2021届高考物理三轮冲刺重难点训练：磁场(解析版)

磁场（原卷）

“来源:2021年江西省重点中学协作体高考物理第一次联考试卷（2月份）］

如图所示，半圆光滑绝缘轨道仞V固定在竖直平面内，。为其圆心，M、〃与0高度相同，匀强

磁场方向与轨道平面垂直.现将一个带正电的小球自“点由静止释放，它将沿轨道在机〃间

做往复运动.下列说法中正确的是（）

h小球在〃点和〃点时均处于平衡状态

B.小球由〃到〃所用的时间大于由〃到"所用的时间

C小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小均相等

D.小球每次经过轨道最低点时所受合外力大小均相等

2」来源:2021年湖北省宜昌市高考物理模拟试卷（2月份）］如图所示，尔B、C三根通电长直

导线均水平固定，导线通入的恒定电流大小相等，方向如图，其中/、8垂直纸面且关于。对

称，则导线。所受磁场力的情况是（）

O/

0B

A.大小为零B.方向竖直向上C.方向竖直向下D.方向水平向左

3.［来源:2021年广东省韶关市高考物理一模试卷］如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5

号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示

形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接

触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动

机”，下列说法正确的是张平平（）

B.电池的输出功率等于线框转动的机械功率

C.线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系

D.“简易电动机”由静止到转动起来的过程中，线框中的电流减小

4.［来源:2021年广东省河源市源城区高考物理模拟试卷（2月份）］中国的特高压直流输电网已

达到世界先进水平，向家坝-上海特高压直流输电工程，是世界上同类工程中容量最大、距离

最远、技术最先进的。图甲所示为输电塔，图乙为其局部放大图，两根在同一水平面内且相

互平行的长直导线4和5分别通有方向相同的电流八和七，且八＞/2。反b、c三点连线与两

根导线等高并垂直，6点位于两根导线间的中点，a、c两点与6点距离相等。不考虑地磁场

的影响。下列说法中正确的是（）

A.a点和。点处的磁感应强度方向相同

B.6点处的磁感应强度方向竖直向下

C.导线3对4的安培力大于导线4对B的安培力

D.导线人和/之间因安培力的作用而相互吸引

5.［来源:2021陕西省宝鸡市模拟题］如图所示，a、氏c为水平面内的三点，其连线构成一个等

边三角形，两根长直导线竖直放置且过a、b两点，两导线中分别通有方向相反的电流八和七。

已知通电直导线产生磁场的磁感应强度可用公式B=kL表示,公式中的A是常数、/是导线中

电流强度、r是该点到直导线的距离。若两根长导线在。点产生的磁场的磁感应强度方向沿图

中虚线由c点指向a点，则电流值为

A.1:2B.1：V3C.2:1D.V3:l

6.［来源:2021年湖北省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷］一长为/的直导线置于磁感

应强度大小为5的匀强磁场中，导线中的电流为九下列说法正确的是()

A.通电直导线受到安培力的大小为3

B.无论通电直线导如何放置，它都将受到安培力

C.通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面

D.安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功

7.［来源:2021湖北省模拟题］如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负

极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正

对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B=0.1T,玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m,

电源的电动势为E=3匕内阻r=0,2。，限流电阻A。=4.8。，玻璃皿中两电极间液体的等

效电阻为R=0.5。，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为2匕贝!|()

A,由上往下看，液体做顺时针旋转

B.液体所受的安培力大小为1x1Q-3N

C.闭合开关后，液体热功率为0.081W

D.闭合开关10s,液体具有的动能是4.5/

8.［来源:2021年上海市杨浦区高考物理一模试卷］如图，8、。是通电螺线管轴线上的两点，b、

d是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，其中（）

ha点磁感应强度最大B.氏d两点磁感应强度相同

C.从c两点磁感应强度方向相同D.&、。两点磁感应强度方向相反

9.［来源:2021年上海市奉贤区高考物理一模试卷］如图所示，两个匀强磁场的磁感应强度以和

名大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。可以使环中产生顺时针方向

的感应电流的措施及整个环受到的安培力的方向分别是（）

A.向下平移，平行于纸面向上B.向下平移，因抵消无方向

C.向上平移，平行于纸面向下D.向上平移，因抵消无方向

10.［来源:2021年上海市虹口区高考物理一模试卷］在“用刃5研究通电螺线管的磁感应强度”

