备战2021年高考物理-一轮复习训练习题-磁场含答案

备战2021年高考物理-一轮复习训练习题-磁场一、单选题.如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为1,磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内、金属硬导线形成的单匝梯形闭合线圈，ad与bc间的距离也为1。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合。线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，规定afb-c-d-a的感应电流方向为正，bc边所受安培力F安水平向右为正方向。则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电动势e、感应电流i、bc两点间的电势差Ubc、bc边所受的安培力F安随时间t变化的图线可能正确的是（）.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图.过c点的导线所受安培力的方向（）: 如上:，*⑻干右A.与ab边平行，竖直向上 B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边 D.与ab边垂直，指向右边.关于洛伦兹力和安培力，下列说法正确的是（）A.洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B.洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对运动电荷的作用C.洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对电流的作用D.安培力就是洛伦兹力，两者是等价的.如图，通电直导线a与圆形金属环b位于同一竖直平面内，相互绝缘。若b中产生顺时针

方向的感应电流，且b受到的安培力合力竖直向下，则可推知直导线a中电流的方向和大小变化情况分别为（）A.向右，减小B.向右，增大 C.向左，减小 D.向左，增大.关于通电导线所受安培力F的方向，在图所示的各图中正确的是（）6.如图所示，一束电子沿着水平方向向左平行地飞过磁针上方时，小磁针的北极将如何转动.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件是工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差 ，下列说法中正确的是（）A.电势差 仅与材料有关.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差匚（f<0C.仅增大磁感应强度时，电势差匚匚匚变小D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平

8.图甲为水平放置的两根平行光滑导轨，处在垂直轨道平面向里的匀强磁场中。均匀金属棒AB垂直于导轨水平静止放置。从t=0时刻开始在AB棒上通有图乙所示的交变电流，规定甲图所示的电流方向为正方向。下列说法正确的是（）⑴ 乙⑴ 乙A.金属棒将在某一范围内往复运动 B.t1时刻导体棒的速度最大C.t2时刻导体棒的加速度最大 D.安培力时而做正功，时而做负功9.关于磁感应强度B的概念，下面说法正确的是（）A.根据磁感应强度B的定义式 可知，在磁场中某处，B与F成正比，B与五成反比一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零D.磁场中某处磁感应强度的方向，与直线电流在该处所受磁场力方向相同.如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对二H粒子进行加速，此时d形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U.忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（）A.保持B,U和T不变，该回旋加速器可以加速质子B.只增大加速电压B.只增大加速电压U,粒子获得的最大动能增大C.只增大加速电压C.只增大加速电压U,粒子在回旋加速器中运动的时间变短D.回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子二、多选题.如图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连.现分别加速氘核（中，并分别与高频电源相连.现分别加速氘核（:H）和氮核（」H『），下列说法中正确的是（）施频电源D形盒施频电源D形盒圜子源A.它们的最大速度相同B.它们的最大动能相同C.两次所接高频电源的频率相同D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能12.如图所示，一磁感强度为B的匀强磁场垂直纸面向里，且范围足够大。纸面上M、N两点之间的距离为d，—质量为m的带电粒子（不计重力）以水平速度v0从M点垂直进入磁场后会经过N点，已知M、N两点连线与速度v0的方向成3。角。以下说法正确的是（）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"X X X X\o"CurrentDocument"X X X NxX X .「太 XM一4办.2X X X XA.粒子可能带负电野B.粒子一定带正电，电荷量为羔C.