高考物理專題電磁學知識點之磁場難題匯編附答案

高考物理專題電磁學知識點之磁場難題匯編附答案一、選擇題1．關于垂直于磁場方向的通電直導線所受磁場作用力的方向，正確的說法是（）A．跟磁場方向垂直，跟電流方向平行B．跟電流方向垂直，跟磁場方向平行C．既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直D．既不跟磁場方向垂直，也不跟電流方向垂直2．質量和電荷量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經小孔S垂直進入勻強磁場，運行的半圓軌跡分別如圖中的兩支虛線所示，下列表述正確的是（）A．M帶正電，N帶負電B．M的速率大于N的速率C．洛倫磁力對M、N做正功D．M的運行時間大于N的運行時間3．在探索微觀世界中，同位素的發(fā)現與證明無疑具有里程碑式的意義。質譜儀的發(fā)現對證明同位素的存在功不可沒，1922年英國物理學家阿斯頓因質譜儀的發(fā)明、同位素和質譜的研究榮獲了諾貝爾化學獎。若速度相同的一束粒子由左端射入質譜儀后的運動軌跡如圖所示，不計粒子重力，則下列說法中正確的是（）A．該束粒子帶負電B．速度選擇器的P1極板帶負電C．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，質量越大D．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷越小4．為了降低潛艇噪音可用電磁推進器替代螺旋槳。如圖為直線通道推進器示意圖。推進器前后表面導電，上下表面絕緣，規(guī)格為：a×b×c=0.5m×0.4m×0.3m?？臻g內存在由超導勵磁線圈產生的勻強磁場，其磁感應強度B=10.0T，方向豎直向下，若在推進器前后方向通以電流I=1.0×103A，方向如圖。則下列判斷正確的是（）A．推進器對潛艇提供向左的驅動力，大小為4.0×103NB．推進器對潛艇提供向右的驅動力，大小為5.0×103NC．超導勵磁線圈中的電流方向為PQNMP方向D．通過改變流過超導勵磁線圈或推進器的電流方向可以實現倒行功能5．如圖所示，勻強磁場的方向垂直紙面向里，一帶電微粒從磁場邊界d點垂直于磁場方向射入，沿曲線dpa打到屏MN上的a點，通過pa段用時為t.若該微粒經過P點時，與一個靜止的不帶電微粒碰撞并結合為一個新微粒，最終打到屏MN上．若兩個微粒所受重力均忽略,則新微粒運動的()A．軌跡為pb,至屏幕的時間將小于tB．軌跡為pc,至屏幕的時間將大于tC．軌跡為pa，至屏幕的時間將大于tD．軌跡為pb,至屏幕的時間將等于t6．如圖所示，虛線為兩磁場的邊界，左側磁場垂直紙面向里，右側磁場垂直紙面向外，磁感應強度大小均為B。一邊長為L、電阻為R的單匝正方形導體線圈abcd，水平向右運動到圖示位置時，速度大小為v，則（）A．ab邊受到的安培力向左，cd邊受到的安培力向右B．ab邊受到的安培力向右，cd邊受到的安培力向左C．線圈受到的安培力的大小為D．線圈受到的安培力的大小為7．對磁感應強度的理解，下列說法錯誤的是（）A．磁感應強度與磁場力F成正比，與檢驗電流元IL成反比B．磁感應強度的方向也就是該處磁感線的切線方向C．磁場中各點磁感應強度的大小和方向是一定的，與檢驗電流I無關D．磁感線越密，磁感應強度越大8．如圖所示，一塊長方體金屬板材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中，磁感應強度大小為B。當通以從左到右的恒定電流I時，金屬材料上、下表面電勢分別為φ1、φ2。該金屬材料垂直電流方向的截面為長方形，其與磁場垂直的邊長為a、與磁場平行的邊長為b，金屬材料單位體積內自由電子數為n，元電荷為e。那么A． B．C． D．9．下列關于教材中四幅插圖的說法正確的是（）A．圖甲是通電導線周圍存在磁場的實驗。這一現象是物理學家法拉第通過實驗首先發(fā)現B．圖乙是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，線圈產生大量熱量，從而冶煉金屬C．圖丙是李輝用多用電表的歐姆擋測量變壓器線圈的電阻劉偉手握線圈裸露的兩端協助測量，李輝把表筆與線圈斷開瞬間，劉偉覺得有電擊說明歐姆擋內電池電動勢很高D．圖丁是微安表的表頭，在運輸時要把兩個接線柱連在一起，這是為了保護電表指針，利用了電磁阻尼原理10．