2020届高三物理二轮专题复习-磁场

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——磁场一、单选题（本大题共7小题，共28分）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两根非常靠近且相互垂直的长直导线分别通以相同强度的电流，方向如图所示，那么两电流所产生的磁场垂直导线平面向内且最强的在哪个区域(    )A.区域1 B.区域2 C.区域3 D.区域4如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是(    )A. B. C. D.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套在长绝缘直棒上的小环质量为m，带电量为+q，小环内径比棒的直径略大．将棒放置在方向均水平且正交的匀强电场和匀强磁场中，电场强度为E，磁感应强度为B，小环与棒的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，现将小环从静止释放，小环可沿绝缘直棒下滑，棒足够长，下列说法错误的是(    )

A.小环从静止释放瞬间加速度a0=g−μEqm

B.小环运动过程的最大加速度am=g

如图甲所示，光滑水平桌面上静置一边长为L、电阻为R的单匝正方形线圈abcd，线圈的一边通过一轻杆与固定的传感器相连。现加一随时间均匀变化、方向垂直桌面向下的匀强磁场，从t=0时刻开始，磁场的磁感应强度均匀减小，线圈的一半处于磁场中，另一半在磁场外，传感器显示的力随时间变化规律如图乙所示。F0和t0已知，则磁感应强度变化率的大小为(    )

A.1L2F0RLt0 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点的磁场方向相同二、多选题（本大题共5小题，共20分）一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束，则不正确的是(    )A.1带正电

B.1带负电

C.2不带电

D.3带正电

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点距离相同在物理学中，常用比值法定义物理量，例如用E=Fq来定义电场强度，下列也采用比值法定义，且定义式正确的物理量是A.电容器的电容C=QU

B.磁感应强度B=FIL

C.电场强度与电势差的关系式E=如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地，一带电油滴位于极板间的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，下列说法正确的是(    )A.带电油滴将沿竖直方向向下运动

B.带电油滴的电势能将增大

C.若在两板间插入金属板，则极板带电量将减小

D.若电容器的电容减小，则极板带电量将增大如图，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1A.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三、填空题（本大题共2小题，共10分）12.在图中，当导线ab向右运动时，cd所受磁场力的方向是_____；ab棒上____端相当于电源的正极．

如图所示，两平行金属板间距为d=10cm，电势差为U=100V，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场．带电量为q=+1.0×10−5C、质量为m=2.0×10−11kg的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动．忽略重力的影响，求：

(1)匀强电场场强E的大小；

(2)粒子从电场射出时速度V的大小；

(3)四、实验题（本大题共1小题，共12分）用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体(有大量的正、负离子)的电阻率。水平管道长为l、宽度为d、高为h，置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G(内阻为Rg)连接。管道内始终充满导电液体，液体以恒定速度v自左向右通过。闭合开关(1)图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为_______Ω。(2)与N板相连接的是电流表G的_______极(填“正”或“负”)。(3)图丙所示的电流表读数为_______μA。(4)将实验中每次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I绘制出1I−R图象为图丁所示的倾斜直线，其延长线与两轴的交点坐标分别为(−a,0)和(0,b)，则磁场的磁感应强度为_______，导电液体的电阻率为五、计算题（本大题共3小题，共30分）如图，一段长为1m的通电导线，质量为2.4kg，悬挂于天花板上．现加一垂直于纸面向里的磁场B，当通入I=3A电流时悬线的张力恰好为零，g取10m/s2.求：

(1)所加匀强磁场的磁感应强度的大小？

(2)如果电流方向不变，通入电流大小变为1A时磁感应强度的大小又为多少？此时每根悬线拉力为多大？

如图所示，水平虚线X下方区域分布着方向水平、垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，整个空间存在匀强电场(图中未画出).质量为m，电荷量为+q的小球P静止于虚线X上方A点，在某一瞬间受到方向竖直向下、大小为I的冲量作用而做匀速直线运动．在A点右下方的磁场中有定点O，长为l的绝缘轻绳一端固定于O点，另一端连接不带电的质量同为m的小球Q，自然下垂．保持轻绳伸直，向右拉起Q，直到绳与竖直方向有一小于50的夹角，在P开始运动的同时自由释放Q，Q到达O点正下方W点时速率为v0.P、Q两小球在W点发生正碰，碰后电场、磁场消失，两小球粘在一起运动．P、Q两小球均视为质点，P小球的电荷量保持不变，绳不可伸长，不计空气阻力，重力加速度为g．