实验中，探管从螺线管的一端到另一端，以螺线管中央为坐标原点，测得磁感应强度8随位

置x的变化图象可能是（）

illllllflllft

O

11.［来源:2021年湖北省龙泉中学、宜昌一中高考物理联考试卷（2月份）］如图所示为一种改

进后的回旋加速器示意图，在两〃形盒左边的缝隙间放置一对中心开有小孔a、8的平行金属

板以花每当带正电的粒子从a孔进入时，立即在两板间加上恒定电压，粒子经加速后从6

孔射出时，立即撤去电压.粒子进入〃形盒中的匀强磁场后做匀速圆周运动.已知。形盒的

缝隙间无磁场，不考虑相对论效应，则下列说法不正确的是

A.磁场方向垂直纸面向外B.粒子运动的周期不断变大

C.粒子每运动一周直径的增加量越来越小D.增大板间电压，粒子最终获得的最大动

能变大

12,［来源:2021年陕西省西安市高考物理猜想试卷（全国H卷）］如图所示，圆形区域内以直线

居为分界线，上半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.下半圆内有垂直纸

面向外的匀强磁场，磁感应强度大小未知，圆的半径为R.在磁场左侧有一粒子水平加速器，质

量为如电量大小为g的粒子在极板"右侧附近，由静止释放，在电场力的作用下加速，以一

定的速度沿直线切射入磁场，直线切与直径四距离为0.6R.粒子在池上方磁场中偏转后,

恰能垂直直径四进入下面的磁场，之后在居下方磁场中偏转后恰好从0点进入四上方的磁

场。带电粒子的重力不计。贝式）

A.带电粒子带负电B.加速电场的电压为陋空

25m

C.粒子进入相下方磁场时的运动半径为0.1RD.四下方磁场的磁感应强度为上方磁

场的3倍

13.［来源:2021年安徽省合肥市高考物理一模试卷］如图所示，电荷量相等的三个离子a、b、c,

其质量=nibV它们分别以%、%、%的速率进入速度选择器，且%<%=%。有

一个离子打到极板上，另两个离子从速度选择器射出，进入匀强磁场〃2,离子间的相互作用

和重力均不计，下列说法正确的是

B.上极板比下极板的电势低

C.射出的粒子中到达&的离子运动时间较短D.射出的粒子中到达乙的离子动能较

大

14,［来源:2021年河南郑州市高考物理猜想试卷（全国I卷）］如图所示，匀强磁场分布在半径

为E的;圆形区域内，P、0点为圆弧形边界仞V上的两个三等分点。现有三个比荷相同的

带电粒子以相同的速率正对着边界加垂直射入磁场（不计粒子重力及粒子间的相互作用），其

中粒子1从材点正对圆心0射入，恰从〃点射出，粒子2从P点射入，粒子3从。点射入。

已知粒子2与粒子1电性相同，粒子3与粒子1电性相反，则下列说法正确的是（）

A,粒子2一定从〃点射出磁场

B.粒子3一定从0、"两点之间的某点射出磁场

C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为L3

D.粒子2与粒子3在磁场中运动轨迹的弧长之比为L2

15,［来源:2021山西省模拟题］科学实验证明，通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小B

式中常量k>0,/为电流强度，1为距导线的距离。如图所示，三根完全相同且通有恒定电

流的长直导线a、b、c,其截面位于等边三角形的三个顶点，a、氏。通过的恒定电流大小分

别为〃、Ib.Icfb、。位于光滑绝缘水平面上，三根导线均可保持静止状态，贝!1（）

♦•A■•

♦/\、

♦♦

»*^**^**>*>*>*>*^«**>^o-x>^-**>**^^>>,>**>*^**x><>*^-*,,z*

Ka、6通有同向的恒定电流

B.导线a受的合磁场力竖直向上

C.导线以6所受的合磁场力大小相等、方向相反

D.导线db、。上通有的电流大小关系为七=2〃=2/c

16,［来源:2021年黑龙江省实验中学高考物理模拟试卷（2月份）］如图所示，在直角三角形ABC

内充满垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），费边长度为d,=£现垂直秘边射入一质

量均为,、电荷量均为4、速度大小均为，的带正电粒子，已知垂直4C边射出的粒子在磁场

中运动的时间为如，而运动时间最长的粒子在磁场中的运动时间为:如（不计重力）.则下列判断

中正确的是（）

A.粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4to

B.该匀强磁场的磁感应强度大小为票

c.粒子在磁场中运动的轨道半径为:d

D.粒子进入磁场时速度大小为整

7to

17.［来源:2021年河南省濮阳一中高考物理摸底试卷（3月份）］如图所示，形与世间有垂直

纸而向里的匀强磁场，=30。，尸为四上的点，PB=Lo一对正、负电子（重力及电子间

的作用均不计）同时从P点以同一速度沿平行于死的方向射入磁场中，正、负电子中有一个从

S点垂直于四方向射出磁场，另一个从0点射出磁场（Q点未标出），则下列说法正确的是（）

A.正、负电子先后射出磁场

B.正、负电子同时射出磁场

C.正、负电子各自射出磁场时，两速度方向的夹角为150。

D.Q、S两点间的距离为A

18.［来源:2021年湖北省龙泉中学、宜昌一中高考物理联考试卷（2月份）］如图所示，竖直放

置的平行金属板2、6间电压为〃0,在B板右侧微W矩形区域存在竖直向下的匀强电场，DM

-L

边长为乙如边长为4,紧靠电场右边界存在垂直纸面水平向里的有界匀强磁场，磁场左右

边界为同心圆，圆心。在矩形区域的几何中心，磁场左边界刚好过秋〃两点.质量为m、

电荷量为+q的带电粒子，从力板由静止开始经A夕极板间电场加速后，从边界切中点水平

向右进入矩形区域的匀强电场，飞出电场后进入匀强磁场.当矩形区域中的场强取某一值时，

粒子从打点进入磁场，经磁场偏转后从〃点返回电场区域，且粒子在磁场中运动轨迹恰与磁

场右边界相切，粒子的重力忽略不计，sin37°=0.6,cos37°=0.8.

