新人教版高三物理一轮复习 磁场复习题及答案解析

2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习专题训练—法拉第电磁感应定律、⾃感和涡流(附答案解析)1．(2023·北京卷·5)如图所⽰，L是⾃感系数很⼤、电阻很⼩的线圈，P、Q是两个相同的⼩灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关( )A．P与Q同时熄灭B．P⽐Q先熄灭C．Q闪亮后再熄灭D．P闪亮后再熄灭2．(2023·江苏卷·8)如图所⽰，圆形区域内有垂直纸⾯向⾥的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆⼼，棒的中点A位于磁场区域的边缘。

现使导体棒绕O点在纸⾯内逆时针转动。

O、A、C点电势分别为φO、φA、φC，则( )A．φO>φC B．φC>φAC．φO＝φA D．φO－φA＝φA－φC3．(2023·⼭东德州市模拟)如图甲所⽰，正⽅形虚线框为匀强磁场区域的边界，取垂直纸⾯向⾥为正⽅向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图⼄所⽰。

匝数为n、半径为r的导线圈恰好处于虚线框的外接圆上，导线圈与电阻箱R1、定值电阻R2组成回路，回路中的其他电阻不计。

以下说法正确的是( )A．R2中的电流⽅向先向左，再向右B．回路中的电动势为C．t＝t0时刻，回路中的电流为零D．R1＝R2时，R1消耗的电功率最⼤4．(2023·⼴东⼴州市⼀模)如图甲所⽰为探究电磁驱动的实验装置。

某个铝笼置于U形磁体的两个磁极间，铝笼可以绕⽀点⾃由转动，其截⾯图如图⼄所⽰。

开始时，铝笼和磁体均静⽌，转动磁体，会发现铝笼也会跟着发⽣转动，下列说法正确的是( )A．铝笼是因为受到安培⼒⽽转动的B．铝笼转动的速度的⼤⼩和⽅向与磁体相同C．磁体从图⼄位置开始转动时，铝笼截⾯abcd中的感应电流的⽅向为a→d→c→b→a D．当磁体停⽌转动后，如果忽略空⽓阻⼒和摩擦阻⼒，铝笼将保持匀速转动5.(多选)(2023·辽宁沈阳市模拟)电⼦感应加速器基本原理如图所⽰，图甲的上、下两个电磁铁线圈中电流的⼤⼩、⽅向可以变化，产⽣的感⽣电场使真空室中的电⼦加速。

单元质检十磁场(时间:75分钟满分:100分)一、选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.(湖南常德芷兰实验学校三模)在图甲所示的螺线管中通以如图乙所示的电流,取电流沿图甲中箭头方向为正值、与图中箭头方向相反为负值,竖直向上为磁感应强度正方向,线圈中心的磁感应强度B随时间t的变化关系可能为( )答案:B解析:图中为同一直导线正反缠绕螺线管,任意时刻螺线管中两导线的电流方向相反,根据安培定则可知任意时刻两导线电流产生的磁场方向相反、大小相等,故任意时刻线圈中心的磁感应强度都为零,故B正确。

2.云南—广州特高压直流输电工程的局部仰视图如图所示,两根在同一水平面内且相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2,且I1>I2。

a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b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。

下列说法正确的是( )A.a点和c点处的磁感应强度相同B.导线B和A之间因安培力的作用而相互吸引C.导线B对A的安培力大于导线A对B的安培力D.b点处的磁感应强度方向竖直向下答案:B解析:由右手定则可知导线A在其左侧产生的磁场竖直向下,在其右侧产生的磁场竖直向上,导线B在其左侧产生的磁场竖直向下,在其右侧产生的磁场竖直向上,因此a点磁场竖直向下,c点磁场竖直向上,故A错误;导线A和B电流方向相同,同种导线相互吸引,则导线A、B相互吸引,故B 正确;导线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;由题知I1>I2,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点产生的磁场竖直向上,导线B在b点产生的磁场竖直向下,因此b点磁场竖直向上,故D错误。

3.(湖南长郡中学二模)如图所示,一绝缘容器内部为长方体空腔,容器内盛有NaCl的水溶液,容器上下端装有铂电极A和C,置于与容器表面垂直的匀强磁场中,开关K闭合前容器两侧P、Q两管中液面等高,闭合开关后( )A.M处钠离子浓度等于N处钠离子浓度B.M处钠离子浓度小于N处钠离子浓度C.M处电势高于N处电势D.P管中液面高于Q管中液面答案:D解析:根据左手定则可以知道,钠离子在洛伦兹力作用下,向M处偏转,因此M处钠离子浓度大于N处钠离子浓度,故A、B错误;根据正离子的定向移动方向与电流方向相同,而负离子移动方向与电流方向相反,根据左手定则可以知道,正负离子均偏向同一方向,可见,M处和N处仍呈电中性,因此电势相等,故C错误;当开关闭合时,液体中有从A到C方向的电流,根据左手定则可以知道,液体将受到向M处的安培力作用,在液面内部将产生压强,因此P端的液面将比Q端的高,故D正确。

第1讲电磁感应现象楞次定律一、单项选择题：在每一小题给出的四个选项中，只有一项为哪一项符合题目要求的。

1．如下列图，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现假设使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，如此此过程中磁通量的改变量的大小是( C )A．3－12BS B．3＋12NBSC．3＋12BS D．3－12NBS[解析] sin θ磁通量与匝数无关，Φ＝BS中，B与S必须垂直。

初态Φ1＝B cos θ·S，末态Φ2＝－B cos θ·S，磁通量的变化量大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|BS(－cos 30°－sin30°)|＝3＋12BS，所以应选C项。

2．(2020·浙江诸暨模拟)有人设计了一种储能装置：在人的腰部固定一块永久磁铁，N 极向外；在手臂上固定一个金属线圈，线圈连接着充电电容器。

当手不停地前后摆动时，固定在手臂上的线圈能在一个摆动周期内，两次扫过别在腰部的磁铁，从而实现储能。

如下说法正确的答案是( D )A．该装置违反物理规律，不可能实现B．此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢C．在手摆动的过程中，电容器极板的电性不变D．在手摆动的过程中，手臂受到的安培力方向交替变化[解析] D．在手摆动的过程中，线圈交替的进入或者离开磁场，使穿过线圈的磁通量发生变化，因而会产生感应电流，从而实现储能，该装置符合法拉第电磁感应定律，可能实现，选项A错误；此装置不会影响人走路的速度，选项B错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，如此电容器极板的电性不断改变。

选项C错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，手臂受到的安培力方向交替变化。

选项D正确。

3.如下列图，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且与线圈相互绝缘。

当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向( B )A．向左B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里[解析] 解法一：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定如此可知ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B正确。