(1)求匀强电场场强E的大小和P进入磁场时的速率v；

(2)若绳能承受的最大拉力为F，要使绳不断，F至少为多大？

(3)求A点距虚线X的距离s．

如图所示，空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场，电场强度为E、场区宽度为L，在紧靠电场右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形磁场区域半径为r.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从A点由静止释放后，在M点离开电场，并沿半径方向射入磁场区域，然后从N点射出，O为圆心，∠MON=120°，粒子重力可忽略不计，求：

(1)粒子经电场加速后，进入磁场时速度的大小；

(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小；

(3)粒子从A点出发到N点离开磁场经历的时间．

答案和解析1.【答案】C

【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

2.【答案】C

【解析】解：两根非常靠近且相互垂直的长直导线，当通上如图所示方向的电流时，根据安培定则可得：

电流方向水平向右的直导线在区域1、区域2磁场方向垂直纸面向外，在区域3、区域4磁场方向垂直纸面向内，

电流方向竖直向下的直导线在区域1、区域4磁场方向垂直纸面向外，在区域2、区域3磁场方向垂直纸面向内，

所以根据的磁场的叠加原理，可得：区域1里磁感线垂直纸面向外，区域3里磁感线垂直纸面向内，

则两电流所产生的磁场垂直导线平面向内且最强的在区域3.故C正确，ABD错误；

故选C

3.【答案】C

【解析】解：根据左手定则来确定安培力的方向，其内容：伸开左手，大拇指与四指在同一平面，且与四指垂直，让磁感线穿过掌心，四指向为电流的方向，则大拇指向为安培力的方向。

A选项受到到安培力方向水平向左；B选项受到安培力方向水平向右；D选项受到安培力方向垂直纸面向里。

而C选项，由于通电导线与磁感线平行，所以没有磁场力。

故选：C。

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．

学会区分左手定则与右手定则，前者是判定安培力的方向，而后者是判定感应电流的方向．

4.【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。

5.【答案】C

【解析】【分析】

释放瞬间，则受到重力与滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，即可求解加速度；当电场力等于洛伦兹力时，绝缘杆对小球的支持力等于0，故此时滑动摩擦力等于0，此时物体的加速度最大；当摩擦力增加到与重力平衡时，小球的速度最大。

本题考查了电场力、洛伦兹力，带电粒子在复合场中的运动，受力分析，牛顿第二定律，过程分析是容易出错之处。

【解答】

A.释放小环瞬间，根据牛顿第二定律，则有mg−μqE=ma，解得a=g−μEqm，故A正确；

B.当摩擦力为零时，则qE=Bv1q，即v1=EB时，加速度最大，此时合力等于重力，故最大加速度为am=g，故B正确；

CD.当摩擦力增加到与重力平衡时，小球的速度最大，故μBvq−qE=mg，解得vm【解析】解：依据法拉第电磁感应定律，则感应电动势E=△B△t⋅L22；

根据闭合电路欧姆定律，则线圈中感应电流I=ER

那么线圈受到的安培力F=BIL，

根据传感器显示的力随时间变化规律，结合平衡状态，则有：F0t0t=BIL；

即有：BERL=F0t0t，

整理可得，△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．

8.【答案】BD

【解析】解：

A、根据1束的偏转方向，粒子受到向左的洛伦兹力，由左手定则可以判断1是带正电的，选项A是正确的．

B、由对选项A的分析可知，选项B是错误．

C、2束粒子没有发生偏转，说明在磁场中没有受到洛伦兹力作用，此束粒子不带电，选项C正确．

D、3束粒子向右偏，粒子受到向右的洛伦兹力，由左手定则可知此束粒子带负电，选项D错误．

本题选错的，故选BD．

该题考察了带电粒子在磁场中的偏转，先由偏转方向判断出粒子的受力方向，再由左手定则判断出粒子的带电情况．由图可知，2是不带电的，1和3带电．

此种类型的题，首先要掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律，当带电粒子垂直于磁场方向射入磁场时，粒子将在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动．由此根据粒子的偏转情况判断出粒子的受力方向，再由左手定则判断出粒子的电性．要求会熟练的运用左手定则分析粒子的偏转问题．