X

(1)求粒子离开8板时的速度匕；

(2)求磁场右边界圆周的半径R；

(3)将磁感应强度大小和矩形区域的场强大小改变为适当值时，粒子从磔间飞入磁场，经

磁场偏转返回电场前，在磁场中运动的时间有最大值，求此最长时间

19.［来源:2021年陕西省西安市高考物理猜想试卷(全国H卷)］如图所示，两光滑的平行金属

轨道与水平面成。角，两轨道间距为。一金属棒垂直两轨道水平放置。金属棒质量为血电

阻为忆轨道上端的电源电动势为£,内阻为工为使金属棒能静止在轨道上，可加一方向竖

直向上的匀强磁场。

(1)则该磁场的磁感应强度8应是多大?

(2)若将磁场方向变为竖直向下，此时导轨由静止下滑的瞬间加速度?

20.［来源:2021年陕西省渭南市高考物理质检试卷(I)］如图所示，水平固定的两长直正对金

属薄板相距为M板间匀强电场的电场强度大小为区下板下方整个空间存在着方向水平向里

的匀强磁场。一质量为。、电荷量为q的带正电粒子，从贴近上板的左端以大小为女的初速度

水平射入两板间，恰好从狭缝尸穿过下板，垂直磁场方向进入匀强磁场，最后粒子回到下板

上到尸点距离为2的0点(图中未画出)。粒子不在下板反弹，不计粒子所受重力。求：

(1)粒子通过狭缝尸时的速度大小V;

(2)匀强磁场的磁感应强度大小反

21,［来源:2021年安徽省阜阳市高考物理质检试卷］如图，在直角坐标系x勿内，OMxVd的

区域有方向垂直坐标平面向外的匀强磁场，在xNd的区域有电场强度大小为反方向沿才轴

负方向的匀强电场。一质量为小电荷量为＜7的带正电粒子从坐标为(2d,0)的〃点由静止开始

运动，从边界切进入磁场后恰好未从y轴射出磁场。不计粒子所受重力。

(1)求匀强磁场的磁感应强度大小B；

(2)若粒子从坐标为(5d,0)的〃点由静止开始运动，求粒子离开磁场时到原点0的距离Zo

22.［来源:2021年河北省五个一名校联盟高考物理二模试卷］如图所示，在竖直平面内建立,xOy

直角坐标系，坐标系所在的空间中存在水平向右的匀强电场，电场强度大小E=苧N/C,同

时存在着垂直于才如坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.57（电场、磁场图中均

7

未画出）。一质量m=1x10~kgf电荷量q=-2x10-6。的带电小球，正以某一速度在xOy

2

坐标平面内沿直线运动。已知重力加速度大小g=10m/so

>

OX

（1）求小球做直线运动的速度吸

（2）当小球经过。点时若仅撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象），求小球再次

经过x轴时的位置坐标。

（3）当小球经过。点时若将电场的方向调整为竖直向下，电场强度的大小调整为3N/C（不

考虑电场变化引起的电磁感应现象），其他条件不变，求小球运动中与才轴的最大距离及

在最大距离时小球的位置坐标。

23,［来源:2021年山东省高考物理模拟试卷］在光滑绝缘的水平面上建有如图所示的平面直角

坐标系0灯，在二、三象限的丁=▲和y=-L区域中，存在平行于y轴且与y轴正向相反的匀

强电场；在一、四象限的正方形区域aAd内存在竖直向下的匀强磁场，正方形的边长为2。

坐标原点。为H边的中点。一质量为切的绝缘不带电小球甲，以速度为沿x轴正向做匀速运

动，与静止在坐标原点的带正电小球乙发生弹性正碰（碰撞时间很短），乙球的质量为2卬，带

电量为q,碰撞前后电量保持不变，甲、乙两球均可视为质点，且。、久£、为均为已知，sin530=

0.8,cos530=0.6©

(1)求碰撞后甲、乙两球的速度大小；

(2)两球碰后，若乙球恰从d点离开磁场，求磁场的磁感应强度6的大小以及乙球在磁场

中运动的时间；

(3)要使两球能再次发生碰撞，求电场的场强£和磁场的磁感应强度人的大小应满足的关

系。

24,［来源:2021年河南省新乡市高考物理摸底试卷(2月份)］如图甲所示，两平行金属板接有

如图乙所示随时间C变化的电压U,t=0时上极板带正电荷，两金属板的长度均为，=0.4m,

间距d=0.3m。在金属板右侧边界脉外的区域有一方向垂直纸面向里的匀强磁场，腑与两

板中线。0,垂直。现有带正电的粒子流沿两板中线。0,连续射入电场中，已知每个粒子进入电

场时的速度大小均为Uo=8x1。4加/$、比荷均为5=1x108。〃。，不计粒子受到的重力，

取5也37。=0.6,cos31^=0.8,在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定

XXX8X

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

(1)求在0〜4s内射入极板间的粒子中，能从下极板右边缘射出对应的射入时刻;

(2)若从下极板右边缘射出电场进入磁场的粒子恰好从上极板右边缘射出磁场再次进入电

场，求磁场的磁感应强度大小及该粒子在磁场中运动的时间。

25,［来源:2021年江西省重点中学协作体高考物理第一次联考试卷(2月份)］如图，在坐标系

。-孙的第H象限内有一个接收屏0P,8与y轴正方向夹角30。。在8与+%轴之间存在垂直

纸面向里的匀强磁场(图中未画出)。坐标原点处有一个粒子源，从某时刻起以相同的速率同时

向第I象限内的各个方向持续地发射一种带正电的粒子。不计重力及粒子间的相互作用力，

已知粒子在磁场中的偏转半径为凡试求：

(1)接收屏上能接收到粒子部分的长度小

(2)当屏上接收到第一个粒子时，沿与+x轴夹角a方向最先发射的粒子的位置坐标;

