2020届高三物理二轮专题复习-磁场基础练

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——磁场基础练一、单选题（本大题共7小题，共28分）电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为：(    )．A.IB(aR+ρbc) B.IB某磁场的磁感线如图所示，则下列说法中正确的是(    )A.M点的磁场比N点的磁场强

B.M点的磁场比N点的磁场弱

C.M点的磁场方向和N点的磁场方向相同

D.静止的正电荷在M电受到磁场力的方向和M点的磁场方向相同单匝线圈的面积为2.0m2，将它放在磁感应强度为0.5×10−2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，如图，那么穿过这个线圈的磁通量为A.0.5×10−2Wb B.1.0×10−2Wb 如图所示，在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为+q的液滴在竖直面内做以速率为v、半径为R的匀速圆周运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，则油滴的质量(

)A. B. C. D.B关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是(    )A.电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用

B.电荷在电场中一定受电场力作用

C.电荷所受电场力一定与该处电场方向一致

D.电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直如图所示，有两根长均为L、质量均为m的细导体棒a、b，其中a被水平放置在倾角为45°的绝缘光滑斜面上，b被水平固定在斜面的右侧，且与a在同一水平面上，a、b相互平行。当两细棒中均通以大小为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度B，下列说法正确的是(    )A.方向竖直向下

B.大小为2mg2IL

C.大小为mgIL

D.若使b如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为E1，磁感应强度大小为B1、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为14圆弧，圆弧的半径(OP)为R，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带电粒子以速度v沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力。下列说法正确的是A.速度选择器的极板P1的电势比极板P2的低

B.粒子的速度v=B1E1

C.粒子的比荷为E12二、多选题（本大题共5小题，共20分）如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正、负离子，从O点以相同的速率射入磁场中，射入方向与边界成θ角，若不计重力，则正、负离子在磁场中(    )A.运动时间相同

B.重新回到边界时速度大小和方向都相同

C.运动的轨道半径相同

D.重新回到边界时的位置与O点距离相同如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上，L1的正上方有a，b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外，已知a、b两点的磁感应强度大小分别为A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0

B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0

C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为下面的各图显示了磁场对通电直导线的作用力．其中正确的是(    )A. B.

C. D.以下有关磁现象的说法中，正确的是(    )A.磁体周围存在磁场

B.磁感线是真实存在的

C.同名磁极互相排斥

D.指南针能指南北是受地磁场的作用如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧面间会产生电势差，下列说法中正确的是(    )A.电势差的大小仅与磁感应强度有关

B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势φD<φC

C.仅增大电流I三、填空题（本大题共2小题，共10分）MN、PQ为水平放置、间距为0.5m的平行导轨，左端接有如图所示的电路．电源的电动势为10V，内阻为1Ω；小灯泡L的电阻为4Ω，滑动变阻器接入电路阻值为7Ω.将导体棒ab静置于导轨上，整个装置放在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为2T，方向与导体棒垂直且与水平导轨平面成θ=53°角；导体棒质量为0.23kg，接入电路部分的阻值为4Ω.若不计导轨电阻，导体棒的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2，求开关K闭合后：

(1)通过导体棒的电流及导体棒所受的安培力大小；

(2)要使导体棒ab保持静止，导体棒与导轨间的动摩擦因数至少多大？如图所示为交流发电机原理图，已知两磁极间匀强磁场的磁感应强度为B，矩形线框的匝数为n、面积为S.当线框转到与磁场方向垂直的图示位置时，穿过线框的磁通量为________；若线框从图示位置逆时针转动90°，所用时间为t，则线框中产生的平均感应电动势为________．四、实验题（本大题共1小题，共12分）“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验：

(1)在对螺线管通电______(选填“前”或“后”)必须对磁传感器进行调零。

(2)实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为−5mT.增大通过电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为______

(A)5mT (B)−6mT (C)6mT (D)3mT

(3)如图所示，用传感器测量通电螺线管轴线(x轴)上的磁感应强度，然后绘出B−x图象，设x=0处为螺线管轴线的中央，下面最符合实际情况的图是______

五、计算题（本大题共3小题，共30分）如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距L，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下．一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速率ν匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好，已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略．求

