2022年高考物理命题猜想与仿真押题-专题08 磁场(命题猜想)(解析版)

k·3IkIkI

b点的磁感应强度大小为B＝－＝，方向向下，a点和b点的磁感应强度大小之比为16∶1，选项A

b

2LL2L

【考向解读】正确，B错误；c点磁感应强度方向向上，b点磁感应强度方向向下，c点和b点磁感应强度方向相反，选项

k·3IkI5kI

1.磁场的产生、磁感应强度的叠加、安培定则、左手定则是磁场的基本学问，在近几年的高考中时有消灭，

C错误；c点的磁感应强度大小为B＝－＝，所以c点和b点的磁感应强度大小之比为5∶1，选项

c

L2L2L

考题以选择题的形式消灭，难度不大．

D正确．

2.磁场对通电导体棒的作用问题是近几年高考的热点，分析近几年的高考题，该考点的命题规律主要有以下

【答案】AD

两点：

【变式探究】(多选)如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N

(1)主要考查安培力的计算、安培力方向的推断、安培力作用下的平衡和运动，题型以选择题为主，难度不大．

连线中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线通有大小相等、方向相反的电流I.已知通电长直导线在四

(2)与电磁感应相结合，考查力学和电路学问的应用，综合性较强，以计算题形式消灭．

I

周产生的磁场的磁感应强度B＝k，式中k是常数，I是导线中的电流，r为点到导线的距离．一带正电的小

r

3.带电粒子在磁场中的圆周运动问题是近几年高考的重点，同时也是高考的热点，分析近几年高考试题，该

球(图中未画出)以初速度v从a点动身沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是()

0

考点的命题规律有以下两个方面：

(1)通常与圆周运动规律、几何学问相联系，综合考查应用数学学问处理物理问题的力量，题型为选择题或计

算题．

(2)间或也会以选择题的形式考查磁场的性质、洛伦兹力的特点及圆周运动的周期性等问题．

4.带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动往往会消灭临界和极值问题，有时还会消灭多解问题，解决这类问A．小球先做加速运动后做减速运动

题，对考生分析力量、推断力量和综合运用学问的力量要求较高，因此可能成为2022年高考命题点．B．小球始终做匀速直线运动

【命题热点突破一】对磁场基本性质的考查C．小球对桌面的压力先增大后减小

1.(多选)无限长通电直导线在四周某一点产生的磁场的磁感应强度B的大小与电流成正比，与导线到这一点D．小球对桌面的压力始终在增大

的距离成反比．如图所示，两根相距L的无限长直导线分别通有电流I和3I.在两导线的连线上有a、b、c三

点，a点为两根直导线连线的中点，b、c两点距导线的距离均为L.下列说法正确的是()

A．a点和b点的磁感应强度方向相同

B．a点和b点的磁感应强度大小之比为8∶1

【答案】BC

C．c点和b点的磁感应强度方向相同

【命题热点突破二】磁场对电流的作用

D．c点和b点的磁感应强度大小之比为5∶1

例2.(多选)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．当导线

kI

【解析】依据题意可知，磁感应强度B＝，其中k为比例系数，I是电流，r是距离导线的长度．利用安培

中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ，则磁感应强度方向和大小可能为

r

k·3IkI8kI

()

定则和磁感线的特点以及磁感应强度的叠加原理可知a点的磁感应强度大小为B＝＋＝，方向向下，

a

LLL

22

mgmg

A．z正向，tanθB．y正向，

ILIL

mgmg

C．z负向，tanθD．沿悬线向上，sinθ

【答案】ABC

ILIL

【感悟提升】解决安培力问题的一般思路

1.正确地对导体棒进行受力分析，应特殊留意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强

度组成的平面垂直.

2.画出帮助图如导轨、斜面等，并标明帮助方向磁感应强度B、电流I的方向.

3.将立体的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图.)

【命题热点突破三】带电粒子在匀强磁场中的运动

例3.如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面

R

对外，一电荷量为q(q＞0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，

2

已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)()

【答案】BC

【变式探究】(多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁

感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电

流I，周期为T，最大值为I，图甲中I所示方向为电流正方向．则金属棒()

m

qBRqBR3qBR2qBR

A.B.C.D.