(3)当屏上接收到第一个粒子时，已发射的所有粒子在空间分布图样的面积。

26.［来源:2021年江苏省扬州市高考物理调研试卷(2月份)(一模)］如图所示直角坐标系中，

在y轴和别之间以x轴为边界存在两个匀强磁场区域I、II,磁场宽度为d,磁感应强度大

小均为5、方向垂直于纸面.一粒子加速器放置在y轴上，其出射口坐标为(0,y)且y>0,其

加速电压可调.初速度为0、质量为卬、电荷量为+q的粒子经加速器加速后平行于x轴射入区

域I,不计粒子重力.

(1)若丁=d,调节加速电压，粒子恰好从0点射出磁场，求加速电压的大小"

(2)若y=：d,粒子仅经过才轴一次，然后垂直于恻从区域H射出，求粒子在磁场中运动

的时间t；

(3)若粒子以〃=回也速度射入磁场，最终垂直于就射出，求y满足的条件.

27.［来源:2021年湖北省九师联盟高考物理巩固试卷(2月份)］如图所示，在直角坐标系x分

中，％=L和y轴之间有垂直纸面向里的匀强磁场，y轴左侧有沿才轴正方向的匀强电场，电

场强度大小为E,在x轴上％=-L处有一个粒子源，该粒子源可以在纸面内沿各个方向射出速

率相同的同种粒子(重力不计)，粒子的质量为必、电荷量为+q,沿y轴负方向射出的粒子经电

场和磁场偏转后,恰好不从磁场的右边界射出，并且第一次和第二次经过y轴的位置相距苧加

求：

XX

(1)粒子的初速度大小及磁场的磁感应强度大小；

(2)沿y轴正方向射出的粒子第二次经过y轴的位置坐标；

(3)沿与x轴负方向成45。角向上(图示方向)射出的粒子第一次经过y轴和第二次经过y轴

的位置间的距离.

28.［来源:2021年广西梧州市高考物理毕业班联考试卷(3月份)］如图所示的牙分坐标系中，

第二象限有沿y轴负方向的匀强电场，场强E=502/C,图中有一个半径为R=0.4zn的绝

缘刚性圆环。圆环的。点有一个小孔，如、ZC为互相垂直的直径，圆环区域内有匀强磁场，

磁场方向垂直x勿平面向外，一个带正电的粒子，以卬=200m/s初速度从尸点沿x轴正向

射出，粒子在电场作用下恰好从0孔以速度"=200«m/s进入磁场，已知P点与x轴相距d=

0.2m,不计带电粒子的重力。求：

(1)带电粒子的比荷;

(2)若粒子第一次碰撞圆环的点在圆环上的Q点,且弧长0Q是绝缘刚性环周长的3,求磁

场的磁感应强度的大小；

(3)若粒子在碰撞绝缘刚性圆环时无能量损失，要使粒子能用最短时间回到0孔射出圆环，

求磁感应强度的大小和粒子在磁场中运动的最短时间。

29.［来源:2021年江苏省无锡市高考物理质检试卷(2月份)(一模)］如图所示，半径r=0.06m

的半圆形无场区的圆心在坐标原点。处，半径R=0.1ms磁感应强度大小8=0.075T的圆形

有界磁场区的圆心坐标为(0,0.08m).平行金属板板的极板长L=0.3m、间距d=0.1m,极

板间所加电压U=6.4x102匕其中〃极板收集粒子全部中和吸收.一位于0处的粒子源向

第I、II象限均匀地发射速度大小u=6xl05m/s的带正电粒子，经圆形磁场偏转后，从第

I象限出射的粒子速度方向均沿x轴正方向.若粒子重力不计、比荷A=108c〃g、不计粒

子间的相互作用力及电场的边缘效应.sin37°=0.6,cos37°=0.8.

v4n

01S

「：。G•；-----------------------------------"

•一•••*•

\.Z、•:

、、：sJ/N.

-0.06O0.06Vtal

(1)粒子在磁场中的运动半径Ro；

(2)从坐标(0,0.18m)处射出磁场的粒子，其在。点入射方向与y轴夹角6；

(3)N板收集到的粒子占所有发射粒子的比例小

30.［来源:2021年江苏省苏州市昆山中学高考物理仿真训练试卷(一)(3月份)］如图所示，在

纸面上的矩形的区域内，对角线劭以上的区域有电场强度大小为反方向平行于初向下

的匀强电场，对角线物以下的区域有方向垂直纸面的匀强磁场(图中未画出)，血边长为£、

相边长为2£。一带电粒子以大小为火的初速度从2点沿居方向进入电场，从对角线曲的中

点户进入磁场，并从优边上的材点垂直于比边离开磁场。不计粒子所受重力。求：

(1)粒子的比荷包；

m

(2)粒子到达尸点时速度V的大小和方向;

(3)磁场的磁感应强度大小B。

磁场

1.[来源:2021年江西省重点中学协作体高考物理第一次联考试卷(2月份)]