(1)电阻R消耗的功率；

(2)水平外力的大小．

如图所示，质量m=0.02kg、电荷量q=1.6×10−2C的带正电的小球(可视为质

点)，从半径r=1m的光滑绝缘14圆弧竖直轨道上由静止自A端滑下，整个装置处在方向相互垂直的匀强电场E与匀强磁场B中。电场强度E=10V/m，方向沿轨道面水平向右；磁感应强度大小B=2.5T，方向垂直轨道平面向里，轨道C点切线水平，取重力加速度g=10m/s2。

(1)求小球到达C点时的速度大小v；

(2)求在C点时小球对轨道的压力大小FN；

(3)设小球在圆弧上D(图中未画出)点时受到的洛伦兹力最大，求∠AOD的正切值。

如图，在整个直角坐标系xoy区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在x>0区域还存在方向垂直于xoy平面向内的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从x轴上x=−L的A点射出，速度方向与x轴正方向成45°，粒子刚好能垂直经过y轴，并且在第一象限恰能做直线运动，不计粒子重力

(1)求粒子经过y轴的位置；

(2)求磁感应强度B的大小；

(3)若将磁场的磁感应强度减小为原来的一半，求粒子在x>0区域运动过程中的最大速度和最低点的y坐标。

答案和解析1.【答案】B

【解析】【分析】当导电流体稳定地流经流量计时，正负电荷受洛伦兹力发生偏转，在上下表面间形成电势差，最终稳定时，电荷所受电场力与洛伦兹力平衡，根据欧姆定律及电阻定律求出上下表面间的电势差，从而根据平衡求出速度以及流量的大小。解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及掌握欧姆定律和电阻定律的运用，注意电流方向的横截面积求解。

【解答】

最终稳定时有：qvB=q则有：v=根据电阻定律有：R′=ρ则总电阻为：R总=R′+R

解得：v=所以流量为：Q=vS=vbc=IB(bR+ρca故选B。

2.【答案】B

【解析】解：A、磁感线的疏密表示磁场的强弱，由图象知N点的磁场比M点的磁场强，A错误B正确；

C、磁感线的切线方向表示该点的磁场方向，由图象知两点在一条曲线上，它们所处位置的切线方向不同，所以它们的磁场方向不同，C错误；

D、由洛伦兹力公式知静止的电荷不受洛伦兹力，D错误；

故选：B．

3.【答案】B

【解析】解：在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量：

Φ=BS=0.5×10−2T×2.0Wb=1.0×10−2Wb，故B正确，ACD错误；

故选：B【解析】试题分析：由于带电液滴在复合场中做的是匀速圆周运动，重力平衡电场力，只有洛仑兹力提供向心力，由此可知mg=qE，，由以上可知液滴的质量

考点：考查带电液滴在复合场中的运动

点评：本题难度较小，在粒子处于重力场、电场、磁场中做匀速圆周运动时，肯定是由重力与电场力平衡，洛仑兹力提供向心力

5.【答案】B

【解析】解：A、电荷在磁场中不一定受洛伦兹力，当静止时一定没有洛伦兹力，而运动的电荷，当速度与磁场平行时，没有洛伦兹力作用。故A错误；

B、电荷在电场中一定受到电场力作用。故B正确；

C、正电荷所受电场力一定与该处电场方向相同，当负电荷所受电场力与该处电场方向相反。故C错误；

D、电荷所受的洛伦兹力与磁场及运动速度构成的平面垂直，所以电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直，故D错误；

故选：B。

带电粒子在磁场中运动，才受到洛伦兹力作用而发生偏转。由左手定则可确定洛伦兹力的方向，而电场的基本性质是对放入电场中的电荷有电场力作用。正电荷的电场力的方向为该点的电场强度的方向。

只要电荷在电场中一定有电场力，而电荷在磁场中静止，则一定没有磁场力，而电荷在磁场中运动，才可能有洛伦兹力，当运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。

