磁场，在坐标原点。汇聚，满足磁聚焦的条件，即粒子在磁场中运动的半径等于圆形磁场的半径“，粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力/功=匚mv解得B1 = (2)粒子从。点进入下方虚线区域，若要从聚焦的。点飞入然后平行工轴飞出，为磁发散的 过程，即粒子在卜方圆形磁场运动的轨迹半径等于磁场半径，粒子轨迹最大的边界如图所示,图中圆形磁场即为最小的匀强磁场区域可知磁感应强度为区=根据左手定则可知磁场的方向为垂直纸面向里，圆形磁场的面枳为S.=九，: (3)粒子在磁场中运动，3和4为粒子运动的轨迹圆，1和