如图所示，半圆光滑绝缘轨道册固定在竖直平面内，。为其圆心，M、〃与。高度相同，匀强

磁场方向与轨道平面垂直.现将一个带正电的小球自"点由静止释放，它将沿轨道在机〃间

做往复运动.下列说法中正确的是()

xxnxx

AA•jN

X\xXZX

B

XxxX

A.小球在〃点和〃点时均处于平衡状态

B.小球由〃到〃所用的时间大于由〃到〃所用的时间

C小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小均相等

D.小球每次经过轨道最低点时所受合外力大小均相等

【答案】D

【解析】

【分析】

带电小球在M、N间往复运动的过程中，洛伦兹力不做功，只有重力做功，小球的机械能守

恒，由此根据平衡状态的概念、牛顿第二定律等分析解答。

把握带电小球的受力分析和运动状态分析是解题的关键。

【解答】

A.小球在M点和N点时受重力作用，不会处于平衡状态，故A错误；

B.由于小球从M到N和由N到M的平均速率相同，所以小球由M到N所用的时间等于由N

到M所用的时间，故B错误；

CD.由于洛伦兹力不做功，小球每次通过最低点的速度大小相等，根据牛顿第二定律，以=m=

小球每次经过轨道最低点时所受合外力大小均相等;而小球从M到N通过最低点时,FN+f洛-

mg=m《，小球从N到M通过最低点时，FN-f.-mg=m^所以小球每次经过轨道最

低点时对轨道的压力大小不相等，故C错误，D正确。

故选D。

2.［来源:2021年湖北省宜昌市高考物理模拟试卷（2月份）］如图所示，尔B、C三根通电长直

导线均水平固定，导线通入的恒定电流大小相等，方向如图，其中从8垂直纸面且关于。对

称，则导线。所受磁场力的情况是（）

O/

0B

A.大小为零B.方向竖直向上C.方向竖直向下D.方向水平向左

【答案】A

【解析】

0B

解：根据安培定则，结合矢量的合成法则，可知，AB水平固定导线在C处的合磁场方向，正

好与导线C电流方向相同，根据左手定则知：导线C所受的磁场力为零，故A正确，BCD错误。

故选：Ao

根据安培定则，结合矢量的合成法则，确定AB在水平固定导线在C处的合磁场，再根据安培

力产生条件，即可求解。

考查安培定则与矢量的合成法则内容，掌握安培力产生条件，理解左手定则的作用。

3.［来源:2021年广东省韶关市高考物理一模试卷］如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5

号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示

形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接

触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动

机”，下列说法正确的是张平平（）

甲

A.从上往下看，该“简易电动机”逆时针旋转

B.电池的输出功率等于线框转动的机械功率

C.线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系

D.“简易电动机”由静止到转动起来的过程中，线框中的电流减小

【答案】D

【解析】

解：A.线框的,上下两条边受到安培力的作用而发生转动的，根据左手定则可以判断从上往下

看，线框将做顺时针转动，故A错误，

B.电池输出的电动率一部分用来用于线框的发热功率，一部分提供线框转动的机械功率，所

以电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率，故B错误；

C.线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系，故C错误；

D.稳定时，因导线切割磁感应线，产生的感应电动势与电源相反，则线框中电流比刚开始转

动时的小，故D正确；

故选：D。

线圈转动是因为通电导线在磁场内受到安培力作用，只有一端接触也可以转动，改变磁极方

向转动方向也改变；由于有内能产生，所以总功率大于机械功率；感应电流阻碍原来电流的

大小。

本题考查了安培力。注意点：这个小实验线框的转动原理不是电磁感应而是电流在磁场中安

培力作用。

4.［来源:2021年广东省河源市源城区高考物理模拟试卷（2月份）］中国的特高压直流输电网已

达到世界先进水平，向家坝-上海特高压直流输电工程，是世界上同类工程中容量最大、距离

最远、技术最先进的。图甲所示为输电塔，图乙为其局部放大图，两根在同一水平面内且相

互平行的长直导线4和5分别通有方向相同的电流人和右，且A〉/2。&、b、c三点连线与两

根导线等高并垂直，，点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等。不考虑地磁场

的影响。下列说法中正确的是（）

甲Z

A.a点和。点处的磁感应强度方向相同

B.力点处的磁感应强度方向竖直向下

C.导线5对4的安培力大于导线力对6的安培力

D.导线夕和/之间因安培力的作用而相互吸引

【答案】D

【解析】

解：A、由右手定则可知导线A在其左侧的磁场向下，在其右侧产生的磁场向上；导线B在其

左侧的磁场向下，在其右侧产生的磁场向上，因此a点磁场向下，b点磁场向上，故A错误;

