備戰(zhàn)2022年高考物理臨考題號(hào)押題（廣東卷）磁場(chǎng)主觀題（解析版）

押2022年新高考廣東卷第5題磁場(chǎng)主觀題考點(diǎn)內(nèi)容常見題型及要求磁場(chǎng)的疊加選擇題磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用及安培定則的綜合問題選擇題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)選擇題秘籍一磁場(chǎng)的疊加【規(guī)律秘籍】1.磁場(chǎng)的疊加問題的求解秘籍（1）確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線．（2）根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向。（3）磁場(chǎng)中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向。（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各通電導(dǎo)體單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。2.定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向．如圖所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)．【方法秘籍】對(duì)于多個(gè)電流在空間某點(diǎn)的合磁場(chǎng)方向，首先應(yīng)用安培定則判斷出各電流在該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向(磁場(chǎng)方向與該點(diǎn)和電流連線垂直)，然后應(yīng)用平行四邊形定則合成．秘籍二磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用及安培定則的綜合問題【規(guī)律秘籍】1.安培力大小和方向2.同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。3.求解磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用力的注意事項(xiàng)(1)掌握安培力公式：F＝BIL(I⊥B，且L指有效長度)。(2)用準(zhǔn)“兩個(gè)定則”①對(duì)電流的磁場(chǎng)用安培定則(右手螺旋定則)，并注意磁場(chǎng)的疊加性。②對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力用左手定則。(3)明確兩個(gè)常用的等效模型①變曲為直：圖甲所示通電導(dǎo)線，在計(jì)算安培力的大小和判斷方向時(shí)均可等效為ac直線電流。②化電為磁：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，如圖乙。4．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡問題的分析思路(1)選定研究對(duì)象；(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I，如圖所示．(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解．【方法秘籍】1.判斷安培力的方向時(shí)，充分利用F安⊥B、F安⊥I；2.受力分析時(shí)，要注意將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖．秘籍三帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【規(guī)律秘籍】1．基本公式：qvB＝meq\f(v2,r)重要結(jié)論：r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πm,qB)，T＝eq\f(2πr,v)2．基本思路(1)畫軌跡：確定圓心，用幾何方法求半徑并畫出軌跡．(2)找聯(lián)系：軌跡半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和周期相聯(lián)系．(3)用規(guī)律：利用牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式和半徑公式．3．軌跡圓的幾個(gè)基本特點(diǎn)(1)粒子從同一直線邊界射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)時(shí)，入射角等于出射角．如圖，θ1＝θ2＝θ3.(2)粒子經(jīng)過磁場(chǎng)時(shí)速度方向的偏轉(zhuǎn)角等于其軌跡的圓心角．如圖，α1＝α2.(3)沿半徑方向射入圓形磁場(chǎng)的粒子，出射時(shí)亦沿半徑方向，如圖甲．(4)磁場(chǎng)圓與軌跡圓半徑相同時(shí)，以相同速率從同一點(diǎn)沿各個(gè)方向射入的粒子，出射速度方向相互平行．反之，以相互平行的相同速率射入時(shí)，會(huì)從同一點(diǎn)射出(即磁聚焦現(xiàn)象)，如圖乙．4．半徑的確定方法一：由物理公式求．由于Bqv＝eq\f(mv2,R)，所以半徑R＝eq\f(mv,qB)；方法二：由幾何關(guān)系求．一般由數(shù)學(xué)知識(shí)(勾股定理、三角函數(shù)等)通過計(jì)算來確定．5．時(shí)間的確定方法一：由圓心角求．t＝eq\f(θ,2π)T；方法二：由弧長求．t＝eq\f(s,v).6．臨界問題(1)解決帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問題，關(guān)鍵在于運(yùn)用動(dòng)態(tài)思維，尋找臨界點(diǎn)，確定臨界狀態(tài)，根據(jù)粒子的速度方向找出半徑方向，同時(shí)由磁場(chǎng)邊界和題設(shè)條件畫好軌跡，定好圓心，建立幾何關(guān)系．(2)粒子射出或不射出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài)是粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)邊界相切．【方法秘籍】1.