磁场.2014、1、20

十年高考分类汇编专题14磁场（2）——电磁综合压轴大题（2011-2020）1.（2020天津）多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A 处飘出的离子初速度不计，经电压为U 的匀强电场加速后射入质量分析器。

质量分析器由两个反射区和长为l 的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。

离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B 上被探测到，可测得离子从A 到B 的总飞行时间。

设实验所用离子的电荷量均为q ，不计离子重力。

（1）求质量为m 的离子第一次通过漂移管所用的时间1T ；（2）反射区加上电场，电场强度大小为E ，求离子能进入反射区的最大距离x ；（3）已知质量为0m 的离子总飞行时间为0t ，待测离子的总飞行时间为1t ，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量1m 。

【考点】：带电粒子在电场中的加速、复杂过程的运动分析【答案】（1）212ml T qU =；（2）U x E =；（3）21100t m m t ⎛⎫= ⎪⎝⎭【解析】（1）设离子经加速电场加速后的速度大小为v ，有212qU mv =① 离子在漂移管中做匀速直线运动，则1lT v=② 联立①②式，得1T =③ （2）根据动能定理，有0qU qEx -= ④得Ux E=⑤ （3）离子在加速电场中运动和反射区电场中每次单向运动均为匀变速直线运动，平均速度大小均相等，设其为v ，有2vv =⑥ 通过⑤式可知，离子在反射区的电场中运动路程是与离子本身无关的，所以不同离子在电场区运动的总路程相等，设为1L ，在无场区的总路程设为2L ，根据题目条件可知，离子在无场区速度大小恒为v ，设离子的总飞行时间为t 总。

磁场综合题1、（2013大纲理综）（20分）如图所示，虚线OL 与y 轴的夹角为θ＝60°，在此角范围内有垂直于xOy 平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B 。

一质量为m 、电荷量为q （q ＞0）的粒子从左侧平行于x 轴射入磁场，入射点为M 。

粒子在磁场中运动的轨道半径为R 。

粒子离开磁场后的运动轨迹与x 轴交于P 点（图中未画出），且OD ＝R 。

不计重力。

求M 点到O 点的距离和粒子在磁场中运动的时间。

2、（2013北京理综）（16分）如图所示，两平行金属板间距为d ，电势差为U ，板间电场 可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B 的匀强磁场。

带电量为+q 、质量为m 的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。

忽略重力的影响，求： ⑴匀强电场场强E 的大小；⑵粒子从电场射出时速度ν的大小；⑶粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R 。

3、（2013天津理综）(18分）一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O。

筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，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，粒子与圈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，在不计重力的情况下，求：（1）M、N间电场强度E的大小；（2）圆筒的半径R；（3）保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移2d/3，粒子仍从M板边缘的P处由静止释放粒子自进入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n。

4、（2013山东理综）（18分）如图所示，在坐标系xOy的第一、第三象限内存有相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。

一带电量为+q、质量为m的粒子，自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场。

第二章电与磁第一节磁场的基本概念与物理量[2001]磁场的根本原因是____。

A．材料的性质B．磁性材料C．电流D．电压[2002] 以下说法中不正确的是____。

A．电流的周围存在磁场B．电流一定是被磁场包围的C．电与磁不可分割D．电与磁毫无关系，电流须在闭合电路才能产生，而磁力线在空间就能形成闭合回线[2003]磁场强度的大小是衡量单位磁路长度的______的一个物理量。

A．磁通 B．磁感应强度 C．电动势 D．磁动势[2004]磁力线是______曲线，永磁铁的外部磁力线从______。

A．闭合/S极到N极 B．开放/S极到N极C．闭合/N极到S极 D．开放/N极到S极[2005]磁力线用来形象地描述磁铁周围磁场的分布情况，下列说法错误的是______。

A．每一根磁力线都是闭合的曲线B．任两根磁力线都不能交叉C．磁力线的长短反映了磁场的强弱D．任一根磁力线上的任一点的切线方向即为该点的磁场方向[2006]关于磁场和磁力线的描述，下面说法错误的是______。

A．磁铁的周围存在磁场B．磁力线总是从磁铁的北极出发，经外部空间回到南极；而在磁铁的内部，则由南极到北极C．在距磁铁很远处，其磁力线可能会交叉D．环型磁铁的周围空间不会有其产生的磁场[2007]下列说法，正确的是______。

