2022年高考物理一轮复习夯实核心素养- 磁场（原卷版）

10.5磁场

1.如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿X轴和夕轴放置，沿X轴方向的电流为

已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度8=/,其中左为常量，/为导线中的电

流，/•为场中某点到导线的垂直距离。图中/点的坐标为（a,b）,若“点的磁感应强度为

零，则沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为（）

y

b..........,4

『x

A.%），沿y轴正向B.%）,沿y轴负向

bb

C.To,沿y轴正向D.-/,沿y轴负向

a0

2.如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极8,紧贴边缘内壁放一个圆环形电极4

把工、8分别与电源的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，现把玻璃皿放在如图所

示的磁场中，液体就会旋转起来.若从上向下看，下列判断正确的是（）

A.4接电源正极，8接电源负极，液体顺时针旋转

B.1接电源负极，8接电源正极，液体顺时针旋转

C.A、8与50Hz的交流电源相接，液体持续旋转

D.仅磁场的N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向不变

3.如图所示，4为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平

放置一通电直导线，电流方向如图。当圆盘高速绕中心轴转动时，通电直导线所受磁

场力的方向是（）

0

A.竖直向上B.竖直向下

C.水平向里D.水平向外

4.如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强磁

场区域，下列判断正确的是（）

A.电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长

B.电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大

C.在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合

D.电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同

5.如图所示，一个理想边界为尸。、的匀强磁场区域，磁场宽度为“，方向垂直纸面向

里。一电子从。点沿纸面垂直尸。以速度。o进入磁场。若电子在磁场中运动的轨道半径为

2d。。在上，且。。与垂直。下列判断正确的是（）

P0Q

左XXX：右

XX；XX|

MaN

A.电子将向右偏转

B.电子打在MV上的点与O点的距离为d

C.电子打在上的点与。，点的距离为由d

nd

D.电子在磁场中运动的时间为二

6.如图所示，正方形区域abed中充满匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，一个氢核从

ad边的中点机沿着既垂直于"边又垂直于磁场的方向，以一定速度。射入磁场，正好从

外边中点〃射出磁场，若将磁场的感应强度8变为原来的一半，其他条件不变，则这个氢

核射出磁场的位置是（）

~XXX

A.a点B.b点

C.在a、〃之间某点D.在b、〃之间某点

7.如图所示，粗糙固定斜面的倾角为仇整个斜面处在垂直于斜面向下的匀强磁场（大小未

知）中，在斜面上有一根有效长度为L、质量为机水平放置的导体棒，当导线中电流为八

和A时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知电流八、，2的方向相同且八＜/2，重力加速度为

g,则下列说法正确的是（）

A.电流方向垂直于纸面向里

2/Mgsin0

B.匀强磁场的磁感应强度大小为77m匚布

\1J.ILCt/LJ

(/l+/2)tan0

C.导体棒与斜面间的动摩擦因数为————

11—11

D.可能存在一个与八、/2大小不同的电流，使导体棒沿斜面做匀速直线运动

8.1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，如图所示，磁感应强度为8

的匀强磁场与D形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它

们接在电压为U、周期为T的交流电源上，中心/处粒子源产生的粒子飘入狭

缝中，由初速度为零开始加速，最后从出口处飞出。D形盒的半径为火，下列

说法正确的是（）

A.粒子在出口处的最大动能与加速电压。有关

B.粒子在出口处的最大动能与D形盒的半径无关

C.粒子在D形盒中运动的总时间与交流电的周期T有关

D.粒子在D形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关

9.（多选）如图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择

器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒

子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片小儿.平板S下方有磁感应强度为B。的匀强磁

场.下列表述正确的是（）

A.质谱仪是分析同位素的重要工具

B.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外

E

C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于，

D

D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小

10.（多选）如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一

条形磁铁连接起来，此时台秤读数为品，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导

体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为死,则以下说法正确的是（）

A.弹簧长度将变长B.弹簧长度将变短

C.丹>尸2D.F\<F^

11.（多选）如图所示为一个质量为加、电荷量为十«的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上

自由滑动，细杆处在磁感应强度大小为2、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，圆环以初速

度比向右运动直至处于平衡状态，重力加速度为g,则圆环克服摩擦力做的功可能为

)

XXXX

B

X*XX

c.

m,+g

xxXx

1

A.0B.-/nv()2

m3g21nt2g2

C.--------D.-w(v2---)