如圖，一正方體盒子處于豎直向上勻強磁場中，盒子邊長為L，前后面為金屬板，其余四面均為絕緣材料，在盒左面正中間和底面上各有一小孔（孔大小相對底面大小可忽略），底面小孔位置可在底面中線MN間移動，讓大量帶電液滴從左側小孔以某一水平速度進入盒內，若在正方形盒子前后表面加一恒定電壓U，可使得液滴恰好能從底面小孔通過，測得小孔到M點的距離為d，已知磁場磁感強度為B，不考慮液滴之間的作用力，不計一切阻力，則以下說法正確的是（）A．液滴一定帶正電B．所加電壓的正極一定與正方形盒子的后表面連接C．液滴從底面小孔通過時的速度為D．恒定電壓為11．三根平行的長直導體棒分別過正三角形ABC的三個頂點，并與該三角形所在平面垂直，各導體棒中均通有大小相等的電流，方向如圖所示．則三角形的中心O處的合磁場方向為()A．平行于AB，由A指向B B．平行于BC，由B指向CC．平行于CA，由C指向A D．由O指向C12．2019年我國研制出了世界上最大的緊湊型強流質子回旋加速器，該回旋加速器是我國目前自主研制的能量最高的質子回旋加速器。如圖所示為回旋加速器原理示意圖，現將兩個相同的回旋加速器置于相同的勻強磁場中，接入高頻電源。分別加速氘核和氦核，下列說法正確的是（）A．它們在磁場中運動的周期相同B．它們的最大速度不相等C．兩次所接高頻電源的頻率不相同D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能13．如圖所示為研究某種帶電粒子的裝置示意圖，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的O點，出現一個光斑．在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應強度為B的勻強磁場后，粒子束發(fā)生偏轉，沿半徑為r的圓弧運動，打在熒光屏上的P點，然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下，場強大小為E的勻強電場，光斑從P點又回到O點，關于該粒子（不計重力），下列說法正確的是A．粒子帶負電B．初速度為C．比荷為D．比荷為14．一直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示．如果直導線可以自由地運動且通以由a到b的電流，則導線ab受磁場力后的運動情況為()A．從上向下看順時針轉動并靠近螺線管B．從上向下看順時針轉動并遠離螺線管C．從上向下看逆時針轉動并遠離螺線管D．從上向下看逆時針轉動并靠近螺線管15．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動，當線圈平面轉到與磁場方向平行時()A．線圈繞P1轉動時的電流等于繞P2轉動時的電流B．線圈繞P1轉動時的電動勢小于繞P2轉動時的電動勢C．線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同，都是a→b→c→dD．線圈繞P1轉動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉動時dc邊受到的安培力16．如圖所示，在兩個水平放置的平行金屬板之間，存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場．一束帶電粒子（不計重力）沿著直線通過兩板間而不發(fā)生偏轉，則這些粒子一定具有相同的（）A．質量B．初速度C．電荷量D．比荷17．如圖所示，兩根相互平行放置的長直導線a和b通有大小相等、方向相反的電流，a受到磁場力的大小為F1，當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2.則此時b受到的磁場力大小為()A．F2 B．F1-F2 C．F1＋F2 D．2F1-F218．如圖所示，帶電粒子以初速度以v0從a點進入勻強磁場，運動過程中經過b點，Oa=Ob，若撤去磁場加一個與y軸平行的勻強電場，帶電粒子仍以速度以v0從a點進入電場，仍能通過b點，則電場強度E和磁感應強度B的比值為A．v0 B．1/v0 C．2v0 D．v0/219．關于電場和磁場，下列說法中正確的是（）A．電場和磁場不是實際存在的，是人們想象假設出來的B．電場和磁場的觀點是庫侖首先提出來的，并得到物理學理論和實驗的證實和發(fā)展C．磁感應強度的方向就是通電導線在磁場中所受力的方向D．電場強度是電場本身的性質，與試探電荷的電量及其所受電場力大小無關20．如圖，一束電子沿z軸正向流動，則在圖中y軸上A點的磁場方向是（）A．