三磁场-2024届高考物理二轮复习巧刷高考题型之电磁学选择题

（3）磁场——2024届高考物理二轮复习巧刷高考题型之电磁学选择

题

学校：___________姓名：班级：___________考号：

一、单选题

1.高速铁路列车通常使用磁力刹车系统.磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N

极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向里，铝盘随即减

速，如图所示.图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝

盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动.下列有关铝盘刹车的说法正确的是（）

A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场

B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场

C.磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速

D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力变大

2.电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，2022年6月17日上午，中国第三艘航

空母舰福建舰下水，并配置电磁弹射。其工作原理可以简化如下图，光滑固定导轨

CD、所与导电飞翔体历N构成一驱动电流回路，恒定驱动电流/产生磁场，且磁感应

强度8与导轨中的电流/及空间某点到导轨的距离〃的关系式为4=K，,磁场对处在

r

磁场中的导电飞翔体产生了安培力F，从而推动飞翔体向右做匀加速直线运动。下列

说法正确的是（）

A.CMNb回路内的磁场方向与驱动电流的方向无关

B.飞翔体A/N所受安培力产的方向与CMN/回路中驱动电流的方向有•关

C.驱动电流/变为原来的2倍，飞翔体MN受的安培力将变为原来的4倍

D.如果飞翔体在导轨上滑过的距离保持不变，将驱动电流/变为原来的2倍，飞翔体

最终的弹射速度将变为原来的4倍

3.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张

两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别小公则下列说法

正确的是（）

A.原子核可能发生a衰变，也可能发生|3衰变

B.径迹2可能是衰变后新核的径迹

C.若衰变方程是^Uf”Th+；He,则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117:2

D.若衰变方程是U-＞招Th+；He,贝代法=1：45

4.如图所示，匀强磁场限定在一个圆形区域内，磁感应强度大小为&一个质量为

，小电荷量为外初速度大小为I，的带电粒子沿磁场区域的直径方向从P点射入磁场，

从Q点沿半径方向射出磁场，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了0

角，忽略重力及粒子间的相互作用力，下列说法错误的是（）

A.粒子带正电B.粒子在磁场中运动的轨迹长度为丁

Bq

C.粒子在磁场中运动的时间为整D.圆形磁场区域的半径为等⑶4

5.如图所示，在水平线MN和PQ间有竖直向上的匀强电场，在上方有垂直纸面

向里的匀强磁场.两个质量和带电荷量均相等的带正电的粒子A、分别以水立初速

度%、2%从PQ上的。点先后进入电场，带电粒子44第一次在磁场中的运动时间分

别为々和前两次穿越时，两粒子轨迹与交点间的距离分别为感和〃，粒

子重力不计，则（）

XXXXX

XXXXX

N

Q

A./A一定小于%,服一定等于服B./4一定小于4A可能小于4

CJA可能等于小服一定等于〃D.G可能等于4，乙可能小于〃

6.如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知

速度选择器中的磁感应强度大小为品、电场强度大个为£,荧光屏PQF方匀强磁场

的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为2屁）.三个带电荷量均为外质量不同的粒子

沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝。进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的