6.【答案】C

【解析】【分析】通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式F=BIL求出安培力大小，由左手定则来确定安培力的方向，并根据受力平衡来确定b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小与方向。学会区分左手定则与右手螺旋定则，前者是判定安培力的方向，而后者是电流周围磁场的方向，并学会受力分析，同时掌握力的合成与分解的法则是解题的关键，难度不大。【解答】A.由安培定则可知，b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度B方向竖直向上，A错误；BC.对a分析受力，由平衡条件得，BILcos 45°=mgsin 45°，解得b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度B=mg2IL，选项C正确，D.若使b竖直向下移动，二者距离增大，a所受安培力减小，a不能保持静止，D错误。故选C。

7.【答案】C

【解析】解：A、由图可知，粒子在磁分析器内向左偏转，进入磁场时受到的洛伦兹力方向向左，由左手定则可知，该粒子带正电；

粒子在速度选择器内向右运动，根据左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力的方向向上；由于粒子匀速穿过速度选择器，所以粒子受到的电场力得方向向下，则电场的方向向下，P1的电势板比极板P2的高。故A错误。

B、粒子在速度选择器内受力平衡，则：qE1=qvB1，可得：v=E1B1.故B错误；

C、粒子在静电分析器内受到的电场力提供向心力，则：qE=mv2R

联立可得粒子的比荷：qm=E12ERB12.故C正确；

D、粒子在磁分析器内做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则：qvB=mv【解析】【分析】由题正负离子的质量与电量相同，进入同一磁场做匀速圆周运动的周期相同，根据偏向角的大小分析运动时间的长短；由牛顿第二定律研究轨道半径；根据圆的对称性，分析离子重新回到边界时速度方向关系和与O点距离。本题考查了带电粒子在磁场中做匀速圆周运动问题。求运动时间可用关系式t=θ2πT=sv=θω，【解答】A.根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转，重新回到边界时正离子的速度偏向角为2π−2θ，轨迹的圆心角也为2π−2θ，运动时间t=2π−2θ2πT，同理，负离子运动时间t=B.正负离子在磁场中均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小与方向相同，故B正确；

C.根据牛顿第二定律得 qvB=mv2r， r=mvqB，由题q、v、B、m大小均相同，则r相同，故C正确；

D.根据几何知识得知重新回到边界的位置与O点距离s=2rsinθ，r、θ相同，则s相同，故D

9.【答案】AC

【解析】解：整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外，

且a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂于纸面向外，

根据右手螺旋定则，L1直导线电流，在a、b两点磁场方向垂直纸面向里，大小相等，

同理，L2直导线的电流，在a点磁场方向垂直纸面向里，在b点磁场方向垂直纸面向外，但两点的磁场大小相等，

依据矢量叠加法则，则有：B0−B2−B1=B03；

B0+B2−B1=【解析】解：A、磁场向上，电流向里，根据左手定则可得，安培力的方向水平向右，所以A错误；B、磁场向左，电流向外，根据左手定则可得，安培力的方向向上，所以B正确；C、磁场向里，电流向左，根据左手定则可得，安培力的方向向下，所以C正确；D、磁场向外，电流向外，它们的方向相同，不受安培力的作用，所以D错误．故选：BC据左手定则来判断即可，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是导线受的安培力的方向．掌握住左手定则的内容，直接判断即可，比较简单，同时要注意与右手定则的区别，注意磁场方向、电流方向以及安培力的方向之间的关系．

11.【答案】ACD

【解析】解：A、磁体周围存在着磁场，磁体间的作用就是通过磁场完成的，故A正确；

B、由于磁场是看不见、摸不着的，为了形象地描述磁场，而引入了磁感线的概念，它不是真实存在的，故B错误；

C、由同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引知，故C正确；

D、地磁两极与地理两极的关系为：地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理的北极附近，指南针能指南北是受地磁场的作用，故D正确。