+x方向 B．﹣x方向 C．+y方向 D．﹣y方向21．如圖所示，矩形虛線框MNPQ內有一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里．a、b、c是三個質量和電荷量都相等的帶電粒子，它們從PQ邊上的中點沿垂直于磁場的方向射入磁場，圖中畫出了它們在磁場中的運動軌跡．粒子重力不計．下列說法正確的是A．粒子a帶負電B．粒子c的動能最大C．粒子b在磁場中運動的時間最長D．粒子b在磁場中運動時的向心力最大22．如圖所示是磁流體發(fā)電機的示意圖，兩平行金屬板P、Q之間有一個很強的磁場。一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）沿垂直于磁場的方向噴入磁場。把P、Q與電阻R相連接。下列說法正確的是（）A．Q板的電勢高于P板的電勢B．R中有由b向a方向的電流C．若只改變磁場強弱，R中電流保持不變D．若只增大粒子入射速度，R中電流增大23．如圖所示,在兩水平金屬板構成的器件中,存在勻強電場與勻強磁場,電場強度E和磁感應強度B相互垂直,以某一水平速度進入的不計重力的帶電粒子恰好能沿直線運動,下列說法正確的是(

)A．粒子一定帶負電B．粒子的速度大小v=B/EC．若粒子速度大小改變,粒子將做曲線運動D．若粒子速度大小改變,電場對粒子的作用力會發(fā)生改變24．研究放射性元素射線性質的實驗裝置如圖所示．兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出．則A．a為電源正極，到達A板的為α射線B．a為電源正極，到達A板的為β射線C．a為電源負極，到達A板的為α射線D．a為電源負極，到達A板的為β射線25．如圖所示，空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里，三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質量分別為ma、mb、mc，已知在該區(qū)域內，a在紙面內做勻速圓周運動，b在紙面內向右做勻速直線運動，c在紙面內向左做勻速直線運動，下列選項正確的是()A．mambmc B．mbmamcC．mcmamb D．mcmbma【參考答案】***試卷處理標記，請不要刪除一、選擇題1．C解析：C【解析】【分析】左手定則的內容：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是安培力的方向．【詳解】根據左手定則的內容知與磁場方向垂直的通電直導線，它受到的磁場作用力與電流方向垂直，與磁場方向垂直，故C正確，ABD錯誤．【點睛】解決本題的關鍵掌握左手定則判定安培力的方向，知道安培力垂直于電流方向與磁場方向構成的平面．2．B解析：B【解析】【分析】【詳解】A.根據左手定則，可知，M帶負電，N帶正電，A錯誤；B.粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，即：解得：同一磁場，又M和N兩粒子的電荷量相同，故軌道半徑大小r和速度v成正比，故B正確；C.洛倫茲力每時每刻與速度垂直，不做功，C錯誤；D.粒子在磁場中運動的周期T的計算如下：同一磁場，M和N兩粒子的電荷量相同，故兩粒子在磁場中運動的周期相同，它們均運動了半個周期，故它們運動的時間相同，D錯誤；故選B。3．D解析：D【解析】【分析】【詳解】A．帶電粒子在磁場中向下偏轉，磁場的方向垂直紙面向外，根據左手定則知，該粒子帶正電。故A錯誤。B．在平行金屬板間，根據左手定則知，帶電粒子所受的洛倫茲力方向豎直向上，則電場力的方向豎直向下，知電場強度的方向豎直向下，所以速度選擇器的P1極板帶正電。故B錯誤。CD．從速度選擇器進入B2磁場中的粒子速度是一定的，根據得知r越大，荷質比越小，而質量m不一定大。故C錯誤、D正確。故選D。4．D解析：D【解析】【分析】【詳解】AB．磁場方向向下，電流方向向里，依據左手定則，則安培力方向向左，因此驅動力方向向右，根據安培力公式有故AB錯誤；C．磁場方向向下，根據安培定則可判定超導勵磁線圈中的電流方向為PMNQP方向，故C錯誤；D．通過改變流過超導勵磁線圈或推進器的電流方向，根據左手定則可知驅動力方向相反，故D正確。故選D。5．C解析：C【解析】試題分析：由動量守恒定律可得出粒子碰撞后的總動量不變，由洛侖茲力與向心力的關系可得出半徑表達式，可判斷出碰后的軌跡是否變化；再由周期變化可得出時間的變化．