，、S?、邑处，相对应的三个粒子的质量分别为叫、吗、，％，忽略粒子的重力以及粒

子间的相互作用厕下列说法正确的是（）

S］、S?、S3处，相对应的三个粒子的质量分别为〃％、叫、"I.J忽略粒子的重力以及

粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（）

A.三个粒子均带负电

B.打在邑位置的粒子质量最大

C.如果S5=—，贝IL%-叫=吟产

p

D.粒子进入偏转磁场的速度是二

BQ

9.空间中存在直角三角形有界磁场，直角边长度为心磁感应强度大小为及C点

有一个可沿纸面内各个方向射出速度大小为%、质量为〃7、电荷量为+4的粒子的发

射源，从。点沿他方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界"射出磁场。粒子

重力不计，则关于粒子的运动，下列说法正确的是（）

A.粒子速度%的大小满足％=警

2m

B.从。点射出磁场的粒子在。点的速度方向与be夹角为60°

nm

C.若三角形为等腰三角形，则与松夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动时间为丁s

4qB

D.若。点到她边界的距离为且L,则所有从边界，活射出的粒子中在磁场中运动的最

4

urn

短时间为碰

10.质谱仪是可以分析同位素的装置，某质谱仪的原理如图所示。电容器两平行极板

间的距离为乩两极板间的电压为u,两极板间匀强磁场的磁感应强度为4,一束含

有乳核（；H）、气核（；H）、氨核（；He）的粒子从电容器的中线处平行于极板射入电容

器，沿直线穿过电容器后从。点进入另一磁感应强度为层的匀强磁场，结果分别打在

感光片上的。、力两点，不计粒子重力，粒子均带正电荷。下列说法正确的是（）

A.两板间匀强磁场的方向垂直纸面向外

U

B.粒子进入磁感应强度为冬的匀强磁场时的速度为了下

D^a

C.打在。点的粒子中笊核（；H）

D.O、。两点之间距离等于O、〃两点之间距离的2倍

11.回旋加速器的工作原理图如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间

的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略不计，匀强磁场与盒面垂直，磁感应强

度大小为从A处粒子源产生质量为〃?、电荷量为夕、初速度为零的带正电粒子，在两

盒之间被电场加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则（）

VXXXXX/接交

〈逡况电源

A.加速电压U变化的周期等于粒子的运动周期

B.增大加速电压U,出射粒子能量增大

C.增大。和R,出射粒子能量增大

D.粒子在D形盒中的运动时间与加速电压U无关

12.竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径为R的四分之一圆周轨道MN和半径为广的

半圆周轨道NP拼接而成，两轨道在N点平滑连接，R>2r.现将一小球由M点静止

释放，它刚好能通过产点。己知小球带正电，质量为〃7,电荷量为小重力加速度为

g,不计空气阻力。下列说法正确的是（）

A.若整个轨道空间加竖直向上的匀强电场2%<〃田），则小球仍能通过P点

B.若整个轨道空间加竖直向下的匀强电场E,则小球不能通过尸点

C.若整个轨道空间加垂直纸面向里的匀强磁场则小球一定不能通过尸点

D.若整个轨道空间加垂直纸面向外的匀强磁场B,则小球可能不能通过P点

参考答案

1.答案：C

解析：由题意可知，穿过铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律知，甲区域感应电

流的磁场方向垂直铝盘向外，A错误；穿过铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律

知，乙区域感应电流的磁场方向垂直铝盘向里，B错误；由“来拒去留”可知，磁铁与

感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，C正确；若将实心铝盘换成布

满小空洞的铝盘，会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘的作用力小于对实

心铝盘的作用力，D错误.

2.答案：C

解析：根据安培定则回路内磁场方向与电流方向有关，故A错误；CMNE回路中驱动

电流的方向改变，根据安培定则，磁场方向相反，因为中电流方向也相反，根据

左手定则，安培力厂的方向不变，B错误；驱动电流/变为原来的2倍，磁感应强度8

变为原来的两倍，安培力”也变为原来的4倍，C正确；驱动电流/变为原来的2

倍，飞翔体MN受的安培力/变为原来的4倍，飞翔体的加速度。变为原来的4倍，

由寸=2QX得y二12ax,所以速度变为原来的2倍，D错误。故选C。

3.答案：D

解析：原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动

量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反则在磁

场中的径迹为内切圆。若电性相同则在磁场中的径迹为外切圆，所以该原子核发生的

是a衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由

动量守恒定律可知，原子核衰变生成的两核动量大小相等，方向相反，粒子在磁场中

做匀速圆周运动，洛伦必力提供向心力，由牛顿第二定律得/8=〃?上，解得

r

，"萩mv=6"，由于〃、B相同，则粒子电荷量夕越大，径迹半径越小，由于新核的电

荷量大，所以新核的径迹半径小于a粒子的径迹半径，所以径迹2是衰变后a粒子的

运动径迹，故B错误；由动能与动量的关系线二^可知，动能之比等于质量的反

2m

比，即2:117,故C错误；由B项分析知，小弓=2:90=1:45,故D正确。

4.答案：D

解析：根据粒子的偏转方向，由左手定则可以判断出粒子带正电，A不符合题意；由

洛伦兹力提供向心力可得驴，8=相仁，解得粒子在磁场中运动时，其轨迹的半径为

r

^•=—,由几何关系可知轨迹所对应的圆心角为仇则粒子在磁场中运动的轨迹长度

qB

Hli*///7T1*/Jr

为s=6r=r，B不符合题意；粒子做匀速圆周运动的周期为7=—=二=，则粒

qBvqB

子在磁场中运动的时间为f=4",7二(■•二々，C不符合题意；设圆形磁场区域

2兀2兀qBqB

Z3D°YYiV0

的半径为R,由tan7二一解得Rurtan^u-^tan7,D符合题意.