粒子从M点运动到N点的时间可能是D.粒子从M点运动到N点的时间可能是B.只改变D型金属盒的半径C.只改变高频交流电的频率D.同时改变高频交流电的频率和D型金属盒的磁场的磁感应强度.如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上电流方向由M指向N,在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t=0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是（）_ |BTA.在最初的一个周期内，导线在导轨上做机械振动B.在最初的一个周期内，导线一直向左运动C.在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D.在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小.关于电磁阻尼和电磁驱动，下列说法中正确的是（）A.电表线圈骨架用铝框是利用了电磁驱动B.在运输微安表时，用导线把表头的两接线柱相连是利用了电磁阻尼保护指针C.变压器的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成是利用了电磁驱动D.交流感应电动机是利用了电磁驱动.目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A,B,这时金属板上就聚集了电荷.在磁A.A板带负电B.有电流从b经用电器流向aC.金属板A,B间的电场方向向下D.等离子体发生偏转的原因是离子所受电场力大于所受洛伦兹力17.一个用于加速质子的回旋加速器，其D形盒半径为R,垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,接在D形盒上的高频电源频率为f.下列说法正确的是（）A.质子被加速后的最大速度不可能超过2nfRJB.若仅将加速电压提高到4倍，则质子获得最大速度的加速次数减为原来的 倍C.只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D.若仅将质子换成a粒子，则a粒子获得的最大速度为质子最大速度的一半.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.现要增大粒子射出时的动能，下列所采取的方法可行的是（）A.增大电场的加速电压B.增大磁场的磁感应强度C.减小狭缝间的距离D.增大D形盒的半径三、实验探究题.某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验.两根金属导轨ab和a1bl固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直.(1)在图中画出连线，完成实验电路.要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动.(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A.适当增加两导轨间的距离B.换一根更长的金属棒C.适当增大金属棒中的电流其中正确的是(填入正确选项前的标号)四、综合题20.如图甲所示，两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ间距d=1m,倾角0=37°,轨道顶端连有一阻值为R=2Q的定值电阻，整个空间存在着垂直轨道平面向下的磁场，磁感应强度B的变化规律如图乙所示现用力将质量m=0.4kg,电阻产r=2Q的导体棒ab从0时刻开始固定于离轨道顶端l=2m处，在4s时刻撤去外力，之后导体棒下滑距离x0=1.5m后达到最大速度，导体棒与导轨接触良好。求：

(1)0-4s内通过导体棒ab的电流大小和方向；(2)导体棒ab的最大速度vm；(3)撤去外力后，导体棒ab下滑2m的过程中，在ab棒上产生的焦耳热Q。21.如图所示，在与水平方向成0角的光滑金属导轨间连一电源，在相距L的平行导轨上放一质量为m的金属棒ab,棒上通过的电流为I,磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止，则：(1)匀强磁场的磁感强度为多大？(2)欲使导体棒静止在导轨上，求外加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及方向.答案一、单选题.【答案】B【解答】AB.在线框进入磁场的过程中，根据右手定则，产生的感应电动势方向为afd-c-b-a,为负方向，感应电流也为负方向，又由于感应电动势大小为E=BLv切割磁感线的有效长度逐渐减小，感应电动势大小逐渐减小，感应电流大小逐渐减小；在线框离开磁场的过程中，根据右手定则，产生的感应电动势方向为afb-c-d-a，为正方向，感应电流也为正方向，由于切割磁感线的有效长度逐渐减小，感应电动势大小逐渐减小，感应电流大小也在逐渐减小，因此A不符合题意，B符合题意；C.由于进入磁场和离开磁场的过程中，感应电流都在逐渐减小，因此在线框进入磁场和离开磁场的过程中，电压 都在逐渐减小，C不符合题意；D.根据安培力大小F=文由于进入磁场和离开磁场过程中，电流和切割磁感线的导线有效长度都在逐渐减小，因此在线框进入磁场和离开磁场的过程中，安培力大小都在逐渐减小，D不符合题意。故答案为：B。【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小；利用左手定则和公式求解安培力的方向，再结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小。.