A．磁力线是闭和曲线，磁路也是闭和路径B．磁力线不一定是闭和曲线，磁路也不一定是闭和路径C．磁力线不一定是闭和曲线，磁路一定是闭和路径D．磁力线是闭和曲线，磁路不一定是闭和路径[2008]能定量地反映磁场中某点的磁场强弱的物理量是______。

A．磁通密度 B．磁力线 C．磁通 D．电磁力[2009]磁通的国际制单位是______。

A．高斯 B．麦克斯韦 C．特斯拉 D．韦伯[2010]磁感应强度的国际制单位是______。

A．高斯 B．麦克斯韦 C．特斯拉 D．韦伯[2011]磁感应强度是表示磁场内某点的______强弱和方向的物理量。

考点6 地磁场地磁场（选修3—1第三章:磁场的第一节磁现象和磁场)★★★○○1、地磁场：地球是一个大磁体，因为在地球表面的小磁针都有一定的指南北的性质。

2、地理的北极附近是地磁的南极（S极）,地理的南极附近是地磁的北极（N极)，如下图所示。

3、地磁的两极与地球上地理的两极并不重合,而是有一定的偏角，这个偏角叫做磁偏角，是我国科学家沈括最早发现并记录在他的著作《梦溪笔谈》里。

地磁的两极与地球上地理的两极并不重合，地磁的方向是东南至西北方向，与地理的子午线的夹角就是磁偏角；各地的磁偏角有所不同，一般都在3°~5°左右.1、如图所示，中国古代的四大发明之一“司南"在地磁场的作用下具有指向性．下列关于司南的说法正确的是(）A．司南是用金属铜制成的勺子,放在刻有方位的磁盘上,当它静止时，勺柄指南B．司南是用金属铜制成的勺子，放在刻有方位的磁盘上，当它静止时，勺柄指北C．司南是用天然磁石制成的勺子，放在刻有方位的铜盘上，当它静止时,勺柄指南D．司南是用天然磁石制成的勺子，放在刻有方位的铜盘上，当它静止时，勺柄指北【答案】C【精细解读】由于“司南”在地磁场的作用下具有指向性，故“司南”是一个磁体，不可能用铜制作,选项AB错误;当它静止时，勺柄指的是南方，故选项C正确，D错误。

1、（福建省惠安惠南中学2017—2018学年高二10月月考）下列关于地磁场的描述中不正确的是：（）A. 指南针总是指向南北，是因为受到地磁场的作用B. 观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合C。

赤道上空的磁感线由北指南D。

地球南、北极的相当地磁场的北极和南极【答案】C2、（多选）地球具有磁场,宇宙中的许多天体也有磁场，围绕此话题的下列说法中正确的是：（）A。

地球上的潮汐现象与地磁场有关B。

太阳表面的黑子、耀斑和太阳风与太阳磁场有关C. 通过观察月球磁场和月岩磁性推断，月球内部全部是液态物质D. 对火星观察显示，指南针不能在火星上工作【答案】BD【精细解读】地球上的潮汐现象与太阳、月亮相对于地球的位置有关，与地球的磁场无关,故A错误；3、一个地质工作者在野外进行地质考察时，发现在某一山脚附近随身携带的指南针指向发生异常，他经过改换位置，指南针仍然出现异常，由此他断定该山峰处存在铁矿藏．你认为他是根据什么下的结论？【答案】见解析；【精细解读】铁矿石中的磁铁矿(主要成分Fe3O4）具有磁性，而该山附近指南针指向异常，说明磁场发生了异常,这一异常很可能是由磁铁矿引起的，由此可判定附近有铁矿藏.每道试题20分，总计100分1、（河北省定州中学2017届高三下学期开学考试)地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，它们之间存在磁偏角，首先观测到磁偏角的是A. 意大利航海家哥伦布B. 葡萄牙航海家麦哲伦C。