2r2qB2

5.答案：A

解析：粒子在电场中运动只受电场力作用，故加速度相等，则两粒子第一次穿过

时的竖直分速度，相同，水平速度匕不变，分别为%和2%,粒子在磁场中运动只受

2

洛伦兹力作用，故粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有箸，所以粒

子在磁场中运动的轨迹半处宠=勺，运动周期T=旦=」9,根据圆周运动规律可

qBvqB

得粒子转过的圆心角为8=36()L2arctan上，故粒子A转过的圆心角比粒子B小，又

八

因为周期相等，所以前两次穿越MN时每个粒子轨迹与MN交点间的距离为

'v.v2mv

d=2Rsinarctan=2R—=—故口=心，故A正确.

I匕JvqB

6.答案：D

解析：荧光屏PQ下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，由左手定则知三个粒子均带正

电，A错误；三个粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受力平衡，有，止=0%,解

得则粒子进入偏转磁场的速度是5,根据2综仅二小匕，解得加=丝竺，打

1*rv

在S3位置的粒子半径最大，则打在S3位置的粒子质量:最大，B错误，D正确；根据

2qvB。=m—,解得r\=.，r3=,SQ3=AA，=24一2"，解得叫一网=叫,C

r24稣4%E

错误.

7.答案：D

解析：由等量异种点电荷产生电场的分布特点可知，.、。两点的场强相同，当再叠加

匀强电场时，两点的场强依然相同，故A错误；等量异种点电荷周围电势的特点是两

点电荷连线的中垂线上的电势为零，当再叠加匀强电场时，d点的电势高于c点的电

势，故B错误；将电子从〃点移到c点的过程中，匀强电场的电场力对电子做兔功，

等量异种点电荷产生的电场的电场力对电子做负功，所以电场力对电子做负功，故C

错误；质子从。点移动到点时，等量异种点电荷产生的电场的电场力对质子做正

功，质子电势能减小，匀强电场的电场力对质子不做功，质子电势能不变，所以质子

在0点时的电势能大于其在人点时的电势能，故D正确.

8.答案：BD

解析：A.荧光屏PQ下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，由左手定则知三种粒子均带

正电，A错误；

BD.三种粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受力平衡

qE=qvB。

解得「二E

为

则粒子进入偏转磁场的速度是二

综

根据qy2B（）=m—

解得根=史当L

v

打在S3位置的粒子半径最大，则打在邑位置的粒子质量最大，BD正确；

C.根据

I厂

q\'B=m—

mv

解得【}

*

2泡

SlS3=^x=2r3-2r[

解得吗-叫=吟声

C错误。

故选BDo

9.答案：BC

解析：根据题意，从。点沿仍方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界"射出

磁场，如图甲所示，根据几何关系可知，。点为粒子运动轨迹的圆心，则粒子做圆周

运动的半径为〃=乙由洛伦兹力提供向心力有伏。3=加?，联立解得%二噜，A错

误；粒子从。点射出磁场，根据题意，粒子的运动轨迹如图乙所示，根据几何关系可

知zqc〃=60“，a=60°,即粒子在c点的速度方向与〃c夹角为60°,B.正确；根据

题意，与炉夹角为45°入射的粒子在磁场中的运动轨迹如图内所示，根据几何关系可

知，粒子运动轨迹所对圆心角为45°,则粒子在磁场中的运动时间为

义空=嗯，C正确；根据题意可知，所有从"边界出射的粒子中在磁场中

运动轨迹对应的弦长最短的情况为弦与他垂直，此时粒子运动的时间最短，最短时间

的运动轨迹为弧线〃，处图丁所示，根据题意结合余弦定理有cos0=^＞立，可知

322

。今结合C选项分析可知，从"边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间

“磁'D错误。

解析：带电粒子在电容器中做直线运动，洛伦兹力与电场力平衡，粒子所受电场力方

向向上，可知粒子所受洛伦兹力方向向下，根据左手定则，可知两板间匀强磁场的方

U

向垂直纸面向外，A正确；洛伦兹力与电场力平衡，可得"q解得x利B

错误；粒子在磁感应强度为名的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，

有乎，B,=m上,解得氏=等，将-=2代入，可得R=则粒子打在感光片

RqB?B\dqB?B\d

Or7

上的点到。点的距离d=2R=-^）,d与竺成正比，可知乳核（；H）打在〃点，笊核

（汨）和氮核（；He）打在〃点，C正确；根据以上分析可知。、〃两点之间距离•等于

O、〃两点之间距离的2