磁场时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.1～5题为单选题，6～8题为多选题)1．关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( )A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的2．[2024·江苏常州教学探讨合作联盟联考]通电的等腰梯形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于通电直导线MN产生的磁场对线框的作用，下列说法正确的是( )A．线框所受安培力的合力为零B．线框有两条边所受的安培力方向相同C．线框有两条边所受的安培力大小相同D．线框在安培力作用下肯定有向右的运动趋势3．如图所示，两个完全相同、所在平面相互垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两圆环的转动(从上向下看)以及细线中张力的改变，下列说法正确的是( )A．P顺时针转动，Q逆时针转动，转动时P与天花板连接的细线张力不变B ．P 逆时针转动，Q 顺时针转动，转动时两细线张力均不变C ．P 、Q 均不动，P 与天花板连接的细线和与Q 连接的细线张力均增大D ．P 不动，Q 逆时针转动，转动时P 、Q 间细线张力不变 4．[2024·广西名校联考]如图所示，间距为0.3m 的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ，匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨斜面对上，大小随时间改变的规律为B ＝(2＋2t ) T ．将一根长为0.3m 、质量为0.2kg 的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通有大小为1A 、方向从a 到b 的电流．t ＝0和t ＝2s 时刻，导体棒刚好都能处于静止状态．取g ＝10m/s 2，已知sin37°＝0.6，则( )A ．平行导轨的倾角θ＝30°B ．导体棒对平行导轨的压力大小为1NC ．导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力大小为0.3ND ．t ＝1s 时，导体棒所受的摩擦力为05．[2024·山东菏泽一模]已知通电长直导线在其四周某点产生磁场的磁感应强度大小B 0与通电导线中的电流I 成正比，与该点到通电导线的距离r 成反比，即B 0＝k Ir，式中k 为比例系数．现有两条相距为L 的通电长直导线a 和b 平行放置，空间中存在平行于图示的菱形PbQa 的匀强磁场(图中未画出)．已知菱形PbQa 的边长也为L ，当导线a 和b 中通以大小相等、方向如图所示的电流I 时，P 点处的磁感应强度恰好为零．则下列说法正确的是( )A ．Q 点处的磁感应强度大小为k ILB ．匀强磁场的方向从P 点指向Q 点，大小为2k I LC ．匀强磁场的方向从Q 点指向P 点，大小为2k I LD ．两导线连线中点处的磁感应强度大小为3k I L6．[2024·山西寿阳一中月考]有一方向竖直向下的匀强磁场垂直光滑绝缘平面，如图所示(俯视图)．在A处静止放置一个不带电的金属球a，另一来自原点的运动金属球b恰好沿y 轴正方向撞向a球．碰撞后，两球的运动情景图可能正确的有( )7．回旋加速器在科学探讨中得到了广泛应用，其原理如图所示．D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的沟通电源上．位于D1的圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽视)，它们在两盒之间被电场加速．当质子被加速到最大动能E k后，再将它们引出．忽视质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是( )A．若只增大交变电压U，则质子的最大动能E k会变大B．若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C．若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D．质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n－1n8．[2024·山东烟台一中月考]如图所示，AB与BC间有垂直纸面对里的匀强磁场，∠B ＝30°，P为AB上的点，PB＝L.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BC的方向射入磁场中，正、负电子中有一个从S点垂直于AB方向射出磁场，另一个从Q点射出磁场，则下列说法正确的是( )A．负电子从S点射出磁场B．正、负电子同时离开磁场C．正、负电子各自离开磁场时，两电子速度方向的夹角为150°D．Q、S两点间的距离为L二、非选择题(本题共3个小题，52分)9．[2024·山东济南模拟](14分)如图所示，金属梯形框架导轨放置在竖直平面内，顶角为θ，底边ab长为l，垂直于梯形平面有一个磁感应强度大小为B的匀强磁场．在导轨上端放置一根水平金属棒cd，其质量为m，导轨上接有电源，使abcd构成回路，回路电流恒为I，cd棒恰好静止．已知金属棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力加速度为g，求：(1)cd棒所受的安培力；(2)cd棒与ab边之间高度差h.10．[2024·河南南阳期末](18分)在直角坐标系xOy中，其次象限内有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，第一象限三角形OPM区域有如图所示的匀强电场，电场线与y轴的夹角、MP与x轴的夹角均为30°，已知P点的坐标为(9l,0)，在以O′为圆心的环状区域内有垂直于纸面对里的匀强磁场，外圆与直线MP相切于P点，内、外圆的半径分别为l和2l.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速度v0由坐标为(－l,0)的A点沿与y轴平行的方向射入其次象限匀强磁场中，经磁场偏转由坐标为(0，3l)的B点进入匀强电场，经电场偏转恰由P点进入环状磁场区域，不计粒子重力．(1)求其次象限内匀强磁场的磁感应强度大小；(2)求匀强电场的电场强度大小；(3)要使粒子在环状磁场区域内做完整的圆周运动，求环状区域匀强磁场的磁感应强度的取值范围．11．(20分)如图所示，在水平面的上方有垂直纸面对外的匀强磁场，磁感应强度大小B ＝5T，还有水平向左的匀强电场，其大小为E＝50V/m.质量为M＝2kg木块的上表面上钉着一颗小钉子，质量m＝0.5kg的光滑带电小球通过一长为l＝0.22m的细线与小钉子相连接，细线与木块上表面垂直，小球的带电荷量为q＝0.5C．木块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，现将木块由静止释放．(重力加速度大小g＝10m/s2，小球可看成质点)(1)求木块释放瞬间小球和木块之间弹力的大小；(2)木块脱离地面的瞬间，求细线对小球的拉力；(3)从释放木块到木块脱离地面过程中木块的位移为x0＝6.4m，求木块克服滑动摩擦力做的功．(结果保留1位小数)单元检测卷(九)1．解析：导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故C 正确．答案：C2．解析：本题考查安培定则、左手定则、安培力的矢量性．直导线中的电流方向由N 到M ，依据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向垂直纸面对里，依据左手定则，ab 边受向左的安培力，cd 边受到向右的安培力，ad 边受到斜向左下方的安培力，bc 受到斜向左上方的安培力，其中bc 边和ad 边所受的安培力大小相同，选项B 错误，C 正确；离MN 越远的位置磁感应强度越小，故依据安培力公式F ＝BIL ，cd 边受到的安培力小于ab 边、bc 边和ad 边受到的安培力的矢量和，则线框在安培力作用下肯定有向左的运动趋势，四个边所受的安培力的合力不为零，选项A 、D 错误．答案：C3．解析：依据安培定则，P 产生的磁场的方向垂直于纸面对外，Q 产生的磁场水平向右，依据左手定则，P 将顺时针转动，Q 逆时针转动；转动后P 、Q 两环的相邻处电流的方向相同，所以两个圆环相互吸引，P 、Q 间细线张力减小．由整体法可知，P 与天花板连接的细线张力总等于两环的重力之和，大小不变；故A 正确，B 、C 、D 错误．故选A.答案：A4．解析：t ＝0和t ＝2 s 时刻，导体棒恰好处于静止状态，可知t ＝0时，导体棒刚好要沿导轨向下运动，t ＝2 s 时，导体棒刚好要沿导轨向上运动，又因为导体棒所受安培力的方向肯定沿导轨向上，故依据平衡条件知，t ＝0时有mg sin θ＝F fmax ＋B 0IL ，t ＝2 s 时有mg sinθ＋F fmax ＝B 2IL ，解得F fmax ＝0.6 N ，sin θ＝0.6，即θ＝37°，选项A 、C 错误．导体棒对平行导轨的压力F N ＝mg cos 37°＝1.6 N ，选项B 错误．t ＝1 s 时，F 安＝B 1IL ＝1.2 N ，mg sinθ＝1.2 N ，因mg sin θ＝F 安，故导体棒所受摩擦力为零，选项D 正确．答案：D5．解析：由题意知每股电流在P 点处产生的磁场的磁感应强度大小为B ＝k IL，由安培定则知导线a 和b 中的电流在P 点处产生的磁场的磁感应强度方向分别垂直Pa 和Pb ，由平行四边形定则知合磁场由Q 指向P ，大小仍为k I L，则匀强磁场的磁感应强度方向应由P 点指向Q点，且大小为k IL，才能使P 点处的磁感应强度恰为零，B 、C 项错误；同理可知Q 点处的磁感应强度也为零，A 项错误；由于两导线连线中点到两导线的距离均为L2，两导线在该处产生的磁感应强度加倍，大小均为2k I L ，合磁感应强度的大小为3k I L，D 项正确．答案：D6．解析：本题考查带电小球在磁场中运动轨迹分析．由题意分析知带电金属球b 带正电，受到洛伦兹力作用做逆时针方向的圆周运动．与a 球碰撞后，两球都带上了正电，均做逆时针方向的圆周运动．碰撞后，两球速度可能同向，运动轨迹内切；两球速度可能反向，运动轨迹外切，选项A 、D 正确，B 、C 错误．答案：AD7．解析：由r ＝mv qB可知，质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最大半径有关，而与交变电压U 无关，故A 错误；增大交变电压，质子加速次数减小，所以质子在回旋加速器中的运行时间变短，B 正确；为了使质子能在回旋加速器中加速，质子的运动周期应与交变电压的周期相同，C 错误；由nqU ＝12mv 2n 以及r n ＝mv nqB 可得质子第n 次被加速前、后的轨道半径之比为n －1:n ，D 正确．答案：BD8．解析：由左手定则可知，正电子从S 点射出磁场，A 错误；作出正、负电子运动轨迹，如图所示，由几何关系可知，正、负电子在磁场中做圆周运动的偏转角均为60°，正、负电子在磁场中运动的周期相同，则在磁场中运动的时间相同，故正、负电子同时离开磁场，B 正确；由图可知，正、负电子各自离开磁场时，两速度方向的夹角为120°，C 错误；由图可知，PQ ＝PS ＝R ＝BP ＝L 且PQ 与PS 间的夹角为60°，则△PQS 为等边三角形，Q 、S 两点间的距离为L ，D 正确．答案：BD9．解析：(1)cd 棒恰好静止，由平衡条件知，cd 棒所受安培力的大小为F ＝mg ，方向竖直向上．(5分)(2)由F ＝BIl 得L ＝mg BI(3分)依据几何学问得：h ＝L －l2tanθ2(2分)把L 代入解得：h ＝mg BI －l 2tan θ2＝mg －BIl2BI tanθ2.(4分)答案：(1)mg ，方向竖直向上(2)mg －BIl2BI tanθ210．解析：本题考查带电粒子在组合场中的临界问题．(1)设其次象限内匀强磁场的磁感应强度大小为B 1，粒子进入磁场区域做匀速圆周运动的半径为R ，由几何关系可得(R －l )2＋(3l )2＝R 2，解得R ＝2l ，由洛伦兹力供应向心力可得qv 0B 1＝m v 20R ，解得B 1＝mv 02ql.(2)由几何关系知粒子恰好垂直匀强电场方向进入电场，做类平抛运动，则有(9l －l )sin 60°＝v 0t ，(9l －l )cos 60°＋2l ＝12at 2，又qE ＝ma ，解得E ＝mv 24ql.(3)粒子做类平抛运动，沿电场方向的分速度v ′＝at ＝3v 0，粒子进入环状磁场的速度v ＝v 20＋(3v 0)2＝2v 0，方向恰好沿MP ，即外圆的切线方向．要做完整的圆周运动半径R 0应满意R 0≤l2或32l ≤R 0≤2l ，由qvB 2＝m v 2R 0，解得B 2≥4mv 0ql 或mv 0ql ≤B 2≤4mv 03ql.答案：(1)mv 02ql (2)mv 204ql (3)B 2≥4mv 0ql 或mv 0ql ≤B 2≤4mv 03ql11．解析：(1)木块释放瞬间，小球不受洛伦兹力．木块和小球整体的受力状况如图所示依据牛顿运动定律可得：qE－F f＝(M＋m)a1F N－(M＋m)g＝0F f＝μF N求得：a1＝5 m/s2以小球为探讨对象可得：qE－N＝ma1求得：N＝22.5 N(2)木块脱离地面时，地面对木块的支持力为零，以木块和小球整体为探讨对象，f洛－(M＋m)g＝0qE＝(M＋m)a2求得：a2＝10 m/s2以小球为探讨对象，如图所示，依据牛顿其次定律可得：f洛－mg－T sin θ＝0qE－T cos θ＝ma2求得：T＝20 2 Nθ＝45°细线的拉力大小为20 2 N，方向斜向左下方，与水平方向间的夹角为45°.(3)木块离开地面时小球距悬点的水平距离和竖直距离分别为x1＝l cos 45°＝0.2 mh＝l sin 45°＝0.2 m木块脱离地面的瞬间，对整体、重力和洛伦兹力相等qvB ＝(M ＋m )g求得：v ＝(M ＋m )gqB＝10 m/s依据动能定理可得：qE (x 0＋x 1)－W f －mg (h ＋l )＝12(M ＋m )v 2求得：W f ＝37.6 J答案：(1)22.5 N (2)见解析 (3)37.6 J。

2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习专题训练—带电粒⼦在有界匀强磁场中的运动（附答案解析）1.(多选)如图所⽰，虚线MN上⽅存在匀强磁场，磁感应强度⼤⼩为B。

⼀群电⼦以不同速率从边界MN上的P点以相同的⼊射⽅向射⼊磁场。

其中某⼀速率为v的电⼦从Q点射出边界．已知电⼦⼊射⽅向与边界MN的夹⾓为θ，则( )A．该匀强磁场的⽅向垂直纸⾯向⾥B．所有电⼦在磁场中的轨迹半径相等C．速率越⼤的电⼦在磁场中运动时间越长D．在此过程中每个电⼦的速度⽅向都改变2θ2．(多选)如图所⽰，⼀单边有界磁场的边界上有⼀粒⼦源，以与⽔平⽅向成θ⾓的不同速率向磁场中射⼊两个相同的粒⼦1和2，粒⼦1经磁场偏转后从边界上A点出磁场，粒⼦2经磁场偏转后从边界上B点出磁场，OA＝AB，则( )A．粒⼦1与粒⼦2的动能之⽐为1∶2B．粒⼦1与粒⼦2的动能之⽐为1∶4C．粒⼦1与粒⼦2在磁场中运动的弧长之⽐为1∶1D．粒⼦1与粒⼦2在磁场中运动的弧长之⽐为1∶23.(多选)(2024·北京市模拟)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B，⼀个质量为m、电荷量为q、初速度⼤⼩为v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θ⾓，忽略粒⼦重⼒，下列说法正确的是( )A．粒⼦带负电B．粒⼦在磁场中运动的轨迹长度为C．粒⼦在磁场中运动的时间为D．圆形磁场区域的半径为tan θ4.如图，边长为l的正⽅形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度⼤⼩为B，⽅向垂直于纸⾯(abcd 所在平⾯)向外。

ab边中点有⼀电⼦发射源O，可向磁场内沿垂直于ab边的⽅向发射电⼦。

已知电⼦的⽐荷为k。

则从a、d两点射出的电⼦的速度⼤⼩分别为( )A.kBl，kBlB.kBl，kBlC.kBl，kBlD.kBl，kBl5.如图所⽰，四分之⼀圆区域OMN内存在⽅向垂直纸⾯向外的匀强磁场，P点为半径OM的中点。

2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习阶段复习练（四）—电场和磁场（附答案解析）1．(2024·⼭西晋城市第⼀中学期中)如图甲所⽰，计算机键盘为电容式传感器，每个键下⾯由相互平⾏、间距为d的活动⾦属⽚和固定⾦属⽚组成，两⾦属⽚间有空⽓间隙，两⾦属⽚组成⼀个平⾏板电容器，如图⼄所⽰。

其内部电路如图丙所⽰，则下列说法正确的是( )A．按键的过程中，电容器的电容减⼩B．按键的过程中，电容器的电荷量增⼤C．按键的过程中，图丙中电流⽅向从a流向bD．按键的过程中，电容器间的电场强度减⼩2.(2023·⼴东深圳市期末)如图所⽰，将⼀轻质矩形弹性软线圈ABCD中A、B、C、D、E、F 六点固定，E、F为AD、BC边的中点。

⼀不易形变的长直导线在E、F两点处固定，现将矩形绝缘软线圈中通⼊电流I1，直导线中通⼊电流I2，已知I1≪I2，长直导线和线圈彼此绝缘。

则稳定后软线圈⼤致的形状可能是( )3．(多选)如图甲所⽰，为特⾼压输电线路上使⽤六分裂阻尼间隔棒的情景。

其简化如图⼄，间隔棒将6条输电导线分别固定在⼀个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中⼼，A点、B点分别为Oa、Od的中点。

已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流⼤⼩成正⽐，与到导线的距离成反⽐。

6条输电导线中通有垂直纸⾯向外、⼤⼩相等的电流，其中a导线中的电流对b导线的安培⼒⼤⼩为F，则( )A．A点和B点的磁感应强度相同B．其中b导线所受安培⼒⼤⼩为FC．a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度⽅向垂直于ed向下D．a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度⽅向垂直于ed向上4.(2024·江苏常州市检测)如图所⽰，ABCD为真空中⼀正四⾯体区域，M和N分别为AC边和AD边的中点，A处和C处分别有等量异种点电荷＋Q和－Q。

则( )A．B、D处电场强度⼤⼩相等，⽅向不同B．电⼦在M点的电势能⼩于在N点的电势能C．将⼀试探正电荷从B沿直线BD移动到D静电⼒做正功D．将位于C处的电荷－Q移到B处时M、N点电场强度⼤⼩相等5.(2024·河南周⼝市期中)如图所⽰，在竖直平⾯内有⽔平向左的匀强电场，在匀强电场中有⼀根长为L的绝缘细线，细线⼀端固定在O点，另⼀端系⼀质量为m的带电⼩球。

