2025高考物理电磁学补充提升专题（磁场部分）（原卷）

2/22025高考物理电磁学补充提升专题（磁场部分）本专题补充挑选了一些易错或较难的习题，供同学们查漏补缺、提升思维用。磁场一、基础知识磁通量：__________，单位：_____安培力：__________洛伦兹力：__________安培定则（右手螺旋定则）左手定则二、解题方法磁感应强度、磁场力大小与方向1.如图所示，是四分之一圆弧，O为圆心，为弧中点，A、D、C

处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，两处电流垂直纸面向里，处电流垂直纸面向外，整个空间再加一个大小为的匀强磁场，处的磁感应强度刚好为零，如果将处电流反向，其他条件都不变，则处的磁感应强度大小为（

）A．

B．

C．

D．

2.如图，三根相互平行的固定长直导线、和

两两等距，均通有电流，

中电流方向与中的相同，与中的相反。下列说法正确的是（

）。A:

所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直B:

所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直C:

、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为D:

、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为安培力作用下物体运动的分析①电流元分析法②等效法（条形磁铁<——>环形电流）③小结论：两平行电流，同向相吸，反向相斥；两不平行电流，有转动到同向平行的趋势④特殊位置法⑤转换研究对象法1.条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，如图所示，当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止。下列结论正确的是（）A.磁铁对水平面的压力减小B.磁铁对水平面的压力增大C.磁铁对水平面施加向左的静摩擦力D.磁铁所受的合外力增加2.如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为和，此时a受到的磁场力为，若以该磁场力方向为正，则b受到的磁场力为

。当a、b的正中间再放置一根与a、b平行的共面的通电长直导线c以后，a受到的磁场力大小变为，则此时b受到的磁场力为

。3.法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆（

）。A:向左摆动B:向右摆动C:顺时针转动D:逆时针转动4.5.如图所示，将圆柱形强磁铁吸在干电池负极，金属导线折成上端有一支点、下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池轴心旋转起来。下列判断中正确的是（

）。A:线框能旋转起来，是因为电磁感应B:俯视观察，线框沿逆时针方向旋转C:电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率D:旋转达到稳定时，线框中电流比刚开始转动时的大洛伦兹力作用下物体运动的分析1.如图所示，整个空间有一方向垂直纸面向里的匀强磁场，一绝缘木板(足够长)静止在光滑水平面上，一带正电的滑块静止在木板上，滑块和木板之间的接触面粗糙程度处处相同．不考虑空气阻力的影响，下列说法中正确的是(

)A．若对木板施加一个水平向右的瞬时冲量，最终木板和滑块一定相对静止B．若对木板施加一个水平向右的瞬时冲量，最终木板和滑块间一定没有弹力C．若对木板施加一个水平向右的瞬时冲量，最终木板和滑块间一定没有摩擦力D．若对木板始终施加一个水平向右的恒力，最终滑块做匀速运动2.如图所示，一粗糙的足够长的直杆与水平面的夹角为θ，此区域内存在与杆垂直且垂直于纸面向里的水平匀强磁场和与磁场正交的水平向右的匀强电场，一带正电的小圆环直径略大于杆的直径，套在直杆上，当将圆环由静止释放时，圆环会沿杆下滑。现给圆环一沿杆向上的初速度，以沿杆向上的方向为正，则以下关于圆环运动的v-t图象，可能正确的有

A.B.C.D.速度选择器例.如图所示,左边部分为速度选择器,有半部分为匀强偏转电场,D是照相底片,小孔A、S与底片上的O点在同一直线上.一束粒子流从小孔A沿A、S、O方向射入速度选择器后,发现底片上有如图所示的三个斑点,、、,其中斑的位置与O点重合,忽略粒子的重力.则下列分析正确的是(

)

速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里

所有粒子经过小孔S的速度相同

处粒子的电量比处的小

处粒子的比荷比处的小

质谱仪1.一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为、质量不同的离子飘入电压为的加速电场，其初速度几乎为零。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场，最后打在底片上。已知放置底片的区域，且。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到。为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整，求需要调节的最少次数。（取，，）2.对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义.如图所示,铀235离子从容器A下方的小孔不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔垂直于磁场方向进入匀强磁场中做匀速圆周运动.离子行进半个圆周后离开磁场并被收集.不考虑离子重力及离子间的相互作用.实际上加速电压的大小会在范围内微小变化.若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子,如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离,为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠,应小于多少?(结果用百分数表示,保留两位有效数字)回旋加速器1.回旋加速器的工作原理如题图1所示，置于真空中的D形金属盒半径为，两盒间狭缝的间距为，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为，电荷量为，加在狭缝间的交变电压如图2所示，电压值的大小为。周期

。一束该粒子在~时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求：（1）出射粒子的动能；（2）粒子从飘入狭缝至动能达到所需的总时间；（3）要使飘入狭缝的粒子中有超过能射出，应满足的条件。