考查点3磁场考纲条目考纲解读——通电导线周围存在磁场.2.磁作用的本质——磁场间的相互作用.·题型示例1·下列选项中跟磁现象无关的是()A.指南针始终指向南北两个方向B.电流能使磁针发生偏转C.铁钉被磁铁吸住D.点电荷在匀强电场中的运动【试题分析】A、B、C选项均属于现实中的磁现象，D选项与磁场无关，不属于磁现象.【正确答案】D·变式训练1·关于磁场，下列说法正确的是()A.磁场和电场不一样，磁场是人们假想的物质B.无论在何处，小磁针的指向就是磁场的方向C.地球是一个大磁体，地磁场的N极在地理的北极附近D.磁极与磁极、磁极与电流之间的相互作用是通过磁场发生的考点2磁感应强度（c）考纲解读理量，在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B表示，即B＝FIL，在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T，1 T＝1NA·m.2.磁感应强度的方向——把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，也为该点的磁感线的切线方向.·题型示例2·磁感应强度是一个矢量.磁场中某点磁感应强度的方向是()A.正电荷在该点所受力方向B.沿磁感线由N极指向S极C.小磁针N极或S极在该点的受力方向D.在该点的小磁针静止时N极所指方向【试题分析】在电场中，正电荷在某点所受力方向，即为电场强度的方向，故A错误；磁体的外部磁感线由N极指向S，内部磁感线由S极到N极，正好构成闭合曲线.而磁感线的某点的切线方向为磁感应强度的方向，故B错误；小磁针N极在该点的受力方向，即为磁感应强度的方向，故C错误；在该点的小磁针静止时N极所指方向为磁感应强度的方向，故D正确，故选D.【正确答案】D·变式训练2·面积是0.50 m2的导线环放在某一匀强磁场中，环面与磁场方向垂直.已知穿过导线环的磁通量是2.0×10－2 Wb，则该磁场的磁感应强度B的大小等于()A.1.0×10－2 TB.2.0×10－2 TC.3.0×10－2 TD.4.0×10－2 T考点3 几种常见的磁场（b ） 考纲解读——如图所示(a)磁感线分布 (b)安培定则直线电流的磁感线分布(a)磁感线分布 (b)右手螺旋定则环形电流的磁感线分布通电螺线管周围的磁场分布2.安培定则、右手螺旋定则及应用——直线电流安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向；环形电流右手螺旋定则：右手握住导线，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，则大拇指所指的方向即为N 极方向.3.匀强磁场概念及磁感线分布特点——磁感应强度、方向处处相同的磁场为匀强磁场.匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线.4.磁通量定义式、单位及计算——用Φ表示磁通量.则Φ＝BS ，在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，单位是Wb.1 Wb ＝1 T·m 2.从Φ＝BS 可以得出B ＝ΦS.这表示磁感应强度等于单位面积的磁通量.·题型示例3· 如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧.闭合电路后，不计其他磁场的影响，小磁针静止时的指向是( )A.N 极指向螺线管B.S 极指向螺线管C.N 极垂直于纸面向里D.S极垂直纸面向里【试题分析】由电流方向及右手螺旋定则可判定螺线管右侧为N极，左侧为S极，因为小磁针静止时N极所指的方向就是磁场的方向；螺线管外面的磁场方向是从N极到S 极，故左边小磁针静止时的指向是N极指向螺线管.【正确答案】A·变式训练3·如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框ABCD，线框平面与指导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A.逐渐增大B.逐渐减小C.保持不变D.不能确定考点4通电导线在磁场中受到的力（c）考纲解读.2.左手定则及安培力方向的判断——左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.3.安培力公式F＝BIL的适用条件及应用——适用条件：B与F的方向、I的方向两两相互垂直.如果空间存在几个磁场，空间的合磁场就是这几个磁场叠加而成的，其叠加满足矢量运算法则.·题型示例4·根据图示可判断安培力的方向为()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向左D.水平向右【试题分析】根据左手定则，可知安培力方向竖直向下，故选B.【正确答案】B·变式训练4·如图所示，导线在磁场中受到的安培力竖直向上.则电流的方向为()A.垂直纸面向里B.垂直纸面向外C.与磁感应强度方向平行D.无法判断考点5运动电荷在磁场中受到的力（c）考纲解读——只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为零，当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F＝0.2.决定洛伦兹力方向的因素——决定洛伦兹力方向的有电荷正负和磁场的方向.3.用左手定则判断洛伦兹力的方向——伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向.·题型示例5·关于洛伦兹力，下列说法中正确的是()A.带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用B.若带电粒子经过磁场中某点时所受的洛伦兹力为零，则该点的磁感应强度一定为零C.当运动电荷的速度方向与磁场平行时，电荷不受洛伦兹力D.当运动电荷的速度方向与磁场垂直时，电荷不受洛伦兹力【试题分析】当粒子平行磁场方向在磁场中运动时，粒子不受磁场力作用，选项C对.【正确答案】C·变式训练5·如图所示，带电粒子垂直进入匀强磁场.下列判断正确的是()A.粒子向左偏转B.粒子向右偏转C.粒子垂直纸面向里偏转D.粒子垂直纸面向外偏转考点专练1.以下物体放在磁场中会受到磁场力作用的是()A.一段导体B.一段通电导体C.矩形线圈D.静止的带电体2.一小磁针放置在某磁场(未标出方向)中，静止时的指向如图所示.下列分析正确的是()第2题图A.N极指向该点磁场方向B.S极指向该点磁场方向C.该磁场是匀强磁场D.a点的磁场方向水平向右3.如图所示，在同一平面内，同心的两个导体圆环中通以同向电流时()A.两环都有向内收缩的趋势B.两环都有向内扩张的趋势C.内环有收缩趋势，外环有扩张趋势D.内环有扩张趋势，外环有收缩趋势第3题图第4题图4.如图所示，通电导线MN在纸面内从实线位置绕其一端转至虚线位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是()A.变小B.不变C.变大D.不能确定5.(2014年浙江学业考)下面四幅图中，前两幅表示通电直导线所受安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系；后两幅表示运动电荷所受洛伦兹力F、磁感应强度B和电荷速度v三者方向之间的关系.其中正确的是()A B C D6.如图所示，正方形线圈abcd的一半处于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直.在线圈以ab为轴转动90°的过程中，穿过线圈的磁通量大小()A.一直减小B.先增大后减小C.先减小后增大D.先不变后减小第6题图第7题图7.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a，b，c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图.若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法错误的是()A.三个粒子都带正电荷B.c粒子速率最小C.c粒子在磁场中运动时间最短D.它们做圆周运动的周期8.关于磁感应强度，下列说法正确的是()A.由B＝FIL可知，B与F成正比，与IL成反比B.由B＝FIL可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场C.通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D.磁感应强度的方向与该处电流的受力方向垂直第9题图9.如图所示，在通电螺线管的管口、管内中央、外部中央的a、b、c三处放置三枚可以自由转动的小磁针，静止时N极的指向()A.都向右B.a向左，b、c向右C.a、c向右，b向左D.a、b向右，c向左10.在匀强磁场中某处P放一根长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的磁场力的最大值为F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中搬走，则P处的磁感应强度()A.零B.10 T，方向竖直向上C.0.1 T，方向竖直向下D.10 T，方向无法确定11.(2014年浙江学业考)如图所示，甲、乙是分别用“阴极射线管”和“洛伦兹力演示仪”实验时的两幅图片.忽略地磁场的影响，下列说法正确的是()甲乙第11题图A.甲图中的电子束径迹是抛物线B.乙图中的电子束径迹是圆形C.甲图中的电子只受电场力作用D.乙图中的电子受到洛伦兹力是恒力12.(2014年浙江学业考)如图所示，两水平放置的光滑、长直金属导轨MN、PQ处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，两导轨间距为L，导轨左端M、P连接电阻R.金属杆ab在水平恒力F的作用下沿导轨自静止开始向右运动，不计金属导轨和金属杆的电阻，且接触良好.当金属杆ab做匀速直线运动时，下列判断正确的是()第12题图A.所受安培力方向向右B.金属杆ab的速度v＝FRB2L2C.回路中电流的大小为I＝BL FD.回路电流方向为M→P→b→a→M冲A演练1.(2015年浙江学业考)如图所示，一根质量为m，长度为L的金属细杆MN置于绝缘水平桌面上，并处在与其垂直的水平匀强磁场中。