课练29 电磁感应现象楞次定律1．(多项选择)如下列图，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面．下面几种情况，灵敏电流计指针可能有偏转的是( )A．闭合开关瞬间B．开关闭合且电路稳定后C．开关闭合，拔出线圈A的过程D．开关闭合，将滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程2．(多项选择)如下列图是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害．关于该装置，如下说法正确的答案是 ( )A．当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用B．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向一样D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落3．如下列图为一个简易的电磁弹射玩具．线圈、铁芯组合充当炮筒，硬币充当子弹．现将一个金属硬币放在铁芯上(金属硬币半径略大于铁芯半径)，电容器刚开始时处于无电状态，如此如下说法正确的答案是( )A．要将硬币射出，可直接将开关拨到2B．当开关拨向1时，电路中有短暂电流出现，且电容器上极板带负电C．开关由1拨向2的瞬间，铁芯中的磁通量减小D．开关由1拨向2的瞬间，硬币中会产生向上的感应磁场4．(多项选择)如图甲所示，虚线abcd(在水平面内)为矩形匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，圆形闭合金属线圈以某初速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．图乙给出的是圆形闭合金属线圈四个可能到达的位置，不计空气阻力，如下说法正确的答案是 ( )A．①位置线圈中感应电流方向为顺时针B．②位置线圈中一定没有感应电流C．①④位置线圈的速度可能为零D．②③位置线圈的速度可能为零5．(多项选择)如下列图，M、N为两个有一定质量的载流超导线圈，M放置在水平桌面上，N悬停于M正上方，假设增大N的质量，使得N向下运动，如此如下说法正确的答案是( ) A．线圈M和N中的电流绕行方向相反B．线圈N受到的作用力减小C．线圈M中的电流增大D．线圈M对桌面的压力减小6.如下列图，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过导轨平面，且与竖直方向的夹角为θ.在如下过程中，一定能在导轨与导体棒构成的回路中产生感应电流的是( )A．ab向右运动，同时使θ减小B．使磁感应强度B减小，θ同时也减小C．ab向左运动，同时增大磁感应强度BD．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ(0°<θ<90°)练高考小题7．[2016·海南卷，4]如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距．两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流．假设( )A．金属环向上运动，如此环上的感应电流方向为顺时针方向B．金属环向下运动，如此环上的感应电流方向为顺时针方向C．金属环向左侧直导线靠近，如此环上的感应电流方向为逆时针方向D．金属环向右侧直导线靠近，如此环上的感应电流方向为逆时针方向8．[2016·江苏卷，6](多项选择)电吉他中电拾音器的根本结构如下列图，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．如下说法正确的有( )A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B．取走磁体，电吉他将不能正常工作C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化9．[2019·全国卷Ⅲ，14]楞次定律是如下哪个定律在电磁感应现象中的具体表现？( )A．电阻定律 B．库仑定律C．欧姆定律 D．能量守恒定律10．[2016·全国卷Ⅱ，20](多项选择)法拉第圆盘发电机的示意图如下列图．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，如下说法正确的答案是( ) A．假设圆盘转动的角速度恒定，如此电流大小恒定B．假设从上向下看，圆盘顺时针转动，如此电流沿a到b的方向流动C．假设圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，如此电流方向可能发生变化D．假设圆盘转动的角速度变为原来的2倍，如此电流在R上的热功率也变为原来的2倍练模拟小题11．[2019·江苏省泰州市黄桥中学模拟]如下列图，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉成正方形，且线圈仍处在原平面内，如此在线圈发生形变的过程中( )A．线圈中将产生abcda方向的感应电流B．线圈中将产生adcba方向的感应电流C．线圈中的感应电流方向无法判断D．线圈中无感应电流12．[2019·江西省景德镇模拟](多项选择)如下列图，一根长导线弯曲成“〞形，通以直流电流I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内．在电流I 增大的过程中，如下判断正确的答案是( )A.金属环中无感应电流产生B.金属环中有逆时针方向的感应电流C.悬挂金属环C的绝缘线的拉力大于环的重力D.悬挂金属环C的绝缘线的拉力小于环的重力13.[2019·湖北省武汉调研]如下列图，竖直长导线通有恒定电流，一矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动．当线圈绕轴以角速度ω沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动，从图示位置开始计时，如下说法正确的答案是( )A.t＝0时，线圈产生的感应电动势最大B.0～π2ω时间内，线圈中感应电流方向为abcdaC.t＝π2ω时，通过线圈的磁通量为零，线圈产生的感应电动势也为零D.线圈每转动一周电流方向改变一次14.[2019·山东省枣庄八中模拟](多项选择)如下列图，水平放置的圆形闭合铜线圈沿着固定的条形磁铁的竖直轴线自由下落．如此在它穿过条形磁铁的过程中( )A.线圈中感应电流的方向从上向下看先顺时针再逆时针B.线圈中感应电流方向没有改变C.线圈所受的安培力始终为阻力D.线圈的机械能增加15.[2019·江苏省南京模拟](多项选择)匀强磁场方向垂直纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，磁感应强度B随时间t变化的规律如图甲所示．在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示(磁场未画出)．用I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，F1、F2、F3分别表示电流为I1、I2、I3时，金属圆环上很小一段受到的安培力，如此( )A．I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B.I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向C.F1方向指向圆心，F2方向指向圆心D.F2方向背离圆心向外，F3方向指向圆心16.[2019·安徽省宣城模拟]如图甲所示，水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd，两棒间用绝缘细线系住．开始匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，图线与t轴的交点为t0.I和F T分别表示通过导体棒中的电流和细线的拉力(不计电流间的相互作用)．如此在t0时刻( )A．I＝0，F T＝0 B．I＝0，F T≠0C.I≠0，F T＝0 D．I≠0，F T≠0———[综合测评提能力]———一、单项选择题(此题共8小题，每一小题3分，共24分)1．[2019·西安模拟]如下列图，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，圆形金属环B正对带铁芯的线圈A，当金属棒MN在导轨上向右加速滑动时，如此( )A．MN无电流，B环无感应电流B．MN有向上电流，B环无感应电流C．MN有向下电流，从左向右看B有逆时针方向电流D．MN有向上电流，从左向右看B有顺时针方向电流2．[2019·武汉联考]如下列图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，导轨左端接一定值电阻R，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动，导轨电阻不计，在金属棒匀速运动前，如下有关圆环的说法正确的答案是( )A．圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势B．圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势C．圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势D．圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势3．如图甲所示，绕在铁棒上的线圈ab中通有按如图乙所示规律变化的电流，以电流方向从a到b为正，在0～t0时间内，用丝线悬挂的铝环M始终静止不动，如此( )A．铝环M中有方向变化的感应电流B．铝环M中感应电流先减小后增大C．铝环M受到的摩擦力一直向右D．铝环M中感应电流的大小保持不变4．[2019·吉林长春质检]电动汽车越来越被人们所喜爱，某种无线充电方式的根本原理如下列图，路面上依次铺设圆形线圈，相邻两个线圈由供电装置通以反向电流，车身底部固定感应线圈，通过充电装置与蓄电池相连，汽车在此路面上行驶时，就可以进展充电，假设汽车正在匀速行驶，如下说法正确的答案是 ( )A．感应线圈中电流的磁场方向一定与路面线圈中电流的磁场方向相反B．感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流C．感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力，会阻碍汽车运动D．给路面上的线圈通以同向电流，不会影响充电效果5.某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0.如下说法正确的答案是( )A．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0B．将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于m0C．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)D．将磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热6．[2019·河南周口检测]如下列图，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合．现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，如此( )A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大7．[2019·浙江五校联考]如图1所示的是工业上探测物件外表层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术．其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂与位置的信息．如图2所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S 的瞬间，套环将立刻跳起．关于对以上两个运用实例理解正确的答案是( )A．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象B．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C．以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源D．以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源8．[2019·福建泉州检测]水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N，通电密绕长螺线管穿过两环，如下列图，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，两环将( )A．一起向左移动 B．一起向右移动C．相互靠拢 D．相互别离二、多项选择题(此题共2小题，每一小题4分，共8分)9．如下列图，光滑水平面上存在有界匀强磁场，直径与磁场宽度一样的圆形金属线框以一定的初速度斜向上匀速通过磁场．在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其做匀速运动，如此如下说法中正确的答案是( )A．金属线框内感应电流经历两次先增大后减小B．金属线框内感应电流方向先沿顺时针方向再沿逆时针方向C．拉力方向与速度方向一样D．拉力方向与速度方向无关10．[2019·安徽黄山八校联考]如图甲所示，等离子气流(由等电量的正、负离子组成)从左端连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中，ab直导线通过滑动变阻器与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd相连接，线圈A内存在按图乙所示规律变化的磁场，且磁感应强度B的正方向规定为向左，如此如下表示正确的答案是( )A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥B．1～2 s内ab、cd导线互相吸引C．2～3 s内ab、cd导线互相排斥D．3～4 s内ab、cd导线互相吸引三、非选择题(此题共3小题，共32分)11．(10分)如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝37°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B＝1 T．质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r.现从静止释放杆ab，测得最大速度为v m.改变电阻箱的阻值R，得到v m与R的关系如图乙所示．导轨间距L＝2 m，重力加速度g取10 m/s2，轨道足够长且电阻不计．(1)杆ab 下滑过程中，判断感应电流的方向．(2)求R ＝0时，闭合电路中的感应电动势E 的最大值．(3)求金属杆的质量m 和阻值r .12．(12分)[2019·重庆检测]如下列图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，宽度为l ，上、下边界与地面平行，下边界与地面相距72l .将一个边长为l ，质量为m ，总电阻为R 的正方形刚性导电线框ABCD 置于匀强磁场区域上方，线框CD 边与磁场上边界平行，从高于磁场上边界h 的位置由静止释放，h 的值能保证AB 边匀速通过磁场区域．从AB 边离开磁场到CD 边落到地面所用时间是AB 边通过磁场时间的2倍(重力加速度为g )．求：(1)线框通过磁场过程中电流的方向；(2)磁场区域内磁感应强度的大小；(3)CD边刚进入磁场时线框加速度与h的函数关系，分析h在不同情况下加速度的大小和方向，计算线框通过磁场区域产生的热量．13．(11分)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨间距L＝0.5 m，导轨电阻不计．导轨与水平面成30°角固定在一范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上，两根一样的金属杆MN、PQ垂直放在金属导轨上，金属杆质量均为m＝0.12 kg，电阻均为R＝0.1 Ω.用长为d＝1.0 m的绝缘细线OO′将两金属杆的中点相连，在下述运动中，金属杆与金属导轨始终接触良好．(1)在MN上施加平行于导轨的拉力，使MN保持静止，穿过回路的磁场的磁感应强度变化规律如图乙所示，如此在什么时刻回路MNQP的面积发生变化？(2)假设磁场的方向不变，磁感应强度大小恒为B＝0.4 T，将细线OO′剪断，同时用平行于导轨的拉力使金属杆MN以v1＝2 m/s的速度沿导轨向上做匀速运动，求拉力的最大功率与回路电阻的最大发热功率．课练29 电磁感应现象楞次定律[狂刷小题夯根底]1．ACD 感应电流产生的条件是闭合回路中通过线圈的磁通量发生变化，闭合开关瞬间有磁通量变化，有感应电流，A项正确；开关闭合且电路稳定后，电流不再发生变化，通过线圈B的磁通量无变化，无感应电流，B项错误；拔出线圈A，如此通过线圈B的磁通量减小，有感应电流，C项正确；滑片P滑动，滑动变阻器接入电路的电阻发生变化，电流发生变化，线圈A产生的磁场发生变化，如此通过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流，D项正确．2．AD 假设电梯突然坠落，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，故A正确；感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，故B错误；当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，线圈B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知线圈A与线圈B中感应电流的方向相反，故C错误；结合A选项的分析可知，当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故D正确．3．D 电容器刚开始时处于无电状态，直接将开关拨到2，如此不能将硬币射出，选项A错误；当开关拨向1时，电容器充电，电路中有短暂电流出现，电容器上极板带正电，选项B错误；当开关由1拨向2瞬间，电容器放电，铁芯中产生向下增大的磁场，根据楞次定律，如此硬币中会产生向上的感应磁场，选项C错误，D正确．4．BC 根据楞次定律，①位置，线圈中感应电流方向为逆时针，选项A错误；②位置，线圈完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，选项B正确；①④位置，线圈进或出磁场时，磁通量变化，线圈中会产生感应电流，线圈受到与速度方向相反的安培力的作用而减速运动，速度可能为零，故C正确；②③位置，线圈已完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，不再受安培力，线圈在磁场中做匀速运动，所以②③位置线圈的速度不可能2．B 金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动，金属棒ab切割磁感线产生感应电动势和感应电流，由于受到与速度成正比的安培力作用，金属棒ab的速度逐渐增大，加速度逐渐减小，左侧金属圆环内的磁通量逐渐增大，但磁通量变化率逐渐减小，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内产生逐渐变小的感应电流；根据楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，选项B正确，A、C、D三项错误．3．D 此题考查安培定如此、楞次定律知识，意在考查考生的分析推理能力．根据题意可知，当电流从a流向b时，由右手螺旋定如此可知，穿过铝环M的磁场方向水平向右，由于ab中电流均匀减小，所以穿过M的磁通量均匀变小，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可得，铝环M的感应电流方向为顺时针方向(从左向右看)，且大小不变；后半段时间电流从b 流向a，由右手螺旋定如此可知，穿过铝环M的磁场方向水平向左，ba中电流增大，如此穿过M的磁通量变大，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向(从左向右看)，故铝环M 中感应电流大小、方向均不变，A、B错误，D正确；铝环M中感应电流的大小、方向均保持不变，但线圈ab中产生磁场的方向变化，所以铝环M受到的摩擦力方向也变化，C错误．4．C 由安培定如此知路面上相邻圆形线圈内部的磁场方向相反，分析可知汽车在行驶过程中，感应线圈中感应电流产生的磁场方向与地面线圈产生的磁场方向时而一样，时而相反，故A项错误；由于路面线圈中的电流不知如何变化，产生的磁场也无法确定，所以感应线圈中的电流大小不能确定，故B项错误；感应线圈随汽车一起运动过程中会产生感应电流，在路面线圈的磁场中受到安培力，根据“来拒去留〞可知，此安培力一定阻碍相对运动，即阻碍汽车运动，故C项正确；给路面线圈通以同向电流，多个路面线圈内部产生一样方向的磁场，感应线圈中的磁通量的变化率与路面线圈通以反向电流时相比变小，所以会影响充电效果，故D项错误．5．C 此题以探究性实验为载体，考查感应电流的产生和方向判定、楞次定律的推论与应用，考查考生的理解能力和推理能力．将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留〞可知，在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于m0，A、B错误．根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视)，C正确；磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，D错误．6．B 胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，。