故选：ACD。

A、磁场存在于磁体的周围，是真实存在的；

B、由磁感线的概念来判断；

C、由磁极间的相互作用规律判断；

D、由地磁两极与地理两极的关系判断。

本题考查了磁极间的相互作用规律、磁感线的引入和性质、地磁两极与地理两极的关系。

12.【答案】BC

【解析】解：AC、根据CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，

设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有qUb=qvB，I=nqvS=nqvbc，则UCD=BInqc，n由材料决定，故U与材料有关；U还与厚度c成反比，与宽b无关，同时还与磁场B与电流I有关，故A错误、C正确。

B、根据左手定则，电子向D侧面偏转，D表面带负电，C表面带正电，所以C表面的电势高，则电势φD<φC.故B正确。

D、在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过。故D错误。

故选：BC。

在霍尔元件中，移动的是自由电子，根据左手定则判断出电子所受洛伦兹力方向，从而知道两侧面所带电荷的电性，即可知道C、D两侧面会形成电势差UCD的正负。CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡推导出电势差UCD与什么因素有关。

解决本题的关键知道霍尔元件中移动的是自由电子，以及自由电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡。

13.【答案】解：(1)电路的总电阻为R总=R0+r+R2=10Ω

干路上的电流为I=ER总=1A，

流过导体棒的电流为I1=I2 =0.5A

导体棒受到的安培力为F=BI1L=0.5N

(2)导体棒受力如右图所示，由平衡条件得：

【解析】根据闭合电路欧姆定律求解此时电路中的电流I；

要使导体棒ab保持静止，根据受力平衡分析求解摩擦力大小，进而得到摩擦因数．

本题是通电导体在磁场中平衡问题，运用闭合电路欧姆定律和平衡条件求B是关键，再根据平衡条件求解摩擦力．

14.【答案】BS；nBSt【解析】【分析】通过线圈的磁通量可以根据Φ=BSsinθ进行求解，θ为线圈平面与磁场方向的夹角；根据法拉第电磁感应定律，即可求解平均感应电动势的大小。

解决本题的关键掌握磁通量的公式，知道当线圈平面与磁场平行时，磁通量为0，但感应电动势最大，当线圈平面与磁场方向垂直时，磁通量最大，而感应电动势却最小。【解答】当线框转动与磁场方向垂直的图示位置时，通过线圈的磁通量Φ=BS；

根据法拉第电磁感应定律，则有E=nΔΦΔt=nBSt。

故填：

15.【答案】前

C

B

【解析】解：(1)在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则就会有测量误差。

(2)增大通电螺线管的电流后，螺线管内的磁感应强度变大，由于螺线管轴线中点磁感应强度方向一定，所以从另一端插入时，磁传感器的读数可能为6mT.故ABD错误C正确。

故选：C。

(3)通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，磁感应强度处处相同，由于内部磁感线比管口密，磁感应强度B较大，故B正确ACD错误。

故选：B。

故答案为：(1)前。(2)C.(3)B

(1)在通电前必须对磁传感器进行调零。

(2)减小通过电螺线管的电流后，通电螺线管内磁感应强度减小，从不同端插入磁传感器的读数时正负不同。

(3)通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，磁感应强度比螺线管管口处磁感应强度大。

测量工具使用前都必须调零，这是常规，要掌握牢固。要明确通电螺线管内部的磁感应强度与电流有关，电流增大，磁感应强度增大。要了解通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，根据磁感线的疏密判断B的大小。

16.【答案】解：(1)根据法拉第电磁感应定律有：E=BvL…①

则导体棒中的电流大小为：I=ER…②

电阻R消耗的功率：P=I2R…③

联立②③可解得：P=B2L2v2R…④

(2)由于导体棒ab匀速运动，故向右的水平外力F等于向左的安培力F安和摩擦力的和，则水平外力：

F=μmg+F安…⑤

安培力：【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出电流的大小．由公式P=I2R求出电阻R的功率．

(2)导体棒匀速向右滑动时，水平外力与安培力和摩擦力的和是平衡力，根据平衡条件求解水平外力F的大小．

本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，安培力是联系力与电磁感应的桥梁，安培力经验公式