磁铁在磁场中的受力George-Gate 2014-11-241. 磁偶极矩的受力为了简单起见，我们先讨论一个磁偶极矩在磁场中的受力。

根据电动力学，一个磁偶极子在磁场中的势能为：U =−m ∙B其中，m 为磁偶极子的磁矩，B 为磁感应强度。

所以磁偶极子在磁场中的受力为：F =−∇U =∇(m ∙B )=m ×(∇×B )+(m ∙∇)B(1.1)另外，因为U 与m,B 的夹角有关，所以磁偶极子还会受到垂直于两者所在平面的力矩：ℳθ=−∂U ðθ=∂ðθ(mB cos θ)=−mB sin θ (1.2)这说明，θ趋向于变为零。

因此，(2)式也可以写成：M =m ×B(1.3)(1.1)式说明，在均匀磁场中，磁矩受到的由磁场给的合力为零。

这个其实很好理解。

如图1，考虑一个处在均匀磁场中的垂直于磁场的平面闭合电流。

此闭合电流的磁矩为m =IS ，而根据安培力公式，该闭合电流受到的力为：F =∮Idl ×B =I (∮dl)×B =02. 磁铁的受力一个磁铁可以看成由很多小磁矩组成，磁铁在磁场中的总势能为所有这些小磁矩的势能之和。