专题8磁场考点一：基本概念及规律 一 磁场 1．定义：2．磁场的方向的规定：① ② 二．磁感线1什么叫磁感线?对磁感线有何要求？ 2熟记几种常见磁场的磁感线的分布：“内外有别”．．．．．．练习：请画出条形磁体、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线的分布？思考：有人说：“磁感线总是从北极出发，回到南极”对吗？“同名磁极相互排斥，异名磁极相互”不完全正确，你怎么看？说明：①电流产生的磁场 安培定则电流与磁场间的方向关系安培定则Ⅰ： 安培定则Ⅱ： ②地磁场的说明ⅰ、地磁场的N （S ）极在地球南（北）极附近；ⅱ、地磁场的水平分量总是从南极指向北极,而竖直分量在南半球向上,在北半球向下；ⅲ、在赤道平面(中性面)上, 距离地球表面相等的各点磁感应强度相等,方向水平；练习： A 组 1．关于地磁场，下列说法正确的是（ ） A ．地球是一个巨大的磁体，地磁N 极在地南极附近，S 极在地北极附近 B ．地磁场在地表附近某处，有两个分量，水平分量指向地北极附近，竖直分量一定竖直向下．若指南针放在地心，则它的N 极指向地球北极D ．若指南针放在地心，则它的N 极指向地球南极2．下列描述哪些是正确的（ ） A ．磁感线从磁体的N 极出发到磁体的S 极终止B ．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N 极指向螺线管的北极 ．磁感线的方向就是磁场方向D ．两条磁感线空隙处不存在磁场 3 磁场中某区域的磁感线如图3-26所示．则（ ）A ．、b 两处磁感强度大小不等，B ＞Bb ． B ．、b 两处磁感强度大小不等，B ＜Bb ． ．同一小段通电导线放在处时受力一定比b 处时大．D．同一小段通电导线放在处时受力可能比b处时小4．如图所示，一束带电粒子沿水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S 极向纸外偏转，这一带电粒子束可能是（）A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束5 (07广东)磁体之间的相互作用是通过磁场发生的。

考点规范练34 磁场 磁场对通电导线的作用力一、单项选择题1.某同学用铁钉与漆包线绕制成电磁铁,当接通电路后,放在其正上方的小磁针N 极指向左侧,如图所示,则下列说法正确的是( )A.导线A 端接电池负极B.小磁针所在位置的磁场方向水平向左C.小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外D.若小磁针放在电磁铁左侧,小磁针N 极仍指向左侧2.如图所示,质量m=0.5 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度l=1 m 的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。

右侧回路中,电源的电动势E=8 V 、内阻r=1 Ω,额定功率为8 W 、额定电压为4 V 的电动机M 正常工作。

取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小g 取10 m/s 2,则磁场的磁感应强度大小为( )A.2 TB.1.73 TC.1.5 TD.1 T3.一通电直导线与x 轴平行放置,匀强磁场的方向与xOy 坐标平面平行,导线受到的安培力为F 。

若将该导线做成34圆环,放置在xOy 坐标平面内,如图所示,并保持通电的电流不变,两端点a 、b 连线也与x 轴平行,则圆环受到的安培力大小为( )A.FB.√23πFC.2√23πFD.3√2π3F 4.如图所示,两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x 轴和y 轴放置,沿x 轴方向的电流为I 0。

已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=k Ir ,其中k 为常量,I 为导线中的电流,r 为场中某点到导线的垂直距离。

图中A 点的坐标为(a ,b ),若A 点的磁感应强度为零,则沿y 轴放置的导线中电流的大小和方向分别为( )A.ab I 0,沿y 轴正向 B.ab I 0,沿y 轴负向 C.ba I 0,沿y 轴正向D.ba I 0,沿y 轴负向5.光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分,O 点为圆弧的圆心。

高三物理第一轮专题复习——电磁场 例1. （高考题）在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。

一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿＋y 方向飞出。

（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m ； （2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B ’，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ’多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？例2．（调研）电子自静止开始经M 、N 板间（两板间的电压为U ）的电场加速后从A 点垂直于磁场边界射入宽度为d 的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L ，如图所示．求匀强磁场的磁感应强度．（已知电子的质量为m ，电量为e ）例3．（高考）如图所示，abcd 为一正方形区域，正离子束从a 点沿ad 方向以0υ=80m/s 的初速度射入，若在该区域中加上一个沿ab 方向的匀强电场，电场强度为E ，则离子束刚好从c 点射出；若撒去电场，在该区域中加上一个垂直于abcd 平面的匀强磁砀，磁感应强度为B ，则离子束刚好从bc 的中点e 射出，忽略离子束中离子间的相互作用，不计离子的重力，试判断和计算：（1）所加磁场的方向如何？（2）E 与B 的比值B E /为多少？ 例4．（北京市西城区）在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。

它由两个铝制D 型金属扁盒组成，两个D 形盒正中间开有一条窄缝。

两个D 型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。

图乙为俯视图，在D 型盒上半面中心S 处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D 型盒中。

在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。

错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—磁场的描述安培力（附答案解析）1．把螺线管与电源连接，发现小磁针N极向螺线管偏转，静止时所指方向如图所示。

下列说法正确的是()A．螺线管左端接电源正极B．若将小磁针移到螺线管内部，小磁针N极所指方向不变C．若将小磁针移到螺线管左端，小磁针N极将转过180°D．若将小磁针移到螺线管正上方，小磁针N极所指方向不变2.(2023·江苏卷·2)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。

L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中。

已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。

该导线受到的安培力为()A．0 B．BIl C．2BIl D.5BIl3．(2021·广东卷·5)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是()4.(2021·全国甲卷·16)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q 在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。

若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为()A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B5.(2023·广东广州市模拟)一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。

AB导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动，CD导体棒固定在正方体的下底面。

开始时两棒相互垂直并静止，两棒中点O1、O2连线在正方体的中轴线上。

磁场及其对电流的作用（核心考点精讲精练）1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题安培力方向2024年贵州卷卷计算题安培力作用下的平衡问题2024年重庆卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对磁场及其对电流的作用的考查较为频繁，有选择题也有计算题的考查形式，题目较为基础，这部分内容容易和电磁感应现象相结合。

【备考策略】1.理解和掌握安培定则以及安培力大小和方向的计算与判断。

2.能够应用力学知识分析安培力作用下导线的平衡和加速问题。

【命题预测】重点关注安培力作用下的平衡和加速问题。

一、磁场、磁感应强度1．磁场基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。

2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。

(2)大小：B ＝F Il。

二、磁感线　通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁感线及其特点(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。

(2)特点①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。

②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。

③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。

④磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。

2．电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则三、安培力、安培力的方向　匀强磁场中的安培力1．安培力的大小(1)磁场和电流垂直时：F＝BIl 。

(2)磁场和电流平行时：F ＝。

2．安培力的方向左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。

(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。

(3)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。

考点一 安培定则和磁场的叠加直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场环形电流的两 侧是N 极和S 极，且离圆环中心越远，磁场越弱安培定则立体图截面图1．如图所示，当开关闭合后，小磁针在通电导线的磁场中指向正确的是（ ）A．B．C．D．【答案】D【详解】A．根据安培定则可判断出电流周围的磁场方向，再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向可知，对A图，当开关闭合后，直线电流产生的磁场方向在小磁针处垂直纸面向外，因此小磁针的N极应指向外，A错误；B．对B图，当开关闭合后，螺线管产生的磁场上端是N极，螺线管左侧磁场方向向下，小磁针的N极应指向下，螺线管下面小磁针位置的磁场方向应指向螺线管下端，因此小磁针N极应指向螺线管下端，B错误；C．对C图，当开关闭合后，环形电流的磁场方向在小磁针位置垂直纸面向里，因此小磁针的N极应指向里，C错误；D．对D图，当开关闭合后，U形电磁铁的左侧是S极，右侧是N极，因此小磁针的N极应指向左侧，D正确。