帶電粒子和不帶電粒子相碰，遵守動量守恒，故總動量不變，總電量也保持不變，由，得：，P、q都不變，可知粒子碰撞前后的軌跡半徑r不變，故軌跡應為pa，因周期可知，因m增大，故粒子運動的周期增大，因所對應的弧線不變，圓心角不變，故pa所用的時間將大于t，C正確；【點睛】帶電粒子在勻強磁場中運動時，洛倫茲力充當向心力，從而得出半徑公式，周期公式，運動時間公式，知道粒子在磁場中運動半徑和速度有關，運動周期和速度無關，畫軌跡，定圓心，找半徑，結合幾何知識分析解題，6．D解析：D【解析】【分析】【詳解】AB．線框的左右兩邊分別切割兩磁場產生的動生電動勢由右手定則可找出方向，如圖所示兩動生電源串聯，總電流為順時針方向，再由左手定則可得ab邊受到的安培力向左，cd邊受到的安培力向左，故AB錯誤；CD．線框的電動勢為，則電流為兩個安培力力之和為線框受到的安培力故C錯誤，D正確。故選D。7．A解析：A【解析】【分析】【詳解】A．磁感應強度反映磁場本身的性質，與放入磁場的電流元IL、磁場力F均無關，且是比值定義法定義的磁感應強度，體現B由磁場本身決定，故A錯誤，符合題意；BD．人為引入的磁感線描述磁場的強弱和方向，磁感線在某點的切線方向表示磁場方向，磁感線的密度表示磁場的強弱，磁感線越密，磁感應強度越大，故BD正確，不符題意；C．磁場中各點磁感應強度的大小和方向是一定的，是由磁場本身因素決定的，而與檢驗電流I無關，故C正確，不符題意。本題選錯誤的，故選A。8．B解析：B【解析】【分析】金屬導體自由電荷為電子，根據左手定則知電子受到洛倫茲向上，知上表面帶負電，下表面帶正電，上表面的電勢比下表面的低。抓住電荷所受的洛倫茲力和電場力平衡求出電荷的移動速度，從而得出上下表面的電勢差?！驹斀狻恳驗樯媳砻娴碾妱荼认卤砻娴牡停驗閑vB=e，解得：，因為電流I=nevs=nevab，解得：．所以φ1-φ2=-，故B正確。故選B。【點睛】解決本題的關鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道最終電荷在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡。9．D解析：D【解析】【分析】【詳解】A．圖甲是通電導線周圍存在磁場的實驗，研究的電流的磁效應，這一現象是物理學家奧斯特首先發(fā)現，選項A錯誤；B．圖乙中真空冶煉爐的工作原理是電磁感應現象中的渦流，當爐外線圈通入高頻交流電時，爐內金屬產生大量熱量，從而冶煉金屬，選項B錯誤；C．圖丙中李輝把表筆與線圈斷開瞬間，劉偉覺得有電擊感，這是電磁感應現象中的自感現象，選項C錯誤；D．圖丁在運輸時要把兩個接線柱連在一起，產生了閉合回路，目的保護電表指針，利用了電磁阻尼原理，選項D正確。故選D。10．D解析：D【解析】【分析】【詳解】A．由于電場強度方向不清楚，則無法確定液滴的電性，故A錯誤；B．若液滴帶正電，洛倫茲力垂直紙面向外，則電場力垂直紙面向里，說明正極與正方形盒子的前表面連接，若液滴帶負電，洛倫茲力垂直紙面向里，則電場力垂直紙面向外，說明正極與正方形盒子的前表面連接，則所加電壓的正極一定與正方形盒子的前表面連接，故B錯誤；C．穩(wěn)定后液滴所受電場力和洛倫茲力大小相等，方向相反，液滴在重力作用下運動，故將做勻變速曲線運動，則有聯立解得，液滴從底面小孔通過時的速度為故C錯誤；D．穩(wěn)定后洛倫茲力等于電場力解得故D正確。故選D。11．A解析：A【解析】【分析】由題意可知考查磁感應強度的矢量性，根據右手螺旋定則及磁感應強度的矢量性分析可得?！驹斀狻扛鶕沂致菪▌t，電流A在O產生的磁場平行于BC，且由C向B，B電流在O產生的磁場平行AC，且由A向C，電流C在O產生的磁場平行AB，且由A向B，由于三導線電流大小相同，到O點的距離相同，根據平行四邊形定則，則合場強的方向平行于AB，由A指向B。A．由前面分析可知合磁場方向平行于AB，由A指向B故A正確BCD．由前分析可知合磁場平行于AB，由A指向B故BCD錯誤?！军c睛】先用右手螺旋定則確定出每條導線在0處磁感應強度的大小，再矢量求和可求得合磁場的方向。12．A解析：A【解析】【分析】【詳解】A．粒子在磁場中，洛倫茲力提供向心力，周期氘核和氦核的比荷相等，則兩粒子在磁場中運動的周期相同，故A正確；C．根據回旋加速器的工作原理可知，粒子在磁場中運動的頻率等于高頻電源的頻率，故兩次頻率相同，故C錯誤；B．根據可得最大速度由于氘核和氦核比荷相同，因此它們的最大速度也相同，故B錯誤；D．