如图2，假设有一块可以看作刚体的磁铁，在磁铁上任取一个相对磁铁固定的参考点A 。

磁铁的磁矩密度（或者说磁化强度）为M (x )，其中x 表示磁铁上某一点相对于参考点A 的位矢。

这里假设外磁场较弱，磁铁的磁化强度不随外磁场的变化而改变。

11实际上这里是假设了磁铁中某一点的磁化强度只与该点相对于A 点的位置有关，而不会因为磁铁的整体移动、转动或者其它外界环境因素的变化而发生改变。

O图2磁铁在磁场中的总势能为：U(r A)=−∫M(x)∙B(r A+x)d3xV(2.1)其中V表示使x取遍整个磁铁。

1) 如果磁铁的尺寸远小于磁场变化的尺度，则B(r A+x)≈B(r A)，(2.1)式简化为U(r A)≈−(∫M(x)d3xV)∙B(r A)=−m∙B(r A)此时，磁铁可以近似看成单个磁偶极子。

数字磁场对照总表如下：
1. 坤磁场（手机号后四位为2626）——稳定的、纯净的、充满活力的能量。

2. 离磁场（手机号后四位为7474）——充满热情、创造力、勇气以及创造力的能量。

3. 震磁场（手机号后四位为4343）——充满生机和活力的能量。

4. 巽磁场（手机号后四位为8989）——充满行动力和创造力的能量。

5. 坎磁场（手机号后四位为1515）——充满毅力和坚韧的能量。

6. 艮磁场（手机号后四位为3636）——充满决心和行动力的能量。

7. 兑磁场（手机号后四位为9898）——充满爱、情感、慈悲以及宽容的能量。

8. 乾磁场（手机号后四位为1616）——充满智慧和洞察力的能量。

9. 愤怒磁场（如14、41、67等）——让用户有更好的贵人运气，但容易缺乏主见，随波逐流。

10. 延年磁场（如19、91、78等）——有很强的奉献精神和雄心壮志，但容易计划事情导致灾难。

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初三物理磁场试题答案及解析1.奥斯特实验证明，通电导线周围存在，地球本身就是一个磁体，我们手里的小磁针水平静止时北极指向地理极（选填“南”或“北”）附近．【答案】磁场北【解析】奥斯特实验的内容：是把通电导体平行的放在小磁针的上方，发现小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场；地球本身是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫做地磁场；地磁北极在地理南极附近；地磁南极在地理北极附近。

由同名磁极相斥，异名磁极相吸可知，小磁针水平静止时北极指向地理北极．【考点】电流的磁效应；地磁场2.通电螺线管圈中的电流方向和螺线管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是（）【答案】B【解析】安培定则的内容：用右手握住螺线管，四指弯向螺线管中电流的方向，大拇指所指的方向就是螺线管的N极．在磁体的外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极；由安培定则判断，A图中螺线管的右端是N极，左端是S极，磁感线的方向错误，A选项不正确；由安培定则判断，B图中螺线管的左端是N极，右端是S极，磁感线的方向正确，B选项正确，选填B；由安培定则判断，C图中螺线管的右端是N极，左端是S极，磁感线的方向错误，C选项不正确；由安培定则判断，D图中螺线管的左端是N极，右端是S极，磁感线的方向错误，D选项不正确。

【考点】通电螺线管的磁场；磁感线及其特点．3.（2分）（2014•湖北）在图中标出通电螺线管磁感线的方向，并标出条形磁体B端的磁极极性．【答案】如图所示：【解析】电源左侧为正极，则电流由左侧流入螺线管，则由右手螺旋定则可知，通电螺线管右侧为N极，左侧为S极；在外部磁感线总是由N极指向S极，则通电螺线管及永磁体间一定为异名磁极相对；故永磁体左侧为S极，右侧为N极；磁感线由通电螺线管指向永磁体。

如图所示。

【考点】右手螺旋定则，磁感线及磁极间的相互作用4.如图为探究通电直导线周围磁场分布的实验，实验时先在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况，接下去的操作是，该操作的主要目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑在磁场力作用下动起来，说明力能，为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用代替铁屑进行实验．【答案】轻敲有机玻璃板；改变物体的运动状态；小磁针【解析】在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况，为了减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，需轻敲有机玻璃板，使铁屑在磁场力作用下动起来，说明力能改变物体的运动状态；由于放在磁场的小磁针会由于磁力作用而运动，因此为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用小磁针代替铁屑进行实验．【考点】磁现象5.如图所示，把小磁针放在桌面上，将一根直导线平行架在静止的小磁针上方，当导线中有电流通过时，小磁针就会发生偏转。