章末检测(九)(时间:60分钟，分值:100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题6分，共36分，每小题只有一个选项符合题意)1.如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I ，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中( )A ．穿过线框的磁通量保持不变B ．线框中感应电流方向保持不变C ．线框所受安培力的合力为零D ．线框的机械能不断增大 2.如图所示的电路，D 1和D 2是两个相同的灯泡，L 是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R 相同，由于存在自感现象，在开关S 接通和断开时，灯泡D 1和D 2先后亮暗的次序是( )A ．接通时D 1先达最亮，断开时D 1后灭B ．接通时D 2先达最亮，断开时D 2后灭C ．接通时D 1先达最亮，断开时D 1先灭 D ．接通时D 2先达最亮，断开时D 2先灭 3.如图所示，在垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场区域中，有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框，现用外力使线框以恒定的速度v 沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框的AB 边始终与磁场右边界平行．已知AB ＝BC ＝l ，线框的总电阻为R ，则线框离开磁场的过程中( )A ．线框A 、B 两点间的电压不变B ．通过线框导线横截面的电荷量为Bl 22RC ．线框所受外力的最大值为2B 2l 2vRD ．线框的热功率与时间成正比 4.如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，导轨平面与水平面的夹角为θ，导轨的下端接有电阻．当导轨所在空间没有磁场时，使导体棒ab以平行导轨平面的初速度v0冲上导轨，ab上升的最大高度为H；当导轨所在空间存在方向与导轨平面垂直的匀强磁场时，再次使ab以相同的初速度从同一位置冲上导轨，ab上升的最大高度为h.两次运动中ab始终与两导轨垂直且接触良好．关于上述情景，下列说法中正确的是() A．比较两次上升的最大高度，有H＝hB．比较两次上升的最大高度，有H<hC．无磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生D．有磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生5.如图所示，直角坐标系xOy的第一、三象限内有匀强磁场，第一象限内的磁感应强度大小为2B，第三象限内的磁感应强度大小为B，方向均垂直于纸面向里．现将半径为l，圆心角为90°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R，规定与图中导线框的位置相对应的时刻为t＝0，逆时针的电流方向为正．则导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象为()6.如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时()A．电阻R1消耗的热功率为F v 3B．电阻R2消耗的热功率为F v 6C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmg v sin θD．整个装置消耗的机械功率为F v二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项符合题意)7.如图所示，正方形线框的边长为L，电容器的电容为C.正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度以k为变化率均匀减小时，则()A．线框产生的感应电动势大小为kL2B．电压表没有读数C．a点的电势高于b点的电势D．电容器所带的电荷量为零8．(原创题)正三角形导线框abc固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abca的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向．关于线框中的电流i与ab边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项正确的是()9.如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距L＝0.4 m，导轨所在平面与水平面的夹角为30°，其电阻不计．把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置，并使每棒两端都与导轨良好接触．已知两金属棒的质量均为m＝0.1 kg、电阻均为R ＝0.2 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.5 T，当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时，金属棒cd恰好能保持静止．(g ＝10 m/s2)，则()A．F的大小为0.5 NB．金属棒ab产生的感应电动势为1.0 VC．ab棒两端的电压为1.0 VD．ab棒的速度为5.0 m/s三、非选择题(本大题共3小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10．(14分)如图所示，两光滑金属导轨，间距d＝0.2 m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B＝0.1 T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R＝3 Ω，桌面高H＝0.8 m，金属杆ab的质量m＝0.2 kg，电阻r＝1 Ω，在导轨上距桌面h＝0.2 m的高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s＝0.4 m，g＝10 m/s2.求:(1)金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小；(2)整个过程中R上产生的热量．11．(16分)如图甲所示，两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1 m，两导轨的上端接有电阻，阻值R＝2 Ω.虚线OO′下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁场磁感应强度为2 T．现将质量m＝0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触，且始终保持水平，不计导轨的电阻．已知金属杆下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示．(g取10 m/s2)求:(1)金属杆刚进入磁场时速度多大？下落了0.3 m时速度多大？(2)金属杆下落0.3 m的过程中，在电阻R上产生多少热量？12.(16分)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻．一质量m＝0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T．金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x＝9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R 的电荷量q ； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2； (3)外力做的功W F .章末检测(九)1．[解析]选B.当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向，且方向不发生变化，A 错误，B 正确；因线框上下两边所在处的磁感应强度不同，线框所受的安培力的合力一定不为零，C 错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，D 错误．2．A3．[解析]选B.在线框离开磁场的过程中有效切割长度逐渐变大，因此产生的感应电动势变大，线框A 、B 两点间的电压变大，A 错误；通过线框导线横截面的电荷量为Q ＝ΔΦR ＝Bl 22R ，B 正确；当感应电流最大时，线框所受安培力最大，此时线框所受外力最大，F ＝Il B ＝BlvRl B＝B 2l 2v R ，C 错误；线框的热功率P ＝F v ＝B 2l 2v 2R，D 错误．4．[解析]选D.没有磁场时，只有重力做功，机械能守恒，没有电热产生，C 错误；有磁场时，ab 切割磁感线产生感应电流，重力和安培力均做负功，机械能减小，有电热产生，故ab 上升的最大高度变小，A 、B 错误，D 正确．5．[解析]选C.导线框从题图位置开始(t ＝0)转过90°的过程中，产生的感应电动势为E 1＝12·2B·ω·l 2，由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为I 1＝E 1R ，联立以上各式解得I 1＝Bl 2ωR，同理可求得导线框进入第三象限的过程中，回路中的电流为I 2＝Bl 2ω2R .经分析可知0～π2ω时间内，感应电流为I 1＝Bl 2ωR ；π2ω～πω时间内，感应电流为－I 1＝－Bl 2ωR ；πω～3π2ω时间内，感应电流为I 2＝Bl 2ω2R ；3π2ω～2πω时间内，感应电流为－I 2＝－Bl 2ω2R ，结合已知可得C 正确．6.[解析]选B.上滑速度为v 时，导体棒受力如图所示，则B 2L 2vR ＋R 2＝F ，所以P R 1＝P R 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫BLv 2×32R2R ＝16F v ，故选项A 错误，B 正确；因为F f ＝μF N ，F N ＝mg c os θ，所以PF f ＝F f v ＝μmg vc os θ，选项C 错误；此时，整个装置消耗的机械功率为P ＝P F ＋PF f ＝F v ＋μmg vc os θ，选项D 错误．7．[解析]选BC.由于线框的一半放在磁场中，因此线框产生的感应电动势大小为kL 2/2，A 错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的，且线框连接了一个电容器，相当于电路断路，外电压等于电动势，内电压为零，而接电压表的这部分相当于回路的内部，因此，电压表两端无电压，电压表没有读数，B 正确；根据楞次定律可以判断，a 点的电势高于b 点的电势，C 正确；电容器所带电荷量为Q ＝C kL 22，D 错误．8．[解析]选AD.根据欧姆定律及法拉第电磁感应定律可得，i ＝E R ＝SΔB RΔt ∝ΔBΔt＝k ，又由楞次定律可知，在0～1 s 和3 s ～4 s 时间段，感应电流均取正值，所以选项A 正确，选项B错误；ab 边所受的安培力F ＝B iL ＝B L SΔB RΔt ＝BSL R ·ΔB Δt ＝BSLR·k ，在0～1 s 时间段内，通过ab边的感应电流从a 到b ，根据左手定则可知，安培力水平向右，又B －t 图象的斜率k 不变，所以F ∝B ，显然选项C 错误，选项D 正确．9．[解析]选BD.对于cd 棒有mgsin θ＝B IL ，解得回路中的电流I ＝2.5 A ，所以回路中的感应电动势E ＝2IR ＝1.0 V ，B 正确；U ab ＝IR ＝0.5 V ，C 错误；对于ab 棒有F ＝B IL ＋mgsin θ，解得F ＝1.0 N ，A 错误；根据法拉第电磁感应定律有E ＝B L v ，解得v ＝5.0 m /s ，D 正确．10．[解析](1)设金属杆ab 刚进入磁场时的速度为v 1，刚离开磁场时的速度为v 2，则有mgh ＝12m v 21(2分)E ＝Bdv 1，I ＝ER ＋r＝0.01 A ．(3分)(2)金属杆飞出桌面后做平抛运动，H ＝12gt 2(2分)s ＝v 2t (2分)整个过程回路中产生的总热量Q ＝12m v 21－12m v 22＝0.3 J (3分)整个过程中R 上产生的热量Q R ＝R R ＋r·Q ＝0.225 J ．(2分)[答案](1)0.01 A (2)0.225 J 11．[解析](1)刚进入磁场时， a 0＝10 m /s 2，方向竖直向上(1分) 由牛顿第二定律有 B I 0L －mg ＝m a 0(2分)若进入磁场时的速度为v 0，有I 0＝E 0R，E 0＝B L v 0(2分)得v 0＝m (g ＋a 0)RB 2L 2代入数值有:v 0＝0.1×(10＋10)×222×12m /s ＝1 m /s (2分)下落0.3 m 时，通过a －h 图象知a ＝0，表明金属杆受到的重力与安培力平衡有mg ＝B IL (2分)其中I ＝ER，E ＝B L v ，可得下落0.3 m 时金属杆的速度v ＝mgRB 2L2(2分)代入数值有:v ＝0.1×10×222×12m /s ＝0.5 m /s .(1分)(2)从开始到下落0.3 m 的过程中，由能的转化和守恒定律有mgh ＝Q ＋12m v 2(2分)代入数值有Q ＝0.29 J ．(2分) [答案](1)1 m /s 0.5 m /s (2)0.29 J12．[解析](1)设金属棒匀加速运动的时间为Δt ，回路的磁通量的变化量为ΔΦ，回路中的平均感应电动势为E ，由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt①(1分) 其中ΔΦ＝B lx ②(1分) 设回路中的平均电流为I ，由闭合电路欧姆定律得 I ＝ER ＋r ③(1分) 则通过电阻R 的电荷量为q ＝I Δt ④(2分)联立①②③④式，得q ＝BlxR ＋r代入数据得q ＝4.5 C ．(1分)(2)设撤去外力时金属棒的速度为v ，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得 v 2＝2a x ⑤(1分)设金属棒在撤去外力后的运动过程中克服安培力所做的功为W ，由动能定理得W ＝0－12m v 2⑥(2分)撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q 2＝－W ⑦(2分)联立⑤⑥⑦式，代入数据得Q 2＝1.8 J ．⑧(1分)(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1， 可得Q 1＝3.6 J ⑨(1分)在金属棒运动的整个过程中，外力F 克服安培力做功，由功能关系可知W F ＝Q 1＋Q 2⑩(2分)由⑧⑨⑩式得W F ＝5.4 J ．(1分) [答案](1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J。

2023届高三物理高考备考一轮总复习—带电粒子在磁场中的运动必刷题一、单选题（共7题）1．质子（11H ）和α粒子（42He ）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内都做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期的关系是（ ） A ．R P ：R a =1：2，T P ：T a =1：2 B ．R P ：R a =2：1，T P ：T a =2：1 C ．R P ：R a =1：2，T P ：T a =2：1D ．R P ：R a =1：4，T P ：T a =1：42．如图所示，在边长为a 的正三角形区域内存在着方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B 的匀强磁场。

一个质量为m 、电荷量为q +的带电粒子（重力不计）从AB 边的中点O 以某一速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB 边的夹角为60°。

从AB 边穿出磁场的粒子中，最大速度v 为（ ）A B ．4BqamC D ．38Bqam3．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B ，一个质量为m ，电荷量为q ，初速度大小为v 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θ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mv θBqC ．粒子在磁场中运动的时间为m θBqD ．圆形磁场区域的半径为tan mvθBq4．如图，一束正离子平行纸面、从两极板中央平行极板射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里，离子束保持原运动方向未发生偏转，接着进入另一匀强磁场B2，发现这些离于分成几束，不计离子间的相互作用，可以判断这几束粒子（）A．质量一定不同B．速率一定不同C．动能一定不同D．比荷一定不同5．圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个完全相同的带电粒子a b c、、，以不同的速率从A点开始对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹分别如图所示。

考点规范练41交变电流的产生和描述一、单项选择题1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图像如图所示。

由图中信息可以判断()A.在A和C时刻,线圈处于中性面位置B.在B和D时刻,穿过线圈的磁通量为零C.从A→D时间内,线圈转过的角度为32πD.1 s内交变电流方向改变50次2.如图所示,在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。

t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置,下列说法正确的是()A.t1时刻穿过线框的磁通量最大B.t1时刻电阻中的电流最大,方向从右向左C.t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D.t2时刻电阻中的电流最大,方向从右向左3.如图所示的电路中,A是熔断电流I0=2 A的保险丝,R是可变电阻,S是交流电源。

交流电源的内阻不计,其电动势随时间变化的规律是e=220 √2sin 314t (V)。

为了不使保险丝熔断,可变电阻的阻值应该大于()A.110 √2ΩB.110 ΩC.220 ΩD.220 √2Ω4.如图甲所示,标有“220 V40 W”的灯泡和标有“20 μF300 V”的电容器并联到交流电源上,V为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示。

闭合开关,下列判断正确的是()A.t=T2时刻,V的示数为零B.灯泡恰好正常发光C.电容器不可能被击穿D.V 的示数保持110√2 V 不变5.右图为一交流电压随时间变化的图像,每个周期内,前三分之一周期电压按正弦规律变化,后三分之二周期电压恒定。

根据图中数据可得,此交流电压的有效值为( )A.7.5 VB.8 VC.2√15 VD.3√13 V6.如图甲所示,一圆形金属线圈放置于匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度为B 0。

现让线圈绕其一条直径以50 Hz 的频率匀速转动,较长时间t 内产生的热量为Q ;若线圈不动,让磁场以图乙所示规律周期性变化,要在t 时间内产生的热量也为Q ,图乙中磁场变化的周期T 以s 为单位,数值应为( )A.150π B.√250π C.√225πD.125π二、多项选择题7.如图所示,M 为半圆形导线框,圆心为O M ,N 是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为O N 。