【答案】C【解答】解：等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流.由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下.再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边.故选：C【分析】通电导线在磁场中受到安培力，方向是由左手定则可确定，而通电导线与通电导线间的安培力由通电导线周围存在磁场是由安培定则来确定，则对放入其中的通电导线有安培力作用，从而由安培力的叠加可确定其方向..【答案】B【分析】ABC、通电导线的电流也是由电荷的定向移动而形成的，所以两种力本质上都是磁场对运动电荷的作用；B正确D、安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力，即安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现，但是两者并不等价；错误故选B。【点评】洛伦兹力是电荷在磁场中运动，才会有力的作用.同时通电导线与运动电荷在磁场中不一定有力的作用，但电流方向或电荷运动方向与磁场平行时，没有磁场力。.【答案】A【解答】由安培定则可知，感应电流的磁场垂直于纸面向里；b受到的合力向下，由楞次定律可知，说明穿过b的磁通量减小，所以原磁场方向垂直于纸面向里，由安培定则可知，a中电流方向向右，原磁通量变小，则原磁场减小，a中电流减小，A符合题意，BCD不符合题意；故答案为：A【分析】利用安培定则可以判别感应电流的磁场垂直于纸张向里，b受到的合力向下，说明原磁场的磁通量在减少，所以原磁场产生磁场方向也是垂直于纸张向内，所以通过a的电流大小在减小，方向只能向右。.【答案】A【解答】解：根据左手定则可知：A图中安培力向上，故A正确；B图中安培力向下，故B错误；C图中安培力垂直纸面向外，故C错误；D图中垂直于磁场向上，故D错误.故选A.【分析】正确应用左手定则是解答本题的关键，在应用时为防止手忙脚乱，可以先让四指和电流方向一致，然后通过旋转手让磁感线穿过手心，从而进一步确定大拇指的指向即安培力方向..【答案】C【解答】当电子沿着水平方向向左，则电流向右，根据右手螺旋定则，小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向里，故小磁针的N极向纸内偏转，C符合题意；故答案为：C【分析】通电导线的磁场可以利用安培定则进行判断，然后根据同极相斥、异极相吸的法则进行求解。.【答案】B【解答】若霍尔元件的载流子是自由电子，电流由E到F,根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，D表面带正电，所以D表面的电势高，则UCD<0.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q=qvB,I=nqvs=nqvbc,则U="口二.电势差UCD不仅与材料有关；仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大，AC不符合题意，B符合题意.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.D不符合题意.故答案为：B.【分析】其实当负电荷从E到F过程经过磁场时在洛伦兹力的作用下就会出现向c板偏转，导致CD两侧出现电压差，而当电场力等于洛伦兹力时，电荷就可以通过磁场，不再偏转，此时CD两端电压稳定，所以D端电势大于C端，由于洛伦兹力等于电场力，所以B变大时电压也变大，赤道上方磁场是与地面平行，所以要让磁场穿过，元件应该保持竖直。.【答案】D【解答】刚开始时，电流向下，根据左手定则可得受到向右的安培力，向右运动，当到时电流为零，向右的速度达到最大，之后电流向上，受到向右的安培力，向右减速，根据对称性可得当到达时刻时，速度减小为零，之后电流变为正，速度向右增大，向右运动，如此反复，所以金属棒一直向右运动，AB错误；电流最大时，加速度最大，所以C错误；导体棒一直向右运动，而安培力时而向左，时而向右，所以时而做正功，时而做负功，D正确；【分析】考查了安培力的计算.【答案】C【分析】磁感应强度的大小和方向由磁场本身确定，与电流元及电流元的受力情况无关。A、磁感应强度 是比值定义法，B的大小与F、IL无关，由磁场本身决定；错误B、当导体方向与磁场方向在一条线上时，导体不受磁场力作用，此时磁感应强度不为零；错误C、据可知，当磁感应强度为零时，它所受磁场力一定为零；正确D、磁场中某处磁感应强度的方向，是小磁针N极的受力方向，与直线电流在该处所受磁场力方向垂直；错误故选C。【点评】对于磁感应强度的定义式 ，要明确其定义方法、适用条件，以及各个物理量的含义。.【答案】CT_2初?【解答】a、d形盒缝隙间电场变化周期 ，声，此加速器对二h粒子进行加速，所以为了能加速质子，应进行参数调节，改变B和T，A不符合题意qBr ?B、粒子离开回旋加速器的最大速度「二一和一，所以只增大加速电压U，粒子获得的最大动能不会增大，B不符合题意C、粒子在回旋加速器回旋一周，增加的动能为2qU，在回旋加速器中运动时间由回旋次数qB5 , „45,2充r门7rg.决定，可得‘斗力厂，所以粒子运动总时间 qR?]，只增大加速电压U，二口粒子在回旋加速器中回旋的次数会变小，运动时间会变短，C符合题意D、回旋加速度既能加速带正电的粒子，也能加速带负电的粒子，D不符合题意故答案为：C【分析】回旋加速度器中，磁场对粒子进行偏转，洛伦兹力提供向心力，电场对粒子进行加速，根据向心力公式列方程，可以看出粒子的末速度与电场无关，与磁场有关。