2mm2mm

【解析】依据对称性，带电粒子射入圆形磁场区域时速度方向与半径的夹角总是与带电粒子射出磁场时其速

度方向与半径的夹角相等，画出带电粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，由几何关系可得带电粒子在磁场中

v2mvqBR

做圆周运动的半径为r＝R，再由qvB＝m，得r＝，解得v＝，故选项B正确．

rqBm

A．始终向右移动

B．速度随时间周期性变化

C．受到的安培力随时间周期性变化

D．受到的安培力在一个周期内做正功π

由几何关系得r＝Rtan④

3

【答案】B

【变式探究】一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面对里的匀强磁场，磁感应强度为B.

圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷，N板带等量负电荷．质量为m、电荷量为q

的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中．粒子与

圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重

力的状况下，求：

2

mv3mv

【答案】(1)(2)(3)3

2qd3qB

【命题热点突破四】带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题

例4、(多选)如图所示，有一垂直于纸面对外的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，其边界为一边长为L

(1)M、N间电场强度E的大小；

的正三角形(边界上有磁场)，A、B、C为三角形的三个顶点．今有一质量为m、电荷量为＋q的粒子(不计重

(2)圆筒的半径R；

3qBL

2

力)，以速度v＝从AB边上的某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场，然后从BC边上某

4m

(3)保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移d，粒子仍从M板边缘的P处由静止释放，粒子自进

3

点Q射出．则()

入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n.

【解析】(1)设两板间的电压为U，由动能定理得

1

2

qU＝mv①

2

2＋31＋3

由匀强电场中电势差与电场强度的关系得U＝Ed②

A．PB≤LB．PB≤L

44

2

mv

联立①②式可得E＝.③

31

2qd

C．QB≤LD．QB≤L

42

(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为O′，圆半径为r.设第一次碰撞点为A，由于粒

2

mv3

解析：选AD.由Bqv＝，可知R＝L，则从P点射入的粒子轨迹最长时与AC边相切，此时PB＝

R4

π

子与圆筒发生两次碰撞又从S孔射出，因此，SA弧所对的圆心角∠AO′S等于.

3

2＋3L11

，而当粒子在其中经受圆弧，从BC边上射出时，Q′B最大为L，故A、D正确．

442

E2＋1mE

【变式探究】如图所示，两平行金属板AB中间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场．A板带正电荷，B板带

答案：(1)(2)(3)2a

BBBa

112

等量负电荷，电场强度为E；磁场方向垂直纸面对里，磁感应强度为B.平行金属板右侧有一挡板M，中间

1

【易错提示】解决带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题极易从以下几点失分：①审题过程消灭多层思维

有小孔O′，OO′是平行于两金属板的中心线．挡板右侧有垂直纸面对外的匀强磁场，磁感应强度为B.CD为

2

障碍，不能把粒子的运动和磁场的分布相结合分析问题；②对定圆心、求半径、找转角、画轨迹、求时间的

磁场B边界上的一绝缘板，它与M板的夹角θ＝45°，O′C＝a，现有大量质量均为m，含有各种不同电荷量、

2

方法不娴熟；③找不出临界点，挖掘不出临界条件；④数学功底薄弱，求不出临界极值.

不同速度的带电粒子(不计重力)，自O点沿OO′方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO′方向运动，

可从以下几点进行防范：①正确判定洛伦兹力方向，确定轨迹的弯曲方向；②娴熟把握圆心、半径、轨迹、

并进入匀强磁场B中，求：

2

转角、时间的求解或确定方法；③机敏运用物理方程、几何学问找出等量关系，求出临界极值.)

【高考真题解读】

1．(2021·新课标全国卷Ⅰ)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强

度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()

(1)进入匀强磁场B的带电粒子的速度；A．轨道半径减小，角速度增大

2

(2)能击中绝缘板CD的粒子中，所带电荷量的最大值；B．轨道半径减小，角速度减小

(3)绝缘板CD上被带电粒子击中区域的长度．C．轨道半径增大，角速度增大

D．轨道半径增大，角速度减小

解析：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由洛伦兹力供

2

vmv

应向心力，得qvB＝m，解得轨道半径r＝.带电粒子由较强磁场区域进入到较弱磁场区域，磁感应强度B

rqB

mv

减小，由r＝可知，轨道半径r增大．由于洛伦兹力不做功，带电粒子速度不变，由角速度公式ω＝v/r，

qB

mE

可知角速度减小，选项D正确，选项A、B、C错误．

电荷量最大值q＝(2＋1).