《磁场》检测题(本试卷满分100分)一、单项选择题(本题包括8小题，每小题3分，共24分)1．下列说法正确的是()A．将通电直导线放在某处，若通电直导线所受安培力为零，则该处的磁感应强度为零B．某点的磁场方向，与放在该点的极短的通电导线所受安培力的方向可以成任意夹角C．某点的磁场方向，与放在该点的小磁针北极受到的磁场力的方向相同D．给两平行直导线通以方向相反的电流时，两通电导线通过磁场相互吸引2.[2019·贵州遵义模拟]有四条垂直于纸面的长直固定导线，电流方向如图所示，其中a、b、c三条导线到d导线的距离相等，三条导线与d的连线互成120°角．四条导线的电流大小都为I，其中a导线对d 导线的安培力大小为F.现突然把c导线的电流方向改为垂直于纸面向外，电流大小不变．此时d导线所受安培力的合力大小为() A．0 B．FC.3F D．2F3.如图所示是早期发明的一种电流计，它是根据奥斯特实验现象中小磁针的偏转来计量电流的，缺点是精确度不高、易受外界干扰．接通电流前，位于环形导线中央的小磁针仅在地磁场的作用下处于静止状态，调整电流计的方位，使环形导线与小磁针共面．当给环形导线通以恒定电流I后，小磁针偏转α角；当给环形导线通以恒定电流kI时，小磁针偏转β角．若已知环形电流圆心处的磁感应强度与通电电流成正比，则关于这种电流计，下列说法正确的是() A．该电流计的测量结果与地磁场的竖直分量有关B．该电流计在地球上不同位置使用时，所标刻度均相同C．小磁针偏转角满足关系式sin β＝k sin αD．小磁针偏转角满足关系式tan β＝k tan α4．如图甲所示，一条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．将一灵敏的小磁针Q放置在x轴上的不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sin θ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.下列说法正确的是()A．P的右端为S极B．P的中轴线与地磁场方向平行C．P在x0处产生的磁感应强度大小为B0D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B05．两种不计重力的带电粒子M和N，以相同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运动半周后飞出磁场，其半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是()A．M带正电荷，N带负电荷B．洛伦兹力对M、N做正功C．M的比荷小于N的比荷D．M在磁场中的运动时间小于N在磁场中的运动时间6．如图所示，一质量为m、长度为L的导体棒AC静止于两平行的水平导轨上且与两导轨垂直，通过AC的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下且垂直于AC，下列说法正确的是()A．AC受到的安培力大小为BIL sin θB．AC可能不受摩擦力作用C ．AC 受到的安培力与摩擦力平衡D ．AC 所受的支持力大小为BIL cos θ＋mg ，摩擦力大小为BIL sin θ7．如图所示，将长度为L 的直导线放置在y 轴上，当导线内通以大小为I ，沿y 轴负方向的电流时，测得其受到的安培力大小为F ，方向沿x 轴正方向，则匀强磁场的磁感应强度可能为( )A ．沿z 轴正方向，大小为2F ILB ．平行于xOy 平面方向，大小为2F ILC ．平行于xOy 平面方向，大小为F ILD ．平行于zOy 平面方向，大小为4F IL8．如图所示，圆形区域半径为R ，区域内有一垂直纸面的匀强磁场．磁感应强度的大小为B ，P 为磁场边界上的最低点．大量质量均为m ，电荷量绝对值均为q 的带负电粒子，以相同的速率v 从P 点沿各个方向射入磁场区域．粒子的轨道半径r ＝2R ，A 、C 为圆形区域水平直径的两个端点，粒子重力不计，空气阻力不计，则下列说法不正确的是( )A ．粒子射入磁场的速率为v ＝2qBR mB ．粒子在磁场中运动的最长时间为t ＝πm 3qBC ．不可能有粒子从C 点射出磁场D ．若粒子的速率可以变化，则可能有粒子从A 点水平射出二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．如图所示，纸面内A 、B 两点之间连接有四段导线分别为ACB 、ADB 、AEB 和AFB ，四段导线的粗细、材料均相同，匀强磁场垂直于纸面向里．现给A 、B 两端加上恒定电压，则下列说法正确的是( )A ．四段导线受到的安培力的方向相同B ．四段导线受到的安培力的大小相等C ．ADB 段导线受到的安培力最大D ．AEB 段导线受到的安培力最小10．[2019·山西太原五中模拟]图中直流电源电动势为E ＝1 V ，电容器的电容为C ＝1 F ．两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ＝1 m ，电阻不计．一质量为m ＝1 kg 、电阻为R ＝1 Ω的金属棒MN ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触．首先开关S 接1，使电容器完全充电．然后将S 接至2，MN 开始向右加速运动，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B ＝1 T 的匀强磁场(图中未画出)．当MN 达到最大速度时离开导轨，则( )A ．磁感应强度垂直纸面向外B ．MN 离开导轨后电容器上剩余的电荷量为0.5 CC ．MN 的最大速度为1 m/sD ．MN 刚开始运动时加速度大小为1 m/s 211.[2019·广东湛江模拟]如图所示，在空间有一坐标系xOy ，直线OP 与x 轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，直线OP 是它们的边界，OP 上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B .一质量为m 、电荷量为q 的质子(不计重力)以速度v 从O 点沿与OP 成30°角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ，质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直打在x 轴上的Q 点(图中未画出)，则( )A ．质子在区域Ⅰ中运动的时间为2πm 3qBB ．质子在区域Ⅰ中运动的时间为πm 3qBC ．质子在区域Ⅱ中运动的时间为πm 2qBD ．质子在区域Ⅱ中运动的时间为πm 4qB12．在xOy 平面上以O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy 平面．一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，从原点O 以初速度v 沿y 轴正方向开始运动，经时间t 后经过x 轴上的P 点，此时速度与x 轴正方向成θ角，如图所示．不计重力的影响，则下列关系一定成立的是( )A ．若r <2m v qB ，则0°<θ<90°B ．若r ≥2m v qB ，则t ≥πm qBC ．若t ＝πm qB ，则r ＝2m v qBD ．若r ＝2m v qB ，则t ＝πm qB三、非选择题(本题包括6小题，共60分)13．(8分)如图所示，在空间中存在垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场，其边界AB 与CD 之间的宽度为d ，在左边界的Q 点处有一质量为m 、带电荷量为－q 的粒子沿与左边界夹角为30°的方向射入磁场，粒子重力不计．(1)求带电粒子能从AB 边界飞出的最大速度；(2)若带电粒子能垂直CD 边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示的匀强电场中减速至零且不碰到负极板，求极板间电压及整个过程中粒子在磁场中运动的时间；(3)若带电粒子的速度是(2)中的3倍，并可以从Q 点沿纸面各个方向射入磁场，求粒子从出发点到打到CD 边界的最高点位置之间的距离．14.(10分)如图1所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示)，电场强度的大小为E0，E>0表示电场方向竖直向上．t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点．Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量．(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T；(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值．15．(8分)如图所示，金属平板MN垂直于纸面放置，MN板中央有小孔O，以O为原点在纸面内建立xOy直角坐标系，x轴与MN板重合．O点下方的热阴极K通电后能持续放出初速度近似为零的电子，在K与MN板间加一电压，从O点射出的电子速度大小都是v0，方向在纸面内，且关于y轴对称，发射角为2θ(弧度)．已知电子电荷量为e，质量为m，不计电子间的相互作用及重力的影响．(1)求K 与MN 间的电压的大小U 0.(2)若x 轴上方存在范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，电子打到x 轴上落点范围长度为Δx ，求该磁场的磁感应强度大小B 1和电子从O 点射出后再回到x 轴的最短时间t .16．(11分)[2019·吉林松原第四次调研]如图所示，在直角坐标系xOy 中，第一象限内有沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小为E ，第四象限内有垂直xOy 平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B .现有一带正电的粒子从y 轴上坐标为(0，h )的P 点，沿x 轴正方向射入第一象限，能通过x 轴上坐标为(7h,0)的Q 点．已知粒子的比荷满足关系：q m ＝2EB 2h ，不计粒子重力，求粒子在P 点入射速度的所有可能值(用E ，B 表示)．17．(11分)如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长度为L 的平行金属极板MN 和PQ ，两极板中心各有一小孔分别为S 1、S 2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U 0，周期为T 0.在t ＝0时刻将一个质量为m 、电荷量为－q (q >0)的粒子从S 1处由静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在t ＝T 02时刻通过S 2，且垂直于边界进入右侧磁场区域．(不计粒子重力，不考虑极板外的电场)(1)求粒子到达S 2时的速度大小v .(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度大小应满足的条件．(3)若磁感应强度大小B ＝8πm 7qT 0，在已保证粒子未与极板相撞的情况下，求粒子再次到达S 2所需要的时间和再次到达S 2时的速度．18．(12分)如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第一象限中，有沿y 轴负方向的匀强电场，第二象限有一半径为r ＝L 的圆形匀强磁场区域Ⅰ，与坐标轴分别相切于P 点和M 点，在第三、四象限存在着另一匀强磁场区域Ⅱ.在P 点有比荷均为k 、速率均为v 0的同种粒子a 、b ，分别从与x 轴正方向成90°角和120°角的方向进入圆形匀强磁场区域Ⅰ，已知粒子a 恰好垂直于y 轴经M 点进入电场，经坐标为( 2L,0)的N 点进入第四象限后恰能到达坐标原点，不计粒子重力，求：(1)圆形匀强磁场区域Ⅰ的磁感应强度大小及匀强电场的电场强度的大小；(2)粒子a 由P 点开始运动到第一次离开磁场区域Ⅱ所用的时间；(3)粒子b 第一次离开磁场区域Ⅱ时的位置的横坐标x .磁针的N 极沿x 轴正方向．由题图乙可知，开始时小磁针的N 极背离O 点，所以O 点处的磁极是条形磁铁P 的N 极，选项A 错误．由以上分析可知，P 的中轴线与地磁场方向垂直，选项B 错误．由题图乙可知，x 0处sin θ＝22，即θ＝45°，设P 在x 0处产生的磁感应强度大小为B P ，tan 45°＝B 0B P，所以B P ＝B 0，选项C 正确．x 0处合磁场的磁感应强度大小为B ＝B 0sin 45°＝2B 0，选项D 错误．5．C 由左手定则判断出N 带正电荷，M 带负电荷，故A 项错误；因洛伦兹力始终与运动的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，故B 项错误；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有q v B ＝m v 2r ，则比荷为q m ＝v Br ，即在相同速率的情况下，轨迹半径大的粒子比荷小，故C 项正确；粒子在磁场中运动半周，即运动时间为周期的一半，而周期为T ＝2πr v ，由图可知，M 在磁场中的运动时间大于N 的运动时间，故D 项错误．6．D匀强磁场的磁感应强度方向与导体棒AC 是垂直的，故AC 所受的安培力大小F 安＝BIL ，A 项错误．安培力方向既垂直于导体棒也垂直于磁场，根据左手定则判断出其方向，作出导体棒AC 的受力示意图(从A 看向C 的平面图)如图所示．由于重力和支持力在竖直方向上，而安培力有水平方向上的分力，若没有摩擦力，则这三个力无法平衡，所以导体棒一定会受到水平向左的摩擦力，B 项错误．由图可知，安培力的方向不在水平方向，故无法与摩擦力平衡，C 项错误．将安培力在水平方向上和竖直方向上分解，根据平衡条件可得支持力大小F N ＝BIL cos θ＋mg ，摩擦力大小F f ＝BIL sin θ，D 项正确．7．D 已知电流沿y 轴负方向，安培力方向沿x 轴正方向，根据左手定则知匀强磁场的磁感应强度方向平行于zOy 平面内，设磁场与导线的夹角为α，则0°<α≤90°，当α＝90°时，由F ＝BIL sin α可知，B有最小值为B min ＝F IL ，当0°<α<90°时，B >F IL ，所以B ＝2F IL 和B ＝4F IL 是可能的，故A 、B 、C 三项错误，D 项正确．BD 质子在两个磁场中由洛伦兹力提供向心力，均做匀速圆周运动，其轨迹如图所示．根据圆的对称性及题设可知，质子到达OP 上的A 点时速度方向水平向右，与x 轴平行，质子在匀强磁场区域Ⅰ中轨迹对应的圆心角为60°，所以质子在匀强磁场区域Ⅰ中运动的时间为t 1＝16T ＝16×2πm qB ＝πm 3qB ，故A 错误，B 正确；设在区域Ⅰ中的轨迹半径为r 1，在区域Ⅱ中的轨迹半径为r 2，由几何知识知△OAO 1为等边三角形，则r 2＝r 1sin 30°，根据牛顿第二定律得q v B ＝m v 2r 1，q v B 2＝m v 2r 2，联立解得B 2＝2B ，由题设及几何知识可得在区域Ⅱ中轨迹对应的圆心角为90°，所以质子在区域Ⅱ中运动的时间为t 2＝14T 2＝14×2πm qB 2＝πm4qB ，故C错误，D 正确．12．AD 粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，有q v B ＝m v 2R ，得粒子在磁场中运动的半径R ＝m v qB ，粒子运动的周期T ＝2πR v ＝2πmqB .若r <2R ＝2m v qB ，则粒子运动的轨迹如图1所示，粒子从第一象限射出磁场，射出磁场后做直线运动，所以0°<θ<90°，选项A 正确．若r ≥2R ＝2m vqB ，则粒子运动的轨迹如图2所示，粒子一定是垂直于x 轴经过P 点，所以粒子在第一象限中运动的时间是半个周期，t ＝12T ＝πmqB ，故选项B 、C 错误，D 项正确．13．答案：(1)2(2－3)Bqd m (2)2πm3Bq (3)2d解析：(1)当粒子运动到右边界，其轨迹恰好与CD 边相切时，所对应的速度是能从AB 边界飞出的最大速度，其轨迹如图甲所示，设其轨道半径为R ，最大速度为v max 由几何关系得：R ＋R cos30°＝d 由洛伦兹力提供向心力得：Bq v max ＝m v 2maxR由以上两式解得：v max ＝2(2－3)Bqdm(2)粒子的运动轨迹如图乙所示，由几何关系知粒子此时的轨道半径为：R 2＝dcos30° 设这时粒子在磁场中运动的速度大小为v 2，由洛伦兹力提供向心力得：Bq v 2＝m v 22R 2粒子进入电场在电场中运动，由动能定理得： 12m v 22＝qU解得极板间电压U ＝B 2qd 22m cos 230°＝2B 2qd 23m粒子不碰到右极板所加电压满足的条件为U ≥2B 2qd 23m 因粒子转过的圆心角为60°，所用时间为T6，而周期T ＝2πm Bq因返回通过磁场所用时间相同，所以总时间t ＝2×T 6＝2πm 3Bq(3)当粒子速度为(2)中的3倍时，即v 3＝3v 2，根据Bq v 3＝m v 23R 3解得R 3＝2d当粒子沿BA 方向进入磁场时，打在DC 边上的点为最高点，如图丙，由几何关系可得粒子能打到CD 边界的最高点位置与Q 点的距离为：l ＝R 3＝2d .14．答案：(1)mg E 0 2E 0v (2)d 2v ＋πvg (3)(2π＋1)v 2g解析：(1)微粒做直线运动时，有 mg ＋qE 0＝q v B ①微粒做圆周运动时，有mg ＝qE 0 ②联立①②得q ＝mgE 0③B ＝2E 0v . ④(2)设微粒从N 1点运动到Q 点的时间为t 1，做匀速圆周运动的周期为t 2，则d2＝v t 1 ⑤q v B ＝m v 2R ⑥2πR ＝v t 2 ⑦ 联立③④⑤⑥⑦得t 1＝d2v ，t 2＝πv g ⑧电场变化的周期T ＝t 1＋t 2＝d 2v ＋πvg . ⑨ (3)若微粒能完成题述的运动过程，要求d ≥2R ⑩联立③④⑥得R ＝v 22g ⑪设N 1Q 段直线运动的最短时间为t min ，由⑤⑩⑪得t min ＝v2g ⑫因t 2不变，所以T 的最小值为T min ＝t min ＋t 2＝(2π＋1)v2g .15．答案：(1)m v 22e (2)2m v 0(1－cos θ)e ·Δx (π－2θ)·Δx 2v 0(1－cos θ)解析：(1)由动能定理有eU 0＝12m v 20－0解得U 0＝m v 202e .(2)如图甲所示，从O 点射出的电子落在x 轴上PQ 间，设电子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为r 1，由几何关系有Δx ＝2r 1－2r 1cos θ由向心力公式有e v 0B 1＝m v 20r 1解得B 1＝2m v 0(1－cos θ)e ·Δx最短路程为s min ＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－θr 1则有t ＝s min v 0＝(π－2θ)·Δx 2v 0(1－cos θ).16．答案：9E B ，7E B ，11E B ，3EB解析：设粒子入射的速度为v 0，粒子从P 点到达x 轴上a 点，历时t ，水平位移x 1，粒子做类平抛运动，有h ＝qE2m t 2，x 1＝v 0t粒子到达a 点时竖直方向速度大小为v y ＝qEm t粒子到达a 点速度大小为v ＝v 20＋v 2y到达a 点时，粒子速度v 与x 轴正向夹角为θ，从a 点经磁场做半径为r 的匀速圆周运动，回到x 轴上b 点，b 、a 之间的水平距离为x 2，如图，根据q v B ＝m v 2r ，x 2＝2r sin θ要粒子通过x 轴上坐标为(7h,0)的Q 点(不穿出y 轴)，需满足x 1≥r ＋r sin θ又sin θ＝v y v ，q m ＝2E B 2h 联立以上各式解得v 0≥8E3B①若通过Q 点时粒子速度方向为右下，则需满足 7h ＝(2n －1)x 1－(n －1)x 2(n ＝1,2,3，…) 解得v 0＝[7＋2(n －1)]E(2n －1)B当n ＝1时，v 0＝7EB当n ＝2时，v 0＝3EB②若通过Q 点时粒子速度方向为右上，则需满足 7h ＝(2n －1)x 1－nx 2(n ＝1,2,3，…) 解得v 0＝(7＋2n )E(2n －1)B当n ＝1时，v 0＝9EB当n ＝2时，v 0＝11E3B综上所述，粒子入射速度有4个可能值，分别为：9E B ，7E B ，11EB ，示，则PNM ′O ′为菱形，由于PN 竖直，M ′O ′也竖直，则粒子离开磁场时，速度方向一定沿x 轴正方向．由图可知粒子b 到达y 轴的坐标y b ＝L ＋L sin(120°－90°)＝32L 设粒子b 离开电场时的速度大小为v ′，与x 轴正方向的夹角为α′.则qE ×32L ＝12m v ′2－12m v 20，cos α′＝v 0v ′32L ＝12×qE m t ′2设粒子在磁场区域Ⅱ中做圆周运动的半径为R ′，则q v ′B ′＝m v ′2R ′粒子b 第一次离开磁场区域Ⅱ时的位置的横坐标为 x ＝v 0t ′－2R ′sin α′ 联立解得x ＝0。