9.【答案】BCD

【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

10.【答案】AB

【解析】解：A、电容器的电容C=QU，电容与电压、电荷量无关，该式属于比值定义法，故A正确。

B、磁感应强度与放入磁场中的电流元无关，此式运用的是比值定义法。故B正确。

C、电场强度与电势差的关系式E=Ud是电势差和电场强度的关系，不是电场强度的定义，故C错误；

D、导体电阻与电阻率、导线长度以及截面积均有关，不属于比值定义法，故D错误。

故选：AB。

所谓比值定义法，就是用两个物理量的“比值”来定义一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的属性，与参与定义所用的物理量无关。根据物理量的定义分析是否是比值定义法。

解决本题的关键理解并掌握比值定义法的特点：被定义的物理量往往是反映物质的属性，与定义所用的物理量无关。

【解析】解：A、将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据E=Ud得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将沿竖直方向向下运动。故A正确。

B、由上分析可知，油滴受到的电场力做负功，则电势能增大。故B正确。

C、若在两板间插入金属板，相当于极板间距减小，那么电容增大，根据Q=CU，因电压不变，则极板带电量将增大。故C错误。

D、根据电容的定义式C=QU，电容器与电源保持相连，则U不变，当C减小，则Q也减小。故D错误。

故选：AB。

将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，电容器两板间电压不变，根据E=Ud分析板间场强的变化，判断电场力变化，确定油滴运动情况．由U=Ed分析P点与下极板间电势差如何变化，即能分析P点电势的变化和油滴电势能的变化．根据电容的定义式C=QU，电容器与电源保持相连，则U不变，Q与C成正比变化．

【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=B0【解析】当外力使ab向右运动时，根据右手定则，则会产生从a到b的感应电流，ab充当电源的作用，电源内部电流从负极流向正极，所以b为电源正极；外电路电流由正极流向负极，所以cd中电流从c到d，根据左手定则cd受到的安培力向下。

14.【答案】解：(1)根据匀强电场电势差和电场强度的关系得：

匀强电场场强E的大小E=Ud=1000.1=1000V/m；

(2)设带电粒子出电场时速度为v.由动能定理得：

Uq=12mv2

解得：v=2qUm=2×10−52×10−11=1000m/s

(3)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：

Bqv=mv2R

解得：

【解析】(1)根据公式E=Ud可求E；

(2)根据动能定理列式求解；

(3)根据洛伦兹力提供向心力列式求解．

本题考查了带电粒子在电场中的加速和在磁场中的偏转，属于基础题，另外要注意公式E=Ud，d是指沿电场方向距离．

15.【答案】290.1；负；24.0；

【解析】解：(1)根据电阻箱读数的方法，可得接入电路的电阻值为290.1Ω；

(2)导电液体(有大量的正、负离子)自左向右通过，用左手定则判断出，正离子受洛伦兹力向外，集中在M板，负离子受洛伦兹力向内，集中在N板，因此，与N板相连接的是电流表G的负极；

(3)根据电流表读数的方法，注意当刻度是10分位时，需要估读一位，即：读数为24.0μA；

(4)根据闭合电路欧姆定律可得：E=I(R+Rg+r)，其中：E=Bdv，r=ρldh，代入可得标准方程为：1I=(RgBdv+ρlBhd2v)+1BdvR，由图丁可得：斜率为k=ba，截距为b，结合上边方程，可解得：磁场的磁感应强度为B=abdv，导电液体的电阻率为(a−Rg)lhd。

故答案为：(1)电阻值为290.1Ω；(2)负极；(3)读数为24.0μA；

(4)磁场的磁感应强度为abdv，导电液体的电阻率为(a−Rg)lhd。

(1)根据电阻箱和电流表的读数方法，读出电阻和电流表的示数；

(2)利用带电粒子在匀强磁场中受到的洛伦兹力的方向，判断出极板的正负极；

(3)根据闭合电路欧姆定律，利用数学知识把方程改变为按图丁的标准形式，再结合截距和斜率求出答案。

解答本题的关键是：要知道该装置形成电流的本质原因是电场力和洛伦兹力达到平衡；同时要学会用数学知识处理物理问题的方法，利用截距和斜率可直接算出磁感应强度和电阻率的大小。

16.【答案】解：(1)对通电导线受力分析，有mg=BIL

代入数据得：B=8T

【解析】导线张力恰好为零，根据二力平衡求出安培力大小，然后根据F=BIL求出B的大小；

磁感应强度与磁场本身有关，与电流大小无关，求出电流为1A是的安培力F=BIL，然后根据平衡条件求每根悬线的拉力．

17.【答案】解：

(1)设小球P所受电场力为F1，则F1=qE

在整个空间重力和电场力平衡，有Fl=mg

联立相关方程得E=mgq

设小球P受到冲量后获得速度为v，由动量定理