最大動能高頻電源的頻率與粒子最大動能無關，故D錯誤。故選A。13．D解析：D【解析】【詳解】垂直于紙面向里的方向上加一磁感應強度為B的勻強磁場后，粒子束打在熒光屏上的P點，根據左手定則可知，粒子帶正電，選項A錯誤；當電場和磁場同時存在時：,解得，選項B錯誤；在磁場中時，由，可得：,故選項D正確，C錯誤；故選D.【點睛】本題主要是考查帶電粒子在復合場的運動，解答本題要能夠根據共點力的平衡條件分析洛倫茲力和電場力的大小關系；在復合場中做勻速直線運動粒子，在解題時要注意過程分析和受力分析．14．D解析：D【解析】試題分析：通電導線因放在通電螺線管的磁場中故受到磁場力，因左右兩側磁場方向不同，故可以分左右兩邊分別分析研究，畫出兩側的磁場方向，則由左手定則可判出磁場力的方向，根據受力情況可判出物體的轉動情況．當導體轉動后，我們可以認為電流向右偏內，受力也將發(fā)生變化，為了簡便，我們可以判斷導體轉動到向里的位置判斷導體的受力情況，再判出導體的運動情況．解：通電螺線管的磁感線如圖所示，則由圖示可知左側導體所處的磁場方向斜向上，右側導體所處的磁場斜向下，則由左手定則可知，左側導體受力方向向外，右側導體受力方向向里，故從上向下看，導體應為逆時針轉動；當導體轉過90°時，由左手定則可得導體受力向下，故可得出導體運動為逆時針轉動的同時還要向下運動．即為a端轉向紙外，b端轉向紙里，且靠近通電螺線管，故D正確，ABC錯誤；故選D【點評】解決本題的關鍵（1）清楚通電螺線管的磁場，應看到左右兩邊磁場的不同；（2）能準確地應用左手定則判斷磁場與電流不垂直的情況；（3）會找到一些有代表性的特殊位置求解．15．A解析：A【解析】【分析】【詳解】AB．根據E=BωS可知，無論線圈繞軸P1和P2轉動，則產生的感應電動勢均相等，故感應電流相等，故A正確，B錯誤；C．由楞次定律可知，線線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同，都是a→d→c→b→a，故C錯誤；D．由于線圈P1轉動時線圈中的感應電流等于繞P2轉動時線圈中得電流，故根據F=BLI可知，線圈繞P1轉動時dc邊受到的安培力等于繞P2轉動時dc邊受到的安培力，故D錯誤。故選A。16．B解析：B【解析】一束帶電粒子（不計重力）沿著直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉，知粒子受電場力和洛倫茲力平衡，有：，因為與是確定的，所以，知粒子的速度相同，所以B正確的，A，C，D錯誤．故選B．【點睛】解決本題的關鍵知道速度選擇器選擇粒子，通過平衡知，選擇的粒子與粒子的電量、電性無關．17．A解析：A【解析】根據同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，所以沒加磁場前，二者所受的力等大方向，加上磁場后，受到的安培力也是等大反向，所以兩個導線所受到的力均是等大反向，所以b受到的磁場力大小變?yōu)閍受到的磁場力大小，A對．18．C解析：C【解析】【詳解】設oa=ob=d，因為帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，所以圓周運動的半徑正好等于d，粒子在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：qv0B=m，解得：，如果換成勻強電場，水平方向以v0做勻速直線運動，在水平方向：d=v0t2，豎直沿y軸負方向做勻加速運動，即：，解得：，則=2v0，故選C．【點睛】帶電粒子在電場磁場中的運動要把握其運動規(guī)律，在電場中利用幾何關系得出其沿電場和垂直于電場的運動規(guī)律；而在磁場中也是要注意找出相應的幾何關系，從而確定圓心和半徑．19．D解析：D【解析】【詳解】A.電場和磁場是客觀存在的，電場線和磁感線是人們想象假設出來的，故A錯誤；B.電場和磁場的觀點是法拉第首先提出來的，并得到物理學理論和實驗的證實和發(fā)展，故B錯誤；C.磁感應強度的方向與通電導線在磁場中所受力的方向無關，通電導線與磁場垂直時，不受安培力，故C錯誤；D.電場強度是電場本身的性質，與試探電荷的電量及其所受電場力大小無關，故D正確；20．A解析：A【解析】【分析】【詳解】據題意，電子流沿z軸正向流動，電流方向沿z軸負向，由安培定則可以判斷電流激發(fā)的磁場以z軸為中心沿順時針方向（沿z軸負方向看），通過y軸A點時方向向外，即沿x軸正向。故選A。【點睛】首先需要判斷出電子