【2014高考真题】1.（2014上海）17．如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形。

则磁场（）（A）逐渐增强，方向向外（B）逐渐增强，方向向里（C）逐渐减弱，方向向外（D）逐渐减弱，方向向里2.【2014·新课标全国卷Ⅰ】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化3.【2014·新课标全国卷Ⅰ】如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd 间电压如图(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )4.【2014·江苏卷】 如图所示，一正方形线圈的匝数为n ，边长为a ，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B 均匀地增大到2B .在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( ) A.Ba 22Δt B.nBa 22Δt C.nBa 2Δt D.2nBa 2Δt【答案】B【解析】 根据法拉第电磁感应定律知E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ·S Δt，这里的S 指的是线圈在磁场中的有效面积，即S ＝a 22，故E ＝n （2B －B ）S Δt ＝nBa 22Δt，因此B 项正确． 5.【2014·山东卷】 如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M 、N 两区的过程中，导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是( )A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F N 逐渐减小6．【2014·四川卷】 如图所示，不计电阻的光滑U 形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上，H 、P 的间距很小．质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形，其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B ＝(0.4－0.2t ) T ，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则( )A ．t ＝1 s 时，金属杆中感应电流方向从C 到DB ．t ＝3 s 时，金属杆中感应电流方向从D 到CC ．t ＝1 s 时，金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 ND ．t ＝3 s 时，金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N【答案】AC【解析】 由于B ＝(0.4－0.2 t ) T ，在t ＝1 s 时穿过平面的磁通量向下并减少，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向从C 到D ，A 正确．在t ＝3 s 时穿过平面的磁通量向上并增加，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向仍然是从C 到D ，B 错误．由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ΔtS sin 30°＝0.1 V ，由闭合电路的欧姆定律得电路电流I ＝E R＝1 A ，在t ＝1 s 时，B ＝0.2 T ，方向斜向下，电流方向从C 到D ，金属杆对挡板P 的压力水平向右，大小为F P ＝BIL sin 30°＝0.1 N ，C 正确．同理，在t ＝3 s 时，金属杆对挡板H 的压力水平向左，大小为F H ＝BIL sin 30°＝0.1 N ，D 错误．7.【2014·安徽卷】 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上套一带电荷量为＋q 的小球．已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )A ．0 B.12r 2qk C ．2πr 2qk D ．πr 2qk8.【2014·全国卷】 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率( )A ．均匀增大B ．先增大，后减小C ．逐渐增大，趋于不变D ．先增大，再减小，最后不变9.【2014·广东卷】 如图8所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块( )A ．在P 和Q 中都做自由落体运动B ．在两个下落过程中的机械能都守恒C ．在P 中的下落时间比在Q 中的长D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大【答案】C【解析】 磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力，因此磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，选项A 、B 错误；磁块在塑料管中运动时，只受重力的作用，做自由落体运动，机械能守恒，磁块落至底部时，根据直线运动规律和功能关系，磁块在P 中的下落时间比在Q 中的长，落至底部时在P 中的速度比在Q 中的小，选项C 正确，选项D 错误．10.【2014·江苏卷】 如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )A ．增加线圈的匝数B ．提高交流电源的频率C ．将金属杯换为瓷杯D ．取走线圈中的铁芯11. 【2014·新课标Ⅱ卷】 半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心O ，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，方向竖直向下．在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小g .求(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小：(2)外力的功率．【答案】 (1)从C 端流向D 端 3ωBr 22R(2)32μmg ωr ＋9ω2B 2r 44R【解析】 (1)在Δt 时间内，导体棒扫过的面积为ΔS ＝12ωΔt [(2r )2－r 2]① 根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为ε＝B ΔS Δt② 根据右手定则，感应电流的方向是从B 端流向A 端．因此，通过电阻R 的感应电流的方向是W f ＝f (l 1＋l 2)⑨在Δt 时间内，消耗在电阻R 上的功为W R ＝I 2R Δt ⑩根据能量转化和守恒定律知，外力在Δt 时间内做的功为W ＝W f ＋W R ⑪外力的功率为P ＝W Δt⑫ 由④至12式得P ＝32μmg ωr ＋9ω2B 2r 44R⑬ 12.【2014·安徽卷】 (16分)如图1所示，匀强磁场的磁感应强度B 为0.5 T ，其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上．