第十一单元磁场第55讲磁感应强度安培力体验成功1.关于磁场和磁感线，下列叙述正确的是( )A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，其每一点的磁场方向在该处的切线方向上B.磁极间的相互作用是通过磁场产生的C.磁感线总是从磁体的N极指向S极D.磁感线就是磁场中碎铁屑磁化后排列成的曲线解析：磁感线的相对疏密可以表示磁场的强弱，切线方向为磁场的方向，选项A正确；这是磁场的基本特性，选项B正确；在磁体内部，磁感线由S极指向N极，选项C错误；磁感线是虚拟的、不存在的，是为形象地描述磁感应强度而引入的，选项D错误.答案：AB2.在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针的N极向东偏转，由此可知( )A.一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针B.可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过解析：小磁针的N极向东偏转，则一定是小磁针所在位置的磁场方向变成偏东方向，因此此处可能有磁体产生的磁场，也可能是电流产生的磁场，所以选项A错误、B正确.电子带负电，电子流自南向北水平通过，在小磁针所处位置产生的磁场向东，选项C正确.答案：BC3.实验室经常使用的电流表是磁电式仪表.这种电流表的构造如图甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法正确的是( )A.在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，A正确；电表的调零使得当指针处于“0”刻度时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，B 正确；由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，C错误，D正确.答案：ABD4.如图所示，直角坐标系Oxyz处于匀强磁场中，有一条长0.6 m的直导线沿Ox方向通有大小为9 A的电流，受到的安培力沿Oz方向，大小为2.7 N，则该磁场可能的方向和磁感应强度B的最小值为( )A.平行于xOy平面，B＝0.5 TB.平行于xOy平面，B＝1.0 TC.平行于yOz 平面，B ＝0.5 TD.平行于xOz 平面，B ＝1.0 T解析：由左手定则可知，F 垂直于I 与B 决定的平面，且当B 与I 垂直时，B 的值最小.由此可以判断出选项A 、C 正确.答案：AC5.如图所示，三根通电长直导线P 、Q 、R 互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通有大小相等、方向垂直纸面向里的电流.通过直导线产生的磁场的磁感应强度B ＝kI r，I 为通电导线的电流大小，r 为与通电导线的距离，k 为常量.则通电导线R 受到的磁场力的方向是( )A.垂直R ，指向y 轴负方向B.垂直R ，指向y 轴正方向C.垂直R ，指向x 轴负方向D.垂直R ，指向x 轴正方向解析：安培力的方向与电流方向垂直，P 、Q 在R 处产生的合磁场方向沿x 轴正方向，由左手定则可以判断出R 受到的磁场力方向指向y 轴负方向.答案：A6.如图甲所示，一根重G ＝0.2 N 、长L ＝1 m 的金属棒ab ，在其中点弯成60°角，将此通电导体放入匀强磁场中，导体两端a 、b 悬挂于两相同的弹簧下端，当导体中通以I ＝2 A 的电流时，两根弹簧比原长各缩短Δx ＝0.01 m.已知匀强磁场的方向水平向外，磁感应强度B ＝0.4 T ，求：(1)导线中电流的方向. (2)弹簧的劲度系数k .解析：(1)通电后，根据左手定则可判断安培力的方向，F 、F ′的方向各与导线垂直(如图乙所示)，而F 、F ′的合力则是竖直向上的，所以导线中电流的流向应为b →a .乙(2)ab 在重力G ，弹簧弹力F 1、F 2，安培力F 、F ′的作用下处于平衡状态，则：F 1＋F 2＋G ＝F cos 60°＋F ′cos 60°2k Δx ＋G ＝2BI ·L2cos 60°解得：k ＝BIL cos 60°－G2Δx＝0.4×2×1×12－0.22×0.01N/m＝10 N/m.答案：(1)b →a (2)10 N/m金典练习二十七磁感应强度安培力选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.如图所示，在平面M内放有一半径为r的半圆形导线，导线中所通的电流为I1，在半圆线圈圆心O处垂直平面M放一长直导线，导线中通以向上的电流I2.已知长直导线在半圆形导线处产生的磁感应强度为B，则半圆形导线所受的安培力的大小是( )A.2BI1rB.2BI2rC.πBI1rD.0解析：直线电流产生的磁场是一组同心圆，I2为半圆形电流，与磁场方向平行，所以半圆形导线不受安培力.答案：D2.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ad边与MN平行.关于MN中电流产生的磁场对线框的作用，下列叙述中正确的是( )A.线框有两条边所受到的安培力方向相同B.线框有两条边所受到的安培力大小相同C.整个线框有向里收缩的趋势D.若导线MN向左微移，各边受力将变小，但合力不变解析：由直线电流产生磁场的特点可知，与导线距离相等的位置磁感应强度大小相等.因此ab与cd边受到的安培力大小相等，但ab受力方向向下，cd受力方向向上，即两者的方向相反.ad受力方向向左，bc受力方向向右，但ad受到的力大于bc受到的力；若MN向左微移，则线框各边所在处磁场均减弱，故各边受力均变小，但ad边所在处减弱更多，故线框所受向左的合力变小.答案：B3.19世纪20年代，以塞贝克为代表的科学家已经认识到：温度差会引起电流.安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出“地球磁场是绕地球的环行电流引起的”的假设.已知磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线，则该假设中的电流方向是A.由西向东垂直磁子午线B.由东向西垂直磁子午线C.由南向北沿磁子午线D.由赤道向两极沿磁子午线解析：因为地磁场N极在地球南极附近，地磁场S极在地球北极附近，故由安培定则可得题中假设的电流方向是由东向西垂直磁子午线.答案：B4.在xOy平面中有一通电直导线ab与Ox、Oy轴相交，导线中的电流方向如图所示.该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同，该磁场的磁感应强度的方向可能是( )A.沿x轴负方向B.沿y轴负方向C.沿z轴正方向D.沿z轴负方向解析：当电流方向与磁场方向不垂直时，可以将磁感应强度进行分解，分解为与电流方向垂直的分量和与电流方向平行的分量.根据左手定则，手心应与磁感应强度垂直电流方向的分量垂直.当磁感应强度的方向为x轴负方向或y轴负方向时，都有与电流垂直的分量，根据左手定则判定，受力方向都沿z轴正方向，如图乙所示.答案：AB5.下列有关磁感线的说法中，正确的是( )A.在磁场中存在着一条一条的磁感线B.磁感线是起源于N极，止于S极C.磁感线越密集处磁场越强D.两条磁感线之间的区域不存在磁场解析：磁感线在磁场中实际不存在，是人们为了研究问题方便而引入的假想线，选项A 错误.在磁体外部的磁感线从N极出发，止于S极；在磁体内部的磁感线从S极出发，止于N 极，选项B错误.磁感线的疏密程度可以反映磁场强弱，选项C正确.磁场存在于磁体周围的整个空间中，选项D错误.答案：C6.图示的装置中，劲度系数较小的金属轻弹簧下端恰好浸到水银面，电源电动势足够大.当闭合开关S后，弹簧将( )A.保持静止B.收缩C.变长D.不断上下振动解析：在开关闭合的瞬间，有电流流过弹簧，弹簧可以看成由很多匝环形电流组成，每一匝环形电流相当于一个小的条形磁铁，由右手螺旋定则可以判断出各匝相互吸引.弹簧收缩后脱离水银，弹簧中无电流，各匝不再相互吸引，弹簧恢复原长，又与水银接触；接触，通电，再又重复上述过程.故弹簧不断上下振动.答案：D7.如图甲所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，f表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比( )A.F N减小，f＝0B.F N减小，f≠0、方向向左C.F N增大，f＝0D.F N增大，f≠0、方向向左解析：解法一画出条形磁铁周围的磁感线，由左手定则可知长直导线的受力方向为左上方向；由牛顿第三定律可知条形磁铁的受力方向为右下方向，如图乙所示.故选项D正确.解法二画出条形磁铁的等效环形电流，如图乙所示.由电流之间安培力方向特点很容易判定这些环形电流受直导线的安培力的合力应向右下方向，选项D正确.答案：D8.在赤道上竖立一避雷针.当一团带负电的乌云经过其正上方时，避雷针发生放电，则地磁场对避雷针的作用力( )A.向东B.向西C.向南D.向北解析：作出如图所示的方位图，带负电的云层放电，则避雷针中的电流方向竖直向上，由左手定则判断，地磁场对避雷针的作用力向西.答案：B9.如图甲所示，把一通电导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动.当导线AB中通有图示方向的电流I时，从上往下看，导线的运动情况是( )A.按顺时针方向转动，同时下降B.按顺时针方向转动，同时上升C.按逆时针方向转动，同时下降D.按逆时针方向转动，同时上升解析：先采取电流元受力分析法，把直线电流等效为OA、OB两段电流元，如图乙所示.根据左手定则可知，两段电流元所受安培力方向相反(OA 电流元受力指向纸面外，OB 电流元受力指向纸面里).可见，从上往下看时，导线将逆时针转动.再采取特殊位置分析法，取导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，如图丙所示.根据左手定则判断出安培力的方向向下，故导线在逆时针转动的同时，向下运动，所以正确答案为C.答案：C10.如图甲所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架置于光滑水平面上，三边的长度分别为3L 、4L 和5L ，长度为L 的电阻丝的电阻为r ，框架与一电动势为E 、内阻不计的电源相连接，整个系统处于方向垂直于框架平面、磁感应强度为B 的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力为( )A.0B.BqLr ，方向b →d C.2BEL r ，方向d →bD.12BEL 7r，方向b →d解析：由题意知，通过ac 边的电流为：I 1＝E 5r由a →b →c 的电流I 2＝E7r故框架的受力情况如图乙所示.则：Fac ＝B ·5L ·E 5r ＝BLEr，方向b →dF ab ＝3BLE 7r ，方向b →cF bc ＝4BLE 7r，方向b →a由平行四边形定则知，F ab 、F bc 的合力与F ac 同向，大小为5BLE7r，如图丙所示.故框架受到的安培力的合力为：F ＝5BLE 7r ＋BLE r ＝12BLE 7r ，方向b →d .答案：D非选择题部分共3小题，共40分.11.(13分)图示为等臂电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着匝数n ＝9的矩形线圈，线圈的水平边长为l ，处于匀强磁场内，磁感应强度的大小为B 、方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流I 时，调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m 的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡.(1)导出用已知量和可测量量n 、m 、l 、I 表达B 的计算式.(2)当l ＝10.0 cm 、I ＝0.10 A 、m ＝7.2 g 时，磁感应强度B 是多大？(取重力加速度g ＝10 m/s 2)解析：(1)设电流方向未改变时，等臂天平的左盘内砝码的质量为m 1，右盘内砝码的质量为m 2，由平衡条件有：m 1g ＝m 2g －nBIl电流方向改变之后有：(m 1＋m )g ＝m 2g ＋nBIl 联立两式可得：B ＝mg 2nIl. (2)将n ＝9，l ＝10 cm ，I ＝0.1 A ，m ＝7.2 g 代入B ＝mg2nIl中得：B ＝0.4 T.答案：(1)B ＝mg2nIl(2)0.4 T12.(13分)如图甲所示，电源的电动势E ＝2 V ，内阻r ＝0.5 Ω，两竖直导轨间的距离L ＝0.2 m ，竖直导轨的电阻可以忽略不计.金属棒的质量m ＝0.1 kg ，电阻R ＝0.5 Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，在纸外一侧垂直靠在两导轨上.为使金属棒不下滑，施一与纸面成30°夹角、与导线垂直且斜向纸里的磁场，则磁感应强度的大小应满足什么条件？