B、由题知I1>Iz，则导线A在b点产生的磁感应强度比导线B在b点产生的磁感应强度大,

导线A在b点的磁场水平向左，导线B在b点水平向右，因此b点磁场水平向左，故B错误；

C、B对A的安培力与导线A对B的安培力是一对相互作用力大小相等、方向相反,故C错误；

D、A和B导线电流方向相同，同向电流导线相互吸引，则导线AB相互吸引，故D正确。

故选：D。

由右手定则和磁感应强度的叠加求解；根据力的作用的相互性判断；根据同向电流导线相互

吸引判断。

本题以中国的特高压直流输电网已达到世界先进水平为情景载体，考查了右手定则、磁感应

强度的叠加、安培力等基础知识，要求学生对这部分知识要深刻理解，强化记忆，勤加练习。

5.［来源:2021陕西省宝鸡市模拟题］如图所示，a、氏c为水平面内的三点，其连线构成一个等

边三角形，两根长直导线竖直放置且过a、5两点，两导线中分别通有方向相反的电流"和叫。

已知通电直导线产生磁场的磁感应强度可用公式B=〃表示，公式中的A是常数、/是导线中

r

电流强度、T是该点到直导线的距离。若两根长导线在。点产生的磁场的磁感应强度方向沿图

中虚线由c点指向a点，则电流k/2值为

...........■©/>

A.1:2B.1：V3C.2:1D.V3:1

【答案】A

【解析】

首先根据安培定则得到a、b导线在c处的磁感应强度方向，然后根据矢量合成的原则，构建

矢量三角形，根据边长之比等于磁感应强度大小之比，结合题意知磁感应强度之比等于电流

之比。

【解答】

a导线在c处产生的磁场垂直ac斜向右，b导线在c处产生的磁场垂直be斜向左，合磁感应

强度为ca方向，

根据矢量平移叠加原则，如下图：

有就+cd=ed，

根据几何关系，人为直角，4=3。。，则有加3。。=意

根据题给条件，a、b导线在c处的磁感应强度的大小与电流成正比，所以?故A正确,

»22

BCD错误。

故选A。

6.［来源:2021年湖北省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷］一长为/的直导线置于磁感

应强度大小为6的匀强磁场中，导线中的电流为九下列说法正确的是（）

A.通电直导线受到安培力的大小为3

B.无论通电直线导如何放置，它都将受到安培力

C.通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面

D.安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功

【答案】C

【解析】解：A、只有当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线受到安培力的大小才为IBL,

故A错误；

B、当通电导线与磁场平行时，它不受安培力，故B错误；

C、通电直导线所受安培力的方向既垂直于磁感应强度方向又垂直于电流方向，即垂直于磁感

应强度方向和电流方向构成的平面，故C正确；

D、安培力是截流子受到的洛伦兹力的宏观表现，安培力对通电导线也能做功，故D错误。

故选：Co

只有当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线受到安培力的大小才为IBL；当通电导线与磁场

平行时，它不受安培力；通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构

成的平面；安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，安培力对通电导线也能做功。据此

分析。

解答本题的关键是理解安培力公式，知道公式中各物理量的大小及方向关系；同时要注意安

培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，安培力对通电导线能做功。

7.［来源:2021湖北省模拟题］如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负

极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正

对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B=0.1T,玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m,