绝缘斜面上固定有“A”形状的光滑金属导轨的MPN (电阻忽略不计)，MP 和NP 长度均为2.5 m ，MN 连线水平，长为3 m ．以MN 中点O 为原点、OP 为x 轴建立一维坐标系Ox .一根粗细均匀的金属杆CD ，长度d 为3 m ，质量m 为1 kg 、电阻R 为0.3 Ω，在拉力F 的作用下，从MN 处以恒定速度v ＝1 m/s 在导轨上沿x 轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)．g 取10 m/s 2.图1图2(1)求金属杆CD 运动过程中产生的感应电动势E 及运动到x ＝0.8 m 处电势差U CD ；(2)推导金属杆CD 从MN 处运动到P 点过程中拉力F 与位置坐标x 的关系式，并在图2中画出Fx 关系图像；(3)求金属杆CD 从MN 处运动到P 点的全过程产生的焦耳热．对应的电阻R 1为R 1＝l d R ，电流I ＝Blv R 1杆受的安培力F 安＝BIl ＝7.5－3.75x根据平衡条件得F ＝F 安＋mg sin θF＝12.5－3.75x(0≤x≤2)画出的Fx图像如图所示．(3)外力F所做的功W F等于Fx图线下所围的面积，即W F＝5＋12.52×2 J＝17.5 J而杆的重力势能增加量ΔE p＝mg sin θ故全过程产生的焦耳热Q＝W F－ΔE p＝7.5 J13.【2014·北京卷】(20分)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识．如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路．已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力和导线框的电阻．(1) 通过公式推导验证：在Δt时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W电，也等于导线MN中产生的热量Q;(2)若导线MN的质量m＝8.0 g、长度L＝0.10 m，感应电流I＝1.0 A，假设一个原子贡献一个自由电子，计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v e(下表中列出一些你可能会用到的数据)；(3)经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞．展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f的表达式．【答案】(1)略(2)7.8×10－6 m/s(3)＝evB【解析】(1)导线产生的感应电动势E＝BLv因为一个金属原子贡献一个电子，所以导线MN中的自由电子数也是N. 导线MN单位体积内的自由电子数n＝NSL 其中，S为导线MN的横截面积．因为电流I＝nv e Se 所以v e＝InSe＝ILNe＝ILμmN A e解得v e＝7.8×10－6 m/s.(3)下列解法的共同假设：所有自由电子(简称电子，下同)以同一方式运动．方法一：动量解法设电子在第一次碰撞结束至下一次碰撞结束之间的运动都相同，经历的时间为Δt，电子的动量变化为零．因为导线MN的运动，电子受到沿导线方向的洛伦兹力f洛的作用f洛＝evB沿导线方向，电子只受到金属离子的作用力和f洛作用，所以I f－f洛Δt＝0因为电流不变，所以假设电子以速度v e相对导线做匀速直线运动．因为导线MN的运动，电子受到沿导线方向的洛伦兹力f洛的作用f洛＝evB沿导线方向，电子只受到金属离子的平均作用力f和f洛作有，二力平衡，即f＝f洛＝evB.14.【2014·江苏卷】如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层．匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端．导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g.求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；(2)导体棒匀速运动的速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.【答案】 (1)tan θ (2)mgR sin θB 2L 215.【2014·天津卷】 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L ＝0.4 m ．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN ，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为B ＝0.5 T ．在区域Ⅰ中，将质量m 1＝0.1 kg ，电阻R 1＝0.1 Ω的金属条ab 放在导轨上，ab 刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m 2＝0.4 kg ，电阻R 2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd 置于导轨上，由静止开始下滑．cd 在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab 、cd 始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g ＝10 m/s 2，问(1)cd 下滑的过程中，ab 中的电流方向； (2)ab 刚要向上滑动时，cd 的速度v 多大；(3)从cd 开始下滑到ab 刚要向上滑动的过程中，cd 滑动的距离x ＝3.8 m ，此过程中ab 上产生的热量Q 是多少？(3)设cd 棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q 总，由能量守恒有m 2gx sin θ＝Q 总＋12m 2v 2⑦又Q ＝R 1R 1＋R 2Q 总⑧ 解得Q ＝1.3 J16.【2014·浙江卷】 某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示．一个半径为R ＝0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R 的金属棒OA ，A 端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上．转轴的左端有一个半径为r ＝R3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动．圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m ＝0.5 kg 的铝块．在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5 T ．a 点与导轨相连，b 点通过电刷与O 端相连．测量a 、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度．铝块由静止释放，下落h＝0.3 m时，测得U＝0.15 V．(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10 m/s2)第24题图(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失．17.（2014上海）.（14分）如图，水平面内有一光滑金属导轨，其MN、PQ边的电阻不计，MP边的电阻阻值R=1.5Ω，MN与MP的夹角为1350，PQ与MP垂直，MP边长度小于1m。