、多选题.【答案】A,C【解答】ABD.由于粒子的最大半径为D形金属盒的半径R,由1（啰可得粒子的最大动能为由于两粒子比荷相同，故两粒子的最大速度相同，最大动能不同，最大动能与交流电频率无关，A符合题意，B、D不符合题意；T_27mic.回旋加速器加速的条件为交变电压的周期为 2,氘核（「H）和氮核（；H1）的比荷相同，故两次所接高频电源的频率相同，C符合题意；故答案为：AC【分析】利用牛顿第二定律结合闭合可以判别最大速度相同，由于质量不同所以最大动能不同；利用圆周运动的周期可以判别频率相同，最大动能与频率大小无关。.【答案】B,C,D【解答】A.由左手定则可知，粒子带正电，选项A不符合题意；为XXXXR_讨由几何关系可知，r=d，由"叱可知电荷量为 下选项B符合题意；27rdCD.粒子运动的周期第一次到达N第一次到达N点的时间为克d;利用牛顿第二定律可以求出电荷量的大小;克d;利用牛顿第二定律可以求出电荷量的大小;在=2T+f1=粒子第三次经过N点的时间为选项CD符合题意。故答案为：BCD。【分析】利用左手定则可以判别粒子的电性利用圆心角的大小可以求出运动的时间。.【答案】BD【解答】解：带电粒子从D形盒中射出时的动能Ekm=mmvm2（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则圆周半径r=四（2）由（1）（2）可得El=筋km而周期公式T=也显然，当带电粒子q、m一定的，则Ekm0R2B2即Ekm随磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R有关，与加速电场的电压无关，而当改变磁场时，必须改变高频交流电的频率，否则会使电荷的比何发生变化，故BD正确，AC错误；故选：BD.【分析】回旋加速器中带电粒子在电场被加速，每通过电场，动能被增加一次；而在磁场里做匀速圆周运动，通过磁场时只改变粒子的运动方向，动能却不变.因此带电粒子在一次加速过程中，电场电压越大，动能增加越大.但从D形盒中射出的动能，除与每次增加的动能外，还与加速次数有关.所以加速电压越大，回旋次数越少，最大动能只由磁感应强度和D形金属盒的半径决定..【答案】A,D—丁【解答】解：在第1个 内，由左手定则可知，MN所受的安培力方向向左，由F=BIL知，安培力逐渐减小，则该棒从静止开始向左做加速度减小的变加速运动；1丁在第2个 内，由左手定则可知，MN所受的安培力方向向右，由F=BIL知，安培力逐渐1增大，则该棒向左做加速度增大的变减速运动，T时刻速度为零；1丁在第3个 内，由左手定则可知，MN所受的安培力方向向右，由F=BIL知，安培力逐渐减小，则该棒从静止开始向右做加速度减小的变加速运动—丁在第4个 内，由左手定则可知，MN所受的安培力方向向左，由F=BIL知，安培力逐渐增大，则该棒向右做加速度增大的变减速运动，T时刻速度为零.故在最初的一个周期内，导线在导轨上做机械振动.在最初的半个周期内，导线的加速度先减小后增大，速度先增大后减小.故AD正确，BC错误.故选AD【分析】根据安培力F=BIL,结合B-t图象分析导线的运动情况，由牛顿第二定律分析加速度的变化情况..【答案】B,D【解答】A项：铝是导体，仪表指针偏转时铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，感应电流又会受到安培阻力，阻碍线圈的转动，A不符合题意；B项：连接后由于电磁效应动圈阻尼变得极大，运输时线圈不再容易摆动，可以防止指针打坏，B符合题意；C项：变压器的铁芯是用相互绝缘的硅钢片叠成的，这样可以减小铁芯中的涡流，C不符合题意；D项：发电机的工作原理是电磁感应，而电动机是电流的磁效应，依靠电磁驱动的，D符合题意。故答案为：BD。【分析】铝框中的磁通量发生变化时产生感应电流进而产生安培力可以阻碍线圈的转动；导线相连使电磁阻尼最大防止指针损坏；变压器铁芯使用硅材料是为了减小涡流产生；交流感应电动机是利用电流的磁效应，利用了电磁驱动。.【答案】A,B【解答】解：A、根据左手定则知，正电荷向下偏，负电荷向上偏，则A板带负电，故A正确.B、因为B板带正电，A板带负电，所以电流的流向为b流向a,故B正确.C、因为B板带正电，A板带负电，所以金属板间的电场方向向上，故C错误.D、等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力，故D错误.故选：AB.【分析】根据左手定则判断出正负电荷所受洛伦兹力的方向，从而判断出正负电荷的偏转方向，带正电的极板电势高，电流从正极板流向负极板..【答案】ABD【解答】解：A、根据v==2nRf,可知：最大半径为R,且电场变化的频率即为粒子在磁场中运动周期，所以最大速度不可能超过2nfR.故A正确，B、根据一次加速获得动能，qU= ，而最大初动能不变，当加速电压提高到4倍，则质子获得最大速度的加速次数减为原来的倍，故B正确；C、若R足够大，质子的速度不可以被加速到任意值，因当达到一定速度后，质子的质量发生变化，导致周期变化，故C错误；更 避D、根据qvB=m 得，粒子的最大速度v= ，仅将质子换成a粒子，则a粒子获得的最大速度为质子最大速度的一半，故D正确，故选：ABD.y2 271P【分析】粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，满足qvB=m ，运动周期T==R（（电场中加速时间忽略不计）.对公式进行简单推导后，便可解此题..【答案】B,D

h二正理 F=1 q0r支【解答】解：根据「口一，解得v