2q2B220夕282

12.（多选）如图，一带负电的圆环套在倾斜固定的粗糙绝缘长直杆上，圆环的直径略大于

杆的直径，杆处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。现给圆环一沿杆向上的初速度。°,

在以后的运动过程中，下列关于圆环的速度。随时间f的变化关系图线，可能正确的是

13.（多选）如图所示，边长为心的等边三角形。儿•为两个匀强磁场的理想边界，三角形内

的磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为8,三角形外的磁场范围足够大、方向垂

直于纸面向里，磁感应强度大小也为瓦顶点。处的粒子源沿的角平分线发射质量为

qBL

机、电荷量为q的带负电粒子，其初速度大小。。:2—,不计粒子重力，下列说法正确的是

m

)

A.粒子第一次返回a点所用的时间是。

3qB

6兀勿

B.粒子第一次返回a点所用的时间是面

7兀7

C.粒子在两个有界磁场中运动的周期是二

3qB

6兀7

D.粒子在两个有界磁场中运动的周期是一行

QB

14.如图所示，在X。，坐标系的第二象限内有水平向右的匀强电场，第四象限内有竖直向

上的匀强电场，两个电场的电场强度大小相等，第四象限内还有垂直于纸面的匀强磁场，

让一个质量为小、带电荷量为g的粒子在第二象限内的P(一3乙)点由静止释放，结果粒

子沿直线运动到坐标原点并进入第四象限，粒子在第四象限内运动后从x轴上的。亿，0)

点进入第一象限，重力加速度为g,求：

(1)粒子从P点运动到坐标原点的时间；

(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向。

15.如图甲所示，质量为加、带电荷量为一夕的带电粒子在/=0时刻由a点以初

速度。o垂直进入磁场，I区域磁场磁感应强度大小不变方向周期性变化如图乙

所示(垂直纸面向里为正方向)；II区域为匀强电场，方向向上；III区域为匀强

磁场，磁感应强度大小与I区域相同均为粒子在I区域内一定能完成半圆

T0

运动且每次经过mn的时刻均为y整数倍。

(1)粒子在I区域运动的轨迹半径为多少？

(2)若初始位置与第四次经过mn时的位置距离为x,求粒子进入III区域时速度的

可能值(初始位置记为第一次经过〃?〃)。

16.如图所示，在纸面内有两个磁感应强度大小均为8、方向相反的匀强磁场，

虚线等边三角形/8C为两磁场的理想边界。已知三角形/8C边长为3虚线三

角形内为方向垂直于纸面向外的匀强磁场，三角形外部的足够大空间为方向垂

直于纸面向里的匀强磁场。一电荷量为十外质量为〃，的带正电粒子从边中

点P垂直Z8边射入三角形外部磁场，不计粒子的重力和一切阻力。

(1)要使粒子从P点射出后在最短时间内通过B点，则从P点射出时的速度比

为多大？

(2)满足(D间的粒子通过B后第三次通过磁场边界时到B的距离是多少？

(3)满足(1)问的粒子从P点射入外部磁场到再次返回到P点的最短时间为多少？

画出粒子的轨迹并计算。

17.如图为一装放射源氧(握Rn)的盒子，静止的氢核经过一次a衰变成针(28图Po),产生的

a粒子速率。o=LOXlO7m/s,a粒子从小孔P射出后，经过N孔进入电场加速区域I,加

速电压t/=8X106V.从区域I射出的a粒子随后又从〃点进入半径为『=让m的圆形匀

强磁场区域II,为圆形匀强磁场的一条直径，该区域磁感应强度为8=0.2T,方向垂

q

直纸面向里.圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切于N点，粒子重力不计，比荷为上=

5X107c/kg.求:

区域I区域n

(l)a粒子经过圆形磁场后偏转的角度；

(2)a粒子打在荧光屏上的位置离N点的距离.

18.如图所示，在第一象限内，存在垂直于xQy平面向外的匀强磁场I,第二象限内存在

水平向右的匀强电场，第三、四象限内存在垂直于xQy平面向外、磁感应强度大小为的

匀强磁场II。一质量为机，电荷量为+q的粒子，从x轴上"点以某一初速度垂直于x轴

进入第四象限，在平面内，以原点。为圆心做半径为尺的圆周运动；随后进入电场

运动至y轴上的N点，沿与v轴正方向成45。角离开电场；在磁场I中运动一段时间后，

再次垂直于x轴进入第四象限。不计粒子重力。求：

(1)带电粒子从M点进入第四象限时初速度的大小火;

(2)电场强度的大小E；

(3)磁场I的磁感应强度的大小Bi。

专