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）2014届高三名校物理试题解析分项汇编（新课标Ⅰ版）（第05期）专题9 磁场（包含复合场）1．【2014·江西省重点中学协作体第一次联考试题】下列有关电磁学的四幅图中，说法不．正确的是A．甲图法拉第是英国著名物理学家，他提出了电场的观点，同时引入电场线直观描述电场B．乙图中通过圆盘的磁通量保持不变，没有电流流经电阻RC．丙图实验中，如果将通电直导线南北放置，实验效果最好D．丁图中阴极射线在磁场的作用下向下偏转2.【2014·陕西省宝鸡市高三一检试题】理论研究表明，无限长通电直导线磁场中某点的磁感应强度可用公式 IB kr表示，公式中的k是常数、I是导线中电流强度、r是该点到直导线的距离。

若两根相距为L的无限长通电直导线垂直x轴平行放置，电流强度均为I，如图所示。

能正确反映两导线间的磁感应强度B与x关系的是图中的（规定B的正方向垂直纸面向里）3.【2014·江西省八所重点高中高三联考试题】如图所示，空间存在足够大、正交的匀强电、磁场，电场强度为E 、方向竖直向下，磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里。

从电、磁场中某点P 由静止释放一个质量为m 、带电量为+q 的粒子（粒子受到的重力忽略不计），其运动轨迹如图虚线所示。

对于带电粒子在电、磁场中下落的最大高度H ，下面给出了四个表达式，用你已有的知识计算可能会有困难，但你可以用学过的知识对下面的四个选项做出判断。

你认为正确的是（ ）A. Eq mB 2B. q B mE 22C. q E mB 22D. qB mE 224 4.【2014·江西省赣州市六校高三上学期期末联考试题】如图所示，两根长直导线竖直平行固定放置，且与水平固定放置的光滑绝缘杆MN 分别交于c 、d 两点，点o 是cd 的中点，杆MN 上a 、b 两点关于o 点对称。

两导线均通有大小相等、方向向上的电流，已知长直导线在周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。

2014高考物理三轮冲刺经典试题磁场（必考试题,含2014模拟试题）1.（2014山东青岛高三第一次模拟考试理综物理，20）如图所示，在边长为L的正方形区的速度沿DB方向射入域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一带正电的电荷，从D点以v磁场，恰好从A点射出，已知电荷的质量为m，带电量为q，不计电荷的重力，则下列说法正确的是（）A．匀强磁场的磁感应强度为B．电荷在磁场中运动的时间为C．若电荷从CD边界射出，随着入射速度的减小，电荷在磁场中运动的时间会减小D．若电荷的入射速度变为2v0，则粒子会从AB中点射出2.（2013辽宁大连高三第一次模拟考试理科综合试题，17）如图所示，一根导线位于磁感应强度大小为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB=BC=CD=DE=l，且∠C=120°、∠B=∠D=150°。

现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为（）A．B．C．D．3.（2013辽宁大连高三第一次模拟考试理科综合试题，16）一带负电小球在从a点运动到b 点的过程中，受重力、电场力和空气阻力作用，小球克服重力做功3J，电场力对小球做功2J，小球克服空气阻力做功1 J，此过程中下列说法正确的是（）A．小球的重力势能减少了3 J B．小球的机械能增加了1JC．小球的动能减少了1J D．小球的电势能增加了2J4.（2014吉林实验中学高三年级第一次模拟，20）某空间存在着如图（甲）所示的足够大的，沿水平方向的匀强磁场。

在磁场中A、B两个物块叠放在一起，置于光滑绝缘水平地面=0时刻，水平恒力F作用在物块B上，上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘。

在t1使A，B由静止开始做加速度相同的运动。

在A、B一起向左运动的过程中，以下说法中正确的是（）A．图（乙）可以反映A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系，图中y表示洛伦兹力大小B．图（乙）可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系，图中y表示摩擦力大小C．图（乙）可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系，图中y表示压力大小D．图（乙）可以反映B对地面的压力大小随时间t变化的关系，图中y表示压力大小5.(武汉市2014届高中毕业生二月调研测试) 如图所示，将长度为L的直导线放置在y轴上，当通以大小为I、沿y轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为F、方向沿x轴正方向。