电源的电动势为E=3V,内阻r=0,2。，限流电阻用）=4.8。，玻璃皿中两电极间液体的等

效电阻为R=0.5。，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为2匕则（）

A.由上往下看，液体做顺时针旋转

B.液体所受的安培力大小为1x10~3N

C.闭合开关后，液体热功率为0.081W

D.闭合开关10s,液体具有的动能是4.5/

【答案】B

【解析】

本题主要考查安培力、闭合电路欧姆定律及电路的功率关系，熟悉电路的结构及左手定则是

解题的关键，难度一般。

在电源外部，电流由正极流向负极；由左手定理可以判断出导电液体的安培力方向，从而判

断液体旋转方向；根据闭合电路欧姆定律求电流值，根据安培力计算公式计算安培力大小，

根据焦耳定律计算热功率，根据功能关系计算液体获得的动能。

【解答】

A.由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形的电极接电源的正极，在

电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；玻璃皿所在处的磁场竖直向上，

由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A

错误；

B.电压表的示数为2V,则根据闭合电路欧姆定律有：E=U+IRo+Ir,所以电路中的电

流I=E^=J*A=0.2A,液体所受的安培力大小：F=BIL=BIa=0.1x0.2x

K（）十r勺十u/

0.05N=1x10-3N,故B正确；

C.玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.5Q,则液体热功率为：P热=I2R=0.22X

0.5W=0.02W,故C错误；

D.10s末液体的动能等于安培力对液体做的功，通过玻璃皿的电流的功率：P=UI=2x

0.2W=0.4W,所以闭合开关10s,液体具有的动能：

Ek=W领-=（P-RgJ-I=（0.4—0.02）x10J=3-8.7,故D错误。

故选B。

8」来源:2021年上海市杨浦区高考物理一模试卷］如图，a、。是通电螺线管轴线上的两点，b、

〃是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，其中（）

A.a点磁感应强度最大B.b、d两点磁感应强度相同

C.b、。两点磁感应强度方向相同D.a、。两点磁感应强度方向相反

【答案】B

【解析】

解：由安培定则可知，通电螺线管左侧为S极，右侧为N极，磁感线在通电螺线管外部从N

极出发回到S极，在通电螺线管内部由S极回到N极；

AB、a点在螺线管端面处，c点在螺线管内部，b、d点在螺线管中部，此时c点处磁感线最密

集，故c点处磁感应强度最大，b、d关于轴线对称，磁感应强度大小相等，方向相同，故A

错误，B正确；

CD、c点位于通电螺线管内部，此时磁感线方向由S极到N极，故此时c点磁感应强度方向

向右，b在通电螺线管外部，此时磁感线从N极出发回到S极，故b点磁感应强度方向向左，

a点在S极附近，此时a点的磁感应强度方向向右，故a、c两点磁感应强度方向相同，b、c

两点磁感应强度方向相反，故CD错误；

故选：Bo

由安培定则分析出通电螺线管周围磁场的方向，以及磁感应强度与磁感线的关系进行分析。

本题主要考查了安培定则和通电螺线管周围磁场方向和大小的问题，解题关键在于磁感线在

通电螺线管外部从N极出发回到S极，在通电螺线管内部由S极回到N极。

9.［来源:2021年上海市奉贤区高考物理一模试卷］如图所示，两个匀强磁场的磁感应强度/和

以大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。可以使环中产生顺时针方向

的感应电流的措施及整个环受到的安培力的方向分别是（）

人向下平移，平行于纸面向上B.向下平移，因抵消无方向

C.向上平移，平行于纸面向下D.向上平移，因抵消无方向

【答案】A

【解析】

解：AB、环向下平移，磁通量向外增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场垂直纸面向里，

所以感应电流顺时针，由于感应电流的作用效果是阻碍导体的相对运动，所以受到的安培力

平行于纸面向上，故A正确，B错误；

CD、环向上平移，磁通量向里增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场垂直纸面向外，所

以感应电流逆时针，故C错误、D错误；

故选：Ao

根据楞次定律判断感应电流的方向，感应电流的效果是阻碍导体的相对运动，从而求解。

本题考查了楞次定律、左手定则，需对基本定律熟练应用，难度不大。

10.［来源:2021年上海市虹口区高考物理一模试卷］在“用ZVS研究通电螺线管的磁感应强度”