在交變電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般是幾段變速運(yùn)動(dòng)組合．可畫出v－t圖象，分析速度、位移變化．2.在交變電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)若是幾段類平拋運(yùn)動(dòng)的組合，可分解后畫出沿電場(chǎng)方向分運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，分析速度變化，或是分析偏轉(zhuǎn)位移與偏轉(zhuǎn)電壓的關(guān)系式．1.（2021·廣東卷·T5）截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導(dǎo)線，長管外表面固定著對(duì)稱分布的四根平行長直導(dǎo)線，若中心直導(dǎo)線通入電流，四根平行直導(dǎo)線均通入電流，，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是（）AB.C.D.【答案】C【解析】因，則可不考慮四個(gè)邊上的直導(dǎo)線之間的相互作用；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導(dǎo)線要受到吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導(dǎo)線要受到排斥的安培力，形成凸形，故變形后的形狀如圖C。故選C。2.（2020·全國=1\*ROMANI卷（廣東）·T18）一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一束質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點(diǎn)垂直于ac射入磁場(chǎng)，這些粒子具有各種速率。不計(jì)粒子之間的相互作用。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的粒子，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可得粒子在磁場(chǎng)中的周期粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與速度無關(guān)，軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長。采用放縮圓解決該問題，粒子垂直ac射入磁場(chǎng)，則軌跡圓心必在ac直線上，將粒子的軌跡半徑由零逐漸放大。當(dāng)半徑和時(shí)，粒子分別從ac、bd區(qū)域射出，磁場(chǎng)中的軌跡為半圓，運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于半個(gè)周期。當(dāng)0.5R<r<1.5R時(shí)，粒子從半圓邊界射出，逐漸將軌跡半徑從0.5R逐漸放大，粒子射出位置從半圓頂端向下移動(dòng)，軌跡圓心角從逐漸增大，當(dāng)軌跡半徑為R時(shí)，軌跡圓心角最大，然后再增大軌跡半徑，軌跡圓心角減小，因此當(dāng)軌跡半徑等于R時(shí)軌跡圓心角最大，即軌跡對(duì)應(yīng)的最大圓心角粒子運(yùn)動(dòng)最長時(shí)間為,故選C。3.（2019·全國=1\*ROMANI卷（廣東）·T17)如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接，已如導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為（）A．2F B．1.5F C．0.5F D．0【答案】B【解析】設(shè)每一根導(dǎo)體棒的電阻為R，長度為L，則電路中，上下兩路電阻之比為，根據(jù)并聯(lián)電路兩端各電壓相等的特點(diǎn)可知，上下兩路電流之比。如下圖所示，由于上路通電的導(dǎo)體受安培力的有效長度為L，根據(jù)安培力計(jì)算公式，可知，得，根據(jù)左手定則可知，兩力方向相同，故線框LMN所受的合力大小為。一、單選題1．（2022·廣東廣州·一模）如圖，虛線內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，是半圓，圓心是O，半徑為r，，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為的離子，以速度v沿半徑射入磁場(chǎng)，從邊垂直邊界離開磁場(chǎng)，則（）A．離子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為 B．離子離開磁場(chǎng)時(shí)距b點(diǎn)為C．虛線內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 D．離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為【答案】D【解析】AB．由題意，作出離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如下則根據(jù)幾何關(guān)系，離子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)半徑為離子離開磁場(chǎng)時(shí)距b點(diǎn)為r，故AB錯(cuò)誤；C．離子在磁場(chǎng)中，由洛倫茲力提供向心力可得故C錯(cuò)誤；D．由幾何關(guān)系知，離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為150°，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為故D正確。故選D。2．（2022·廣東珠?！じ呷谀┤鐖D所示，兩通電長直導(dǎo)線垂直紙面放置，其通過的電流大小相等、方向相反。O點(diǎn)距離兩導(dǎo)線的距離相等，線段EF和MN互相垂直平分，則下列說法正確的是（）A．O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零B．E點(diǎn)與F點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反C．M點(diǎn)與N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同D．