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g ＝10 m/s 2)解析：对金属棒进行受力分析，设磁感应强度为B 1时，金属棒恰好不下滑，此时它的受力情况如图乙所示，有：F cos 30°＝F NF sin 30°＋f ＝mgf ＝μFN F ＝B 1ILI ＝E R ＋r解得：B 1＝3.0 T设磁感应强度为B 2时，金属棒恰好不上滑，此时它的受力情况如图丙所示.同理有：B 2IL sin 30°＝μB 2IL cos 30°＋mg 乙 丙 解得：B 2＝16.3 T故磁感应强度B 的大小应满足： 3.0 T≤B ≤16.3 T.答案：3.0 T≤B ≤16.3 T13.(14分)图示为导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放有一金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B ＝kI ，比例常量k ＝2.5×10－6T/A.已知两导轨内侧间距l ＝1.5 cm ，滑块的质量m ＝30 g ，滑块沿导轨滑行5 m 后获得的发射速度v ＝3.0 km/s(此过程视为匀加速运动).(1)求发射过程中电源提供的电流.(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？解析：(1)由匀加速直线运动公式得：a ＝v 22s＝9×105 m/s 2 由安培力公式和牛顿第二定律，有： F ＝BIl ＝kI 2l ＝ma 因此I ＝ma kl＝8.5×105A.(2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即：P ·Δt ×4%＝12mv 2发射过程中电源供电时间为：Δt ＝v a ＝13×10－2s所需的电源输出功率为：P ＝12mv 2Δt ×4%＝1.0×109W 由功率P ＝IU ，解得输出电压为：U ＝PI＝1.2×103 V. 答案：(1)8.5×105A (2)1.0×109W 1.2×103V第56讲 磁场对运动电荷的作用体验成功1.初速度为v 0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子初始运动方向如图所示，则( )A.电子将向右偏转，速率不变B.电子将向左偏转，速率改变C.电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变 答案：A2.如图所示，水平绝缘面上一个带电荷量为＋q 的小带电体处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，小带电体的质量为m .为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该( )A.使B 的数值增大B.使磁场以速率v ＝mg qB 向上移动C.使磁场以速率v ＝mgqB 向右移动D.使磁场以速率v ＝mgqB向左移动答案：D3.一个质子和一个α粒子先后垂直磁场方向进入一个有理想边界的匀强磁场区域，它们在磁场中的运动轨迹完全相同，都是以图中的O 为圆心的半圆.已知质子与α粒子的电荷量之比q 1∶q 2＝1∶2，质量之比m 1∶m 2＝1∶4，则下列说法正确的是( )A.它们在磁场中运动时的动能相等B.它们在磁场中所受到的向心力大小相等C.它们在磁场中运动的时间相等D.它们在磁场中运动时的动量大小相等解析：因为轨迹相同，由半径公式R ＝mvqB可得：动能E k ＝12mv 2＝q 2B 2R22m ，由题中数据可知它们在磁场中运动时的动能相等，A 正确；由向心力公式F ＝mv 2R 可知，它们在磁场中所受到的向心力大小相等，B 正确；由周期公式T ＝2πmqB知它们的周期之比为1∶2，轨迹在磁场中对应的圆心角都为π，所以运动时间不同，C 错误；由半径公式可以判断它们在磁场中运动时的动量大小之比为1∶2，所以D 错误.答案：AB4.如图所示，质量为m 、带电荷量为q 的小球从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，其磁感强度为B .若带电小球在下滑过程中的某时刻对斜面的作用力恰好为零，则下列说法正确的是( )A.小球带正电B.小球在斜面上运动时做匀加速直线运动C.小球在斜面上运动时做速度增大、加速度也增大的变加速直线运动D.小球在斜面上下滑的过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为mg cos θBq解析：对小球进行受力分析，带电小球在下滑的过程中某时刻对斜面的作用力恰好为零，由左手定则可知，洛伦兹力应垂直斜面向上，故A 正确；又因为洛伦兹力垂直斜面，离开斜面前小球的合外力大小为mg sin θ，方向沿斜面向下，故小球在斜面上运动时做匀加速直线运动，B 正确；当F N ＝0时，有qvB ＝mg cos θ，D 正确.答案：ABD5.如图甲所示，在y ＜0的区域存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy 平面并指向纸外，磁感应强度为B .一带正电的粒子以速度v 0从O 点射入磁场，入射方向在xOy 平面内，与x 轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O 点的距离为l ，求该粒子的比荷qm.解析：如图乙所示，带正电的粒子射入磁场后，乙由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图示的轨迹运动后，从A 点射出磁场，O 、A 间的距离为l .粒子射出时速度的大小仍为v 0，射出方向与x 轴的夹角仍为θ.根据洛伦兹力公式和牛顿定律有：qv 0B ＝m v 20R解得：粒子做圆周运动的轨迹半径R ＝mv 0qB圆轨道的圆心位于OA 的中垂线上，根据几何关系有：l2＝R sin θ联立解得：q m＝2v 0sin θlB.答案：2v 0sin θlB6.如图甲所示，在半径为r 的圆形区域内有一匀强磁场，其磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里.电荷量为q 、质量为m 的带正电的粒子(不计重力)从磁场边缘A 点沿圆的半径AO 方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角.(1)求粒子做圆周运动的半径.(2)求粒子的入射速度.(3)若保持粒子的速率不变，从A 60°角，则粒子在磁场中运动的时间为多少？解析：(1)设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R ，如图乙所示，∠OO ′A ＝30°.由图可知圆周运动的半径为： R ＝O ′A ＝3r .(2)根据洛伦兹力和向心力公式得：Bqv ＝m v 2R有：R ＝mvqB＝3r故粒子的入射速度v ＝3rqBm.(3)当带电粒子的入射方向沿顺时针转过60°角时，如图丙所示，在△OAO 1中，OA ＝r ，O 1A ＝3r ，∠O 1AO ＝90°－60°＝30°由几何关系可得：O 1O ＝r ，∠AO 1E ＝60°设带电粒子在磁场中运动所用的时间为t .由v ＝2πR T ，R ＝mv qB可得：T ＝2πm Bq解得：t ＝T 6＝πm3qB.答案：(1)3r (2)3rqB m (3)πm3qB金典练习二十八 磁场对运动电荷的作用选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.在一长直导线AB 附近，有一带正电的小球用绝缘丝线悬挂在M 点，当导线中通以图示的恒定电流时，下列说法正确的是( )A.小球受洛伦兹力作用，方向与导线AB 垂直且指向纸里B.小球受洛伦兹力作用，方向与导线AB 垂直且指向纸外C.小球受洛伦兹力作用，方向与导线AB 垂直向左D.小球不受洛伦兹力作用 答案：D2.有电子、质子、氘核和氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们在磁场中都做匀速圆周运动，则轨道半径最大的是( )A.氘核B.氚核C.电子D.质子解析：由公式r ＝mv Bq可作判断.四种粒子带的电荷量都为e ，质量关系为m e ＜m p ＜m D ＜m T故有r e ＜r p ＜r D ＜r T .答案：B3.一个带电粒子沿垂直于匀强磁场的方向射入云室中.粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的气体电离，因而粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变).从图中情况可以确定粒子的运动方向和带电情况分别为( )A.粒子从a 运动到b ，带正电B.粒子从a 运动到b ，带负电C.粒子从b 运动到a ，带正电D.粒子从b 运动到a ，带负电解析：粒子在匀强磁场中的轨道半径R ＝mv Bq ＝2mE kBq，由于粒子的动能减小，故粒子运动的轨道半径逐渐变小，故粒子的运动方向为由b →a .又由左手定则可知粒子带负电.答案：D4.我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光.极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有的运动方向，向两极做螺旋运动，如图所示.这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光.地磁场的存在使多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障.科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关( )A.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B.空气阻力做负功，使其动能减小C.越接近南北两极，磁感应强度越大D.太阳对粒子的引力做负功解析：洛伦兹力永不做功，粒子向两极运动的过程中，太阳的引力远小于洛伦兹力，做功可忽略不计，故选项A 、D 错误.由R ＝mv Bq ＝2mE kBq，可知选项B 、C 正确.答案：BC5.如图所示，空间存在着方向竖直向下的匀强磁场，在光滑水平面上固定一个带负电的小球A ，另有一个带正电的小球Q .现给小球Q 一合适的初速度，Q 将在水平面上按图示的轨迹做匀速圆周运动.在运动过程中，由于Q 内部的因素，从Q 中分离出一小块不带电的物质C (可以认为刚分离时两者速度相同)，则此后( )A.Q 会向圆外飞去，C 做匀速直线运动B.Q 会向圆外飞去，C 做匀速圆周运动C.Q 会向圆内飞去，C 做匀速直线运动D.Q 会向圆内飞去，C 做匀速圆周运动解析：因为Q 的质量减小，电荷量及速度不变，因此洛伦兹力不变，库仑力不变，由F 向＝m v 2r可知所需的向心力将减小.Q 将做向心运动，选项C 正确.答案：C6.如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d 点垂直于磁场方向射入，沿曲线dP 打到屏MN 上的a 点，通过Pa 段用时为t .若该微粒经过P 点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN 上，两个微粒所受重力均可忽略，则新微粒运动的[2006年高考·北京理综卷]( )A.轨迹可能为Pb ，至屏幕的时间将小于tB.轨迹可能为Pc ，至屏幕的时间将大于tC.轨迹可能为Pb ，至屏幕的时间将等于tD.轨迹可能为Pa ，至屏幕的时间将大于t解析：带电微粒与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒的过程中动量守恒，由半径公式可知半径不变，因此轨迹仍为Pa .碰撞后速度减小，至屏幕的时间将大于t ，故选项D 正确.答案：D7.如图所示，在圆形区域内存在一垂直于纸面向里的匀强磁场，一束速率各不相同的质子从A 点沿圆形磁场的半径方向射入磁场.关于质子在该磁场内的运动情况，下列说法正确的是( )A.运动时间越长的，其轨迹越长B.运动时间越长的，其射出磁场时的速率越大C.运动时间越长的，其轨迹对应的圆心角越大D.运动时间越长的，其速度方向的偏转角越大解析：质子沿半径方向射入，沿另一半径方向射出，轨迹半径r ＝mv Bq，偏转角等于圆心角θ＝2arctan R r ＝2arctanBqR mv ，偏转时间t ＝θm Bq ＝2m Bq ·arctan BqRmv.由此可得偏转时间越长，圆心角越大，运动速率越小，选项C 、D 正确.答案：CD8.如图甲所示，宽h ＝2 cm 的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向里.现有一群带正电的粒子从O 点以相同的速率向各个方向射入磁场.若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r 均为5 cm ，不计粒子的重力，则( )A.右边界：－4 cm ＜y ＜4 cm 内有粒子射出B.右边界：y ＞4 cm 和y ＜－4 cm 内有粒子射出C.左边界：y ＞8 cm 内有粒子射出D.左边界：0＜y ＜8 cm 内有粒子射出解析：作出如图乙所示的示意图，由几何关系可得：临界点距。