2024版高考物理复习：考前特训 热点情境突破练 热点10　磁场的性质

热点10磁场的性质1.(2023·江苏镇江市三模)一不可伸长直导线垂直于匀强磁场B放置，通过电流I时导线受到的安培力为F，将该导线做成半圆环，圆环平面仍垂直于匀强磁场放置，如图所示，并保持安培力不变，则圆环中电流大小为()A．IB.eq\f(π,2)IC．πID.eq\f(2π,3)I答案B解析直导线在磁场中受力F＝BIL，半圆环导线在磁场中受力的有效长度是半圆环的直径长度，则F＝BI′eq\f(2L,π)，解得I′＝eq\f(π,2)I，故选B。2.(2023·江苏省百校联考)磁流体发电机原理如图所示，等离子体高速喷射到加有匀强磁场的管道内，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向A、B两金属板偏转，形成直流电源对外供电，则()A．仅增大负载的阻值，发电机的电动势增大B．仅增大两板间的距离，发电机的电动势增大C．仅增大磁感应强度，发电机两端的电压减小D．仅增大磁流体的喷射速度，发电机两端的电压减小答案B解析磁流体发电机中，离子最终所受静电力与洛伦兹力平衡，设两金属板间的电压为E，即发动机的电动势，有qvB＝qeq\f(E,d)，解得E＝Bvd，可知仅增大负载的阻值，发电机的电动势不会改变，仅增大两板间的距离，发电机的电动势增大，仅增大磁感应强度，发电机的电势增大，仅增大磁流体的喷射速度，发电机的电动势增大，故A错误，B正确；根据闭合电路欧姆定律，有U＝eq\f(R,R＋r)E，知仅增大磁感应强度，发电机两端的电压增大，仅增大磁流体的喷射速度，发电机两端的电压增大，故C、D错误。3.如图，两根平行长直导线固定，导线中通有垂直纸面向外、大小相等的恒定电流，O是两导线连线的中点，a、b是连线上的两点，c是连线的中垂线上一点，aO＝Ob。下列说法正确的是()A．O点的磁感应强度不为零，方向垂直于两导线的连线向上B．a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同C．a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相反D．c点的磁感应强度不为零，方向平行于两导线的连线向右答案C解析由安培定则判断可知，两导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，则O点处的磁感应强度为零，故A错误；根据磁场的叠加原理和对称性知，a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反，故B错误，C正确；画出c点的磁场方向如图，可知c点的磁感应强度不为零，方向水平向左，选项D错误。4.(2023·江苏省海安中学阶段测试)如图所示，用同一个回旋加速器分别加速静止的氕核eq\o\al(1,1)H、氘核eq\o\al(2,1)H与氦核eq\o\al(4,2)He，加速电压大小相等，磁场的磁感应强度大小相等，不考虑粒子在电场中的运动时间以及粒子质量的变化。则下列说法正确的是()A．三种原子核在回旋加速器中运动的时间相同B．离开加速器时的速度最大的是氦核eq\o\al(4,2)HeC．离开加速器时的动能最小的是氕核D．加速氘核eq\o\al(2,1)H后再对氦核eq\o\al(4,2)He进行加速，需要重新调整加速电压周期答案A解析加速电压周期等于粒子在磁场中的运动周期，则有T电＝T＝eq\f(2πm,qB)，由于氘核eq\o\al(2,1)H和氦核eq\o\al(4,2)He的比荷eq\f(q,m)相等，可知加速氘核eq\o\al(2,1)H后再对氦核eq\o\al(4,2)He进行加速，不需要重新调整加速电压周期，选项D错误；当粒子在磁场中的轨道半径等于D型盒半径时，粒子的速度最大，动能最大，则有qvB＝meq\f(vm2,R)，解得最大速度为vm＝eq\f(qBR,m)∝eq\f(q,m)，粒子的最大动能为Ekm＝eq\f(1,2)mvm2＝eq\f(q2B2R2,2m)∝eq\f(q2,m)，由于氕核eq\o\al(1,1)H的比荷eq\f(q,m)在三种粒子中最大，则离开加速器时的速度最大的是氕核eq\o\al(1,1)H，氘核eq\o\al(2,1)H的eq\f(q2,m)最小，则离开加速器时的动能最小的是氘核eq\o\al(2,1)H，选项B、C错误；粒子在电场加速的次数为n＝eq\f(Ekm,qU)＝eq\f(qB2R2,2mU)，粒子在回旋加速器中运动时间为t＝n·eq\f(T,2)＝eq\f(qB2R2,2mU)·eq\f(πm,qB)＝eq\f(πBR2,2U)，可知粒子在回旋加速器中运动时间与粒子的电荷量和质量均无关，则三种原子核在回旋加速器中运动时间相同，选项A正确。5．