E點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右【答案】C【解析】A．由右手螺旋定則知，兩電流在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都向下，所以合磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A錯(cuò)誤；B．由由右手螺旋定則知，兩電流在E、F兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示（紅色有向線段表示左邊電流在各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度，藍(lán)色表示右邊電流在各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度），根據(jù)對(duì)稱性和平行四邊形定則可知，兩點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故B錯(cuò)誤；C．同理，可知兩電流在M、N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示，根據(jù)對(duì)稱性可知，兩點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故C正確；D．由圖，根據(jù)對(duì)稱性和平行四邊形定則可知E點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，故D錯(cuò)誤。故選C。二、多選題3．（2022·廣東江門·一模）如圖所示，在光滑絕緣的水平面上，虛線右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里，質(zhì)量、電荷量的小球C靜置于其中，虛線左側(cè)一個(gè)質(zhì)量為kg、不帶電的絕緣小球A以速度m/s進(jìn)入磁場(chǎng)與C球發(fā)生正碰（電荷不轉(zhuǎn)移），碰后C小球?qū)λ矫娴膲毫偤脼榱悖∠蛴覟檎较?，，下列說法正確的是（）A．碰后C球速度為20m/s B．碰后C球速度為15m/sC．C對(duì)A的沖量大小為 D．C對(duì)A的沖量大小為【答案】AD【解析】AB．由于碰后C小球?qū)λ矫娴膲毫偤脼榱?，根?jù)左手定則可知C小球速度方向向右，則有解得，碰后C球速度為故A正確，B錯(cuò)誤；CD．兩球發(fā)生正碰過程中，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得解得根據(jù)動(dòng)量定理可知，C對(duì)A的沖量即大小為，方向水平向左。故選AD。4．（2022·廣東深圳·一模）磁懸浮列車是高速低耗交通工具，如圖（a）所示，它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如圖（b）所示的物理模型。固定在列車底部的正方形金屬線框的邊長為L。匝數(shù)為N?？傠娮铻镽；水平面內(nèi)平行長直導(dǎo)軌間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B、方向交互相反、邊長均為L的正方形組合勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)磁場(chǎng)以速度v勻速向右移動(dòng)時(shí)，可驅(qū)動(dòng)停在軌道上的列車，則（）A．圖示時(shí)刻線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向B．列車運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)移動(dòng)的方向相同C．列車速度為v'時(shí)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為D．列車速度為v'時(shí)線框受到的安培力大小為【答案】BC【解析】A．線框相對(duì)磁場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則可知圖示時(shí)刻線框中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)左手定則，列車受到向右的安培力，因此列車運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)移動(dòng)的方向相同，B正確；C．由于前后兩個(gè)邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)順次相加，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律C正確；D．列車速度為v'時(shí)線框受到的安培力大小為D錯(cuò)誤。故選BC。（限時(shí)：30分鐘）1.（2022·北京市延慶區(qū)高三下學(xué)期一模）如圖所示，邊長為L的正方形區(qū)域abcd中充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一帶電粒子從ad邊的中點(diǎn)M垂直于ad邊，以一定速度射入磁場(chǎng)，僅在洛倫茲力的作用下，正好從ab邊中點(diǎn)N射出磁場(chǎng)。忽略粒子受到的重力，下列說法正確的是（）A.若粒子射入磁場(chǎng)的速度增大為原來的2倍，粒子將從b點(diǎn)射出B.若粒子射入磁場(chǎng)的速度增大為原來的2倍，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大為原來的2倍C.若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來的2倍，粒子將從a點(diǎn)射出D.若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來的2倍，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大為原來的2倍【答案】C【解析】A．由題意和左手定則可知，粒子帶正電，帶電粒子在磁場(chǎng)中由洛倫茲力提供向心力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則有