BBa

12

答案：D

2．(2021·四川卷)如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向放射电子，平板MN垂直于纸面，在纸

面内的长度L＝9.1cm，中点O与S间的距离d＝4.55cm，MN与SO直线的夹角为θ，板所在平面有电子源

－－

431

的一侧区域有方向垂直于纸面对外的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0×10T.电子质量m＝9.1×10kg，电荷

－

196

量e＝－1.6×10C，不计电子重力．电子源放射速度v＝1.6×10m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置

的区域的长度为l，则()

D．在指南针正上方四周沿指针方向放置始终导线,导线通电时指南针不偏转

答案BC

A．θ＝90°时，l＝9.1cm

4．(2021·海南单科，1，3分)如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a

B．θ＝60°时，l＝9.1cm

点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点．在电子经过a

C．θ＝45°时，l＝4.55cm

点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()

D．θ＝30°时，l＝4.55cm

A．向上B．向下C．向左D．向右

解析条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受

洛伦兹力的方向向上，A正确．

答案A

5.(2021·江苏单科，4，3分)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下列各选项所示的载流线圈匝数

相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若

磁场发生微小变化，天平最简洁失去平衡的是()

答案：AD

3．(2021·新课标全国Ⅱ,18，6分)(多选)指南针是我国古代四大创造之一．关于指南针，下列说法正确的是

解析由题意知，处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长，依据F＝BIL知受安培力越大，越简洁

()

失去平衡，由图知选项A中导体的有效长度最大，所以A正确．

A．指南针可以仅具有一个磁极

答案A

B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场

6．(2021·新课标全国Ⅰ，14，6分)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁

C．指南针的指向会受到四周铁块的干扰感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A．运动半径之比是2∶1

A．轨道半径减小，角速度增大B．运动周期之比是2∶1

B．轨道半径减小，角速度减小C．运动速度大小之比是4∶1

C．轨道半径增大，角速度增大D．受到的洛伦兹力之比是2∶1

D．轨道半径增大，角速度减小

答案B

答案D

9．(2021·四川理综，7，6分)(多选)如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向放射电子，平板MN

7．(2021·新课标全国Ⅱ,19，6分)(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍．两个

垂直于纸面，在纸面内的长度L＝9.1cm，中点O与S间的距离d＝4.55cm，MN与SO直线的夹角为θ，

速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动．与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子()

－

板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面对外的匀强磁场,磁感应强度B＝2.0×104T.电子质量m＝

A．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍

－－

31196

9.1×10kg,电量e＝－1.6×10C，不计电子重力．电子源放射速度v＝1.6×10m/s的一个电子，该电子打

B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍

在板上可能位置的区域的长度为l，则()

C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍

D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等

解析设电子的质量为m，速率为v，电荷量为q，设B＝B，B＝kB

21

则由牛顿其次定律得：

mv2

qvB＝①

R

2πR

A．θ＝90°时，l＝9.1cmB．θ＝60°时，l＝9.1cm

T＝②

v

C．θ＝45°时，l＝4.55cmD．θ＝30°时，l＝4.55cm

mv2πm

由①②得：R＝，T＝

qBqB

RT

22

所以＝k，＝k

RT

11

2

vv

依据a＝，ω＝可知

RR

a1ω1

22

＝，＝

akωk

11

所以选项A、C正确，选项B、D错误．

答案AC

41

8．(2021·广东理综，16，4分)在同一匀强磁场中，α粒子(He)和质子(H)做匀速圆周运动，若它们的动量

21

大小相等，则α粒子和质子()

(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；

(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．

答案AD

10．(2021·新课标全国Ⅰ，24，12分)如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在

匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面对里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金

属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5

cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均转变了0.3cm,重力加速度大小取10

2

m/s.推断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．

答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv

12．(2021·浙江理综，24，20分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右

臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L＝0.1m，竖直边长H＝0.3