如图甲所示为多路导线输电时经常用到的一个六分导线间隔棒，用于固定和分隔导线，图乙为其截面图。间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心。已知通电直导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比，某时刻，6条输电导线中通过垂直纸面向外，大小相等的电流，其中a导线的电流对b导线中的安培力为F，该时刻()A．O点的磁感应强度方向垂直于cf向下B．b、c、d、e、f处5根导线在a处产生磁场的磁感应强度方向沿aO，由a指向OC．c导线所受安培力方向沿Oc指向cD．a导线所受安培力为2.5F答案D解析根据安培定则，a、d两条导线在O点的磁感应强度等大反向，b、e两条导线在O点的磁感应强度等大反向，c、f两条导线在O点的磁感应强度等大反向，则O点的磁感应强度为0，A错误；根据安培定则，b、c、d、e、f处5根导线在a处产生磁场磁感应强度方向如图所示，设b在a处产生的磁感应强度大小为B，则f在a处磁感应强度大小为B，c、e在a处磁感应强度大小为eq\f(B,\r(3))，d在a处产生的磁感应强度大小为eq\f(B,2)，根据磁感应强度的叠加可知，b、c、d、e、f处5根导线在a处产生磁场磁感应强度方向垂直于aO斜向左下方，合磁感应强度大小为2.5B，根据左手定则和安培力公式可知，a受安培力方向为沿aO，由a指向O，大小为2.5F，B错误，D正确。同理可判断，C错误。6.(2023·江苏省如东中学等四校联考)如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R，中心线处的电场强度为E，磁分析器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。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速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。下列说法不正确的是()A．极板M比极板N的电势高B．加速电场的电压U＝eq\f(ER,2)C．PQ＝2Beq\r(qmER)D．若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷答案C解析带电粒子要打到胶片上的Q点，根据磁场方向和左手定则可知，带电粒子需要带正电，在加速电场能够加速，所以极板M比极板N的电势高，故A项正确，不符合题意；带电粒子在加速电场做匀加速直线运动，有qU＝eq\f(1,2)mv2，带电粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，有qE＝meq\f(v2,R)，解得U＝eq\f(ER,2)，故B项正确，不符合题意；若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，即半径相同，根据洛伦兹力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,r)，由之前的分析有qU＝eq\f(1,2)mv2，解得r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2Um,q))，由上述分析可知，带电粒子若打在同一点上，则带电粒子的比荷相同，D正确，不符合题意；带电粒子在磁场中轨迹圆的直径为PQ＝2r＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2Um,q))，故C错误，符合题意。7.MN、PQ为水平放置、间距为1m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8Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为2T，方向与导体棒垂直且与水平导轨平面的夹角θ＝53°，匀质导体棒质量为0.22kg，阻值为8Ω。闭合开关S后，导体棒恰好未滑动。已知导体棒和导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计导轨的电阻，g取10m/s2，sin53°＝0.8。则()A．此时滑动变阻器接入电路中的电阻为5ΩB．流过灯泡的电流大小为1AC．导体棒受到的安培力大小为1.1ND．若将滑动变阻器的滑片向左移动，则导体棒仍会静止答案A解析根据题意对导体棒受力分析，如图所示，导体棒恰好未滑动，则有FAsinθ＝Ff，FAcosθ＋FN＝mg，Ff＝μFN，解得FA＝1N，又有FA＝BIL，解得通过导体棒的电流为I＝eq\f(FA,BL)＝0.5A，灯泡与导体棒并联，且电阻相等，则