2.某种回旋加速器的设计方案如图甲所示，图中粗黑线段为两个正对的极板，两个极板的板面中部各有一狭缝（沿方向的狭长区域），带电粒子可通过狭缝穿越极板（如图乙所示），当带电粒子每次进入两极板间时，板间电势差为（下极板电势高于上极板电势），当粒子离开两极板后，极间电势差为零；两细虚线间（除开两极板之间的区域）既无电场也无磁场；其他部分存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面。在离子源中产生的质量为、电荷量为（>0）的离子，由静止开始被电场加速，经狭缝中的点进入磁场区域，点到极板右端的距离为，到出射孔的距离为；已知磁感应强度大小可以在零到某一最大值之间调节，离子从离子源上方的点射入磁场区域，最终只能从出射孔射出。假设如果离子打到器壁或离子源外壁则即被吸收。忽略相对论效应，不计离子重力。求：（1）磁感应强度可能的最小值；（2）调节磁感应强度大小为，计算离子从点射出时的动能；（3）若将磁感应强度在（）范围内调节，写出离子能从点射出时该范围内磁感应强度的所有可能值；并计算磁感应强度时，离子在磁场中运动的时间。磁流体发电机例.磁流体发电是一种新型发电方式，图中的图1和图2是其工作原理示意图。图1中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为、、，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻相连。整个发电导管处于图2中磁场线圈产生的匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图所示。发电导管内有电阻率为的高温、高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。设发电导管内电离气体流速处处相同，且不存在磁场时电离气体流速为，电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比，发电导管两端的电离气体压强差△p维持恒定，求：（1）不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F多大；（2）磁流体发电机的电动势E的大小；（3）磁流体发电机发电导管的输入功率P。磁聚焦例.如图甲所示,在真空中,半径为R的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外.在磁场左侧有一对平行金属板M、N,两板间距离也为R,板长为L,板的中心线与磁场的圆心O在同一直线上.置于处的粒子发射源可连续以速度沿两板的中线发射电荷量为q、质量为m的带正电的粒子(不计粒子重力),MN两板不加电压时,粒子经磁场偏转后恰好从圆心O的正下方P点离开磁场;若在M、N板间加如图乙所示交变电压,交变电压的周期为,时刻入射的粒子恰好贴着N板右侧射出.求

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小

(2)交变电压电压的值

(3)若粒子在磁场中运动的最长、最短时间分别为、,则它们的差值为多大?平移圆1.如图所示,有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场,磁感应强度为B,其边界为一边长为

L的正三角形,A、B、C为三角形的三个顶点.若一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),以速度从AB边上的某点P垂直于AB边竖直向上射入磁场,然后能从BC边上某点Q射出.关于P点入射的范围和从Q点射出的范围,下列判断正确的是(

)A.

B.C.

D.2.如图,直角坐标系xOy中,A、C分别为x、y轴上的两点,OC长为L,

,

区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,区域外无磁场,有大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以平行于y轴方向从OA边各处持续不断射入磁场,已知能从AC边垂直射出的粒子在磁场中的运动时间为t,不考虑粒子间的相互作用且粒子重力不计.

(1)求磁场磁感应强度B的大小;

(2)若粒子入射速度相同,有些粒子能在边界AC上相遇,求相遇的粒子入射时间差的最大值.缩放圆1.如右图所示，有一个正方形的匀强磁场区域，是的中点，是的中点，如果在点沿对角线方向以速度射入一带负电的带电粒子，恰好从点射出。如果粒子的速度增大为原来的___倍，将从点射出。2.如图所示，边长为L的正方形abcd内有垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一束速率不同的带正电粒子从左边界ad中点P垂直射入磁场，速度方向与ad边夹角θ＝30°，己知粒子质量为m，电荷量为q，粒子间的相互作用和粒子重力不计．则（

）

A.

粒子在磁场中运动的最长时间为B.

粒子在磁场中运动的最短时间为C.

上边界ab上有粒子到达的区域长为（1-）LD.

下边界cd上有粒子到达的位置离c点的最短距离为

弦与动态圆1.如图所示，在以点为圆心且半径为的圆形区域内，存在着方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出）．圆的左端跟y轴相切于直角坐标系原点O，右端与一个足够大的荧光屏MN相切于x轴上的A点．一比荷的带正电粒子从坐标原点O沿x轴正方向入射，粒子重力不计．若将该圆形磁场以过坐标原点O并垂直于纸面的直线为轴，逆时针缓慢旋转，在此过程中不间断地沿OA方向射入题干中所述粒子，粒子入射的速度,求在此过程中打在荧光屏MN上的粒子与A点的最远距离。2.如图所示，平面直角坐标系中，A点的坐标为(

d，0)，在y轴和直线AD之间存在垂直纸面向里的匀强磁场I，在AD和AC之间存在垂直纸面向外的匀强磁场II，磁感应强度均为B，AD、AC边界的夹角∠DAC=30°。质量为m、电荷量为+q的粒子可在边界AC上的不同点射入，入射速度垂直AC且垂直磁场，若入射速度大小为

，不计粒子重力，则

A.粒子在磁场中的运动半径为d

B.粒子距A点0.5d处射入，不会进入I区

C.若粒子能进入区域I，则粒子在区域I中运动的最短时间为

D.若粒子能进入区域I，则粒子从距A点(

－1)d处射入，在I区域内运动的时间最短。3.光电倍增管可将光信号转化为电信号并逐级放大，其前两个平行倍增极结构如图。当频率为的入射光照射到第1倍