若粒子射入磁場(chǎng)的速度增大為原來的2倍，即v＇=2v，則粒子的半徑將增大為原來的2倍，由圖可知，粒子不會(huì)從b點(diǎn)射出，A錯(cuò)誤；B．粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的周期為由圖可知，若粒子射入磁場(chǎng)的速度增大為原來的2倍，則粒子的半徑將增大為原來的2倍，可粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角將減小，周期不變，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間將減小，B錯(cuò)誤；C．若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來的2倍，粒子的運(yùn)動(dòng)半徑將減小為原來的2倍，將從a點(diǎn)射出，C正確；D．若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來的2倍，由可知，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑和周期將減小，可仍轉(zhuǎn)半圈，時(shí)間將不變，D錯(cuò)誤。故選C。2.（2022·北京市海淀區(qū)高三下學(xué)期一模）在坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)相同的帶電粒子①和②在P點(diǎn)垂直磁場(chǎng)分別射入，兩帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與x軸的夾角如圖所示，二者均恰好垂直于y軸射出磁場(chǎng)。不計(jì)帶電粒子所受重力。根據(jù)上述信息可以判斷（）A.帶電粒子①在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長 B.帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長C.帶電粒子①在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較大 D.帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較大【答案】B【解析】AB．畫出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖；

兩粒子的周期相同，粒子①轉(zhuǎn)過的角度θ1=45°粒子②轉(zhuǎn)過的角度θ2=135°根據(jù)可知帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；CD．由幾何關(guān)系可知，兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑相等，均為根據(jù)可知可知，兩粒子的速率相同，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。故選B。3.（2022·山東濰坊市高三下學(xué)期一模）如圖所示，正六邊形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶正電粒子以速度從a點(diǎn)沿方向射入磁場(chǎng)，從c點(diǎn)離開磁場(chǎng)；若該粒子以速度從a點(diǎn)沿方向射入磁場(chǎng)，則從d點(diǎn)離開磁場(chǎng)。不計(jì)粒子重力，的值為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】帶正電粒子以速度從a點(diǎn)沿方向射入磁場(chǎng)，從c點(diǎn)離開磁場(chǎng)，設(shè)六邊形得邊長為，則由幾何關(guān)系得若該粒子以速度從a點(diǎn)沿方向射入磁場(chǎng)，則從d點(diǎn)離開磁場(chǎng)，則由幾何關(guān)系得由洛倫茲力提供向心力得則故速度之比，即半徑之比故選C。4.（2022·江蘇如皋市高三下學(xué)期一調(diào)）如圖所示，水平桌面上有一正三角形線框abc，線框由粗細(xì)相同的同種材料制成，邊長為L，線框處在與桌面成60°斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，ac邊與磁場(chǎng)垂直?，F(xiàn)a、c兩點(diǎn)接到直流電源上，流過ac邊的電流為I，線框靜止在桌面上，則線框受到的摩擦力大小為（）A. B. C. D.2BIL【答案】C【解析】根據(jù)題意可知abc邊的電流為正三角形框架接入電路后，受安培力的等效長度為L，總電流為所受安培力大小為故選C。5.（2022·湖南岳陽市高三下學(xué)期二模）兩個(gè)完全相同的彈簧秤豎直放置，下方懸掛一粗細(xì)均勻的水平直導(dǎo)線ab，長度為L。整個(gè)裝置處在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。若在ab中通入由a到b的恒定電流I，其中一個(gè)彈簧秤的示數(shù)為F1，若將電流反向，大小變?yōu)?I，則其中一個(gè)彈簧秤的示數(shù)為F2.下列說法正確的是（）A.直導(dǎo)線ab的質(zhì)量 B.直導(dǎo)線ab的質(zhì)量C.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 D.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度【答案】C【解析】由左手定則，安培力方向豎直向上，由共點(diǎn)力平衡由安培力公式當(dāng)電流反向時(shí)，由左手定則，安培力方向豎直向下，由共點(diǎn)力平衡由安培力公式聯(lián)立解得故選C。6.（2022·河南開封市高三下學(xué)期二模）如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy第一象限內(nèi)x軸上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在y軸上S處有一粒子源，它可向右側(cè)紙面內(nèi)各個(gè)方向射出速率相等的質(zhì)量大小均為m，電荷量大小均為q的同種帶電粒子，所有粒子射出磁場(chǎng)時(shí)離S最遠(yuǎn)的位置是x軸上的P點(diǎn)。已知粒子帶負(fù)電，，粒子重力及粒子間的相互作用均不計(jì)，則（）A.粒子的速度大小為B.從O點(diǎn)射出的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為C.從x軸上射