实验中，探管从螺线管的一端到另一端，以螺线管中央为坐标原点，测得磁感应强度8随位

置x的变化图象可能是（）

o

【答案】D

【解析】解：通电螺线管内部的磁场可近似认为是匀强磁场，由于内部磁感线比管口密，磁

感应强度B较大，磁感应强度的大小关于。点对称，根据安培定则判断内部磁场方向沿x轴

负方向，磁感应强度为负值，故D正确，ACD错误。

故选：Do

通电螺线管内部的磁场可近似认为是匀强磁场，磁感应强度比螺线管管口处磁感应强度大。

要明确通电螺线管内部的磁感应强度与电流有关，电流增大，磁感应强度增大。要了解通电

螺线管内部的磁场可近似认为是匀强磁场，根据磁感线的疏密判断B的大小。

11.［来源:2021年湖北省龙泉中学、宜昌一中高考物理联考试卷（2月份）］如图所示为一种改

进后的回旋加速器示意图，在两，形盒左边的缝隙间放置一对中心开有小孔仄6的平行金属

板必M每当带正电的粒子从a孔进入时，立即在两板间加上恒定电压，粒子经加速后从6

孔射出时，立即撤去电压.粒子进入〃形盒中的匀强磁场后做匀速圆周运动.己知〃形盒的

缝隙间无磁场，不考虑相对论效应，则下列说法不正确的是

A.磁场方向垂直纸面向外B.粒子运动的周期不断变大

C.粒子每运动一周直径的增加量越来越小D.增大板间电压，粒子最终获得的最大动

能变大

【答案】ABD

【解析】

解决本题的关键知道该回旋加速器的原理，知道粒子每转一圈，加速一次,且都在AC间加速，

加速的电场不需改变。

【解答】

A.粒子从b孔进入磁场后受到的洛伦兹力向右，由左手定则判断可知，D形盒中的磁场方向垂

直纸面向里，故A错误；

B.根据洛仑磁力提供向心力得qvB=m=,粒子运动的周期T=华=智，粒子运动的周期不

变，故B错误；

C.粒子第n次加速后，根据动能定理可得：nqU=1mv2,解得v=吃,粒子在磁场中运

27m

动的半径r=*,粒子每运动一周直径的增加量Ad号署（诉随转

动周数的增加，粒子每运动一周直径的增加量越来越小，故c正确；

D.当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据「=荒，可知最大动能Ek=^（式中R为D

形盒的半径），由此可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关，所以增大两板间电压，粒子

最终获得的最大动能不变，故D错误；

故选ABDo

12,［来源:2021年陕西省西安市高考物理猜想试卷（全国H卷）］如图所示，圆形区域内以直线

"为分界线，上半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.下半圆内有垂直纸

面向外的匀强磁场，磁感应强度大小未知，圆的半径为R.在磁场左侧有一粒子水平加速器，质

量为处电量大小为g的粒子在极板"右侧附近，由静止释放，在电场力的作用下加速，以一

定的速度沿直线切射入磁场，直线切与直径相距离为0.6R.粒子在相上方磁场中偏转后,

恰能垂直直径形进入下面的磁场，之后在居下方磁场中偏转后恰好从。点进入四上方的磁

场。带电粒子的重力不计。贝式）

A,带电粒子带负电B.加速电场的电压为随空

25m

C.粒子进入"下方磁场时的运动半径为0.1RD.四下方磁场的磁感应强度为上方磁

场的3倍

【答案】AC

【解析】

解：画出带电粒子在上下方做匀速圆周运动的轨迹，根据几何关系可得：

FD=JR2-(0.6R)2=0.8R,

而CF=H=0.6R,由几何关系和题意，分别求出上下方的轨迹半径为：

%=0.6Rr2=0.1R

A、根据粒子的偏转方向和左手定则知道，粒子是带负电，故A正确；

B、由于粒子在AB上方做匀速圆周运动的半径％=0.6R,由洛仑兹力提供向心力:Bqv=mg

从而进入磁场的速度v=嘤，而该速度是在加速电场中从静止开始加速获得，由动能定理

5m

Uq=[mv2从而求得加速电压为：u=塔空，故B错误；

250m

C、由上述计算可知，粒子在AB下方做匀速圆周运动的半径为：r2=0.1R,故C正确；

D、由洛仑兹力提供向心力：Bqv=m♦可求得：B=手

由于==6「2,所以B上二：B下，即AB下方磁场的磁感应强度为上方磁场的6倍，故D错误。

故选：ACo

带电粒子经电场加速后进入方向相反的匀强磁场中偏转两次后恰又从00点进入AB上方，由

几何关系分别能求出带电粒子在AB上下做匀速圆周运动的半径，由洛仑兹力提供向心力就能

求出上下磁感应强度的大小关系。

木题是带电粒子在电场和磁场中交替运动的综合，要注意的是：①洛仑兹力提供向心力，可

求得半径公式，应用半径公式从而能得到加速电场的电压，②带电粒子在方向相反的两匀强

磁场中向相反方向偏转时，这些是在圆形磁场区域内完成的，由几何关系能求出带电粒子在

两场区的轨道半径。

13.［来源:2021年安徽省合肥市高考物理一模试卷］如图所示，电荷量相等的三个离子a、b、c,

其质量=它们分别以%、%、%的速率进入速度选择器，且%V%=%。有

一个离子打到极板上，另两个离子从速度选择器射出，进入匀强磁场/，离子间的相互作用

和重力均不计，下列说法正确的是

B.上极板比下极板的电势低

C.射出的粒子中到达①的离子运动时间较短D.射出的粒子中到达/的离子动能较

大

【答案】CD

【解析】

在速度选择器中，粒子受到的电场力和洛伦兹力相等，有qE=qvB,只有速度满足一定值的

粒子才能通过速度选择器；进入磁场B2后，由R=蔡、t=焉比较离子的运动半径和运动时

间，根据Ek=［mv?比较动能。

解决本题的关键知道只有速度满足一定的值，才能通过速度选择器，由速度选择器出来进入

磁场B2的离子速度相同，根据R=而比较偏转半径关系。

【解答】

A、离子在速度选择器中做直线运动时，qE=qvB1,贝W=£,与离子比荷无关，因只有一个

离子打到极板上，一定是a离子打到极板上，但不一定打到上极板，故A错误；

B、由于离子的带电性质未知，不能确定上极板和下极板的电势高低，故B错误;

C、离子在磁场Bz中做圆周运动，由qvB=m、得，R=器，运动时间t=：T—晨，由于速

率相等，q也相等，可知质量小的离子半径小，运动时间也短，所以到达Ai的离子运动时间

较短，故C正确；

D、离子的动能Ek=1mv2,从速度选择器射出的两个离子速率相等，则质量大的离子半径大，

动能也较大，故到达A2的离子动能较大，故D正确。

故选CD。

14.［来源:2021年河南郑州市高考物理猜想试卷（全国I卷）］如图所示，匀强磁场分布在半径

为目的:圆形区域加W内，P、0点为圆弧形边界脉上的两个三等分点。现有三个比荷相同的

带电粒子以相同的速率正对着边界W垂直射入磁场（不计粒子重力及粒子间的相互作用），其

中粒子1从好点正对圆心0射入，恰从〃点射出，粒子2从尸点射入，粒子3从。点射入。

已知粒子2与粒子1电性相同，粒子3与粒子1电性相反，则下列说法正确的是（）

A.粒子2一定从〃点射出磁场

B.粒子3一定从0、材两点之间的某点射出磁场

C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1：3

D.粒子2与粒子3在磁场中运动轨迹的弧长之比为L2

【答案】AD

【解析】

带电粒子在磁场中的运动问题，关键是根据洛伦兹力提供向心力，画出轨迹图，并结合几何

关系求解。

本题是带电粒子在磁场中运动的磁聚焦模型，关键是画出轨迹图，根据几何关系分析即可。

【解答】

().

A.如图所示为粒子1和2、3的轨迹，粒子1从M点止对圆心入射，恰从N射出，根据儿何

知识可确定圆心01，运动轨迹圆的半径为R,比荷相同的带电粒子以相同的速率射入磁场，

粒子运动半径相同，粒子2从P正对边界0N射入，根据洛伦兹力指向圆心圆心，圆心。2应

在点的上方处，连接、为菱形，大小为所以粒子

PROzP，OP02NO2PONOzNR,2—

定从N点射出磁场，该情境可以理解为磁聚焦模型，轨迹圆的半径与磁场边界圆半径相同时，

以垂直磁场边界圆的某直径射入的粒子最终从同一点射出磁场，故A正确；

B.粒子3如果与粒子1电性相同，由此汇聚特点可知，粒子3应该也打到N点，但粒子3电

性与粒子1相反，由几何知识可知粒子3刚好从0点射出，故B错误；

C.由轨迹图可知，粒子1对应圆心角为90。,粒子2对应圆心角为30。,粒子3对应圆心角为60。,

粒子比荷相同，粒子运动周期相同，粒子运动时间与圆心角成正比，粒子1与粒子2在磁场

中运动的时间之比为3：