2021年新高考物理模擬題分項匯編（第五期）10 磁場（解析版）

專題10磁場

1.（2021?廣東高三模擬）如圖所示，匝數(shù)為N、半徑為n的圓形線圈內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)磁場在半徑為-2

的圓形區(qū)域內(nèi)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于線圈平面。通過該線圈的磁通量為（)

C.NB*D.NB;rr；

【答案】B

【解析】由于勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度3垂直于線圈平面，所以，通過該線圈平面的磁通量為①=BS,

公式中的面積為磁場穿過的有效面積，即①=8S=&r弓2,ACD錯誤，B正確。故選B。

2.（2021?山西太原市高三一模）如圖所示，報廢的近地衛(wèi)星離軌時，從衛(wèi)星中釋放一根導(dǎo)體纜繩，纜繩的

下端連接有空心導(dǎo)體。纜繩以軌道速度v在地磁場B中運動，使得纜繩中產(chǎn)生感應(yīng)電流。電荷向纜繩兩端

聚集，同時兩端與電離層中的離子中和，使得電流持續(xù).由于感應(yīng)電流在地磁場中受到安培力的拖動，從

而能加快廢棄衛(wèi)星離軌。設(shè)纜繩中電流處處相等，那么（）

A.纜繩中電流的方向由衛(wèi)星流向空心導(dǎo)體

B.相同長度的纜繩受到安培力的大小相等

C.纜繩受到安培力的方向與衛(wèi)星速度方向間的夾角大于90。

D.由于安培力做負(fù)功，故在衛(wèi)星降軌的過程中，其動能一定減小

【答案】C

【解析】A.由右手定則可知，電流方向是空心導(dǎo)體流向衛(wèi)星，故A錯誤。B.因為地磁場的不是勻強(qiáng)磁場,

所以相同的纜繩受到的安培力不是大小相等，故B錯誤；C.由左手定則可知，纜繩受到的安培力與衛(wèi)星速

度方向的夾角大于90,故C正確；D.動能的增大和減小，與安培力做負(fù)功沒有必然聯(lián)系，因為引力做正

功，故D錯誤；故選C。

3.（2021?湖南婁底市高三零模）如圖所示，abed為菱形,“c與九/為對角線，碇長是仇/長的兩倍，。為

對角線的交點，長直導(dǎo)線M過的中點垂直于菱形平面，長直導(dǎo)線N過0c中點也垂直于菱形平面，"、

A.〃、c兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同

B.b、d兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反

C.a點磁感應(yīng)強(qiáng)度比。點磁感應(yīng)強(qiáng)度大

D.。點磁感應(yīng)強(qiáng)度比。點磁感應(yīng)強(qiáng)度大

【答案】A

【解析】根據(jù)磁場的疊加可知。。、c兩點的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，氏d兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度

大小相等，方向相同，。點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于。點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。在M、N連線的垂直平分線上，O

點的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大。故選A。

4.（2021?山東高三模擬）如圖所示為地球周圍磁場的分布情況，從上往下看地球在逆時針轉(zhuǎn)動，下列說法

A.若此磁場是因為地球表面帶電形成的，則地球表面應(yīng)帶正電

B.帶電宇宙粒子在接近地球過程中受磁場力作用，且磁場力對其做功改變其速度

C.若有一帶電的宇宙粒子在赤道附近自東向西射向地球，在地球附近向地面偏轉(zhuǎn)，則此粒子帶負(fù)電

D.在南、北極附近帶電宇宙粒子有較大概率接近地面

【答案】D

【解析】A.若此磁場是因為地球表面帶電形成的，由安培定則可知地球表面應(yīng)帶負(fù)電，選項A錯誤；

B.洛倫茲力對帶電粒子不做功，選項B錯誤；C.由左手定則知帶電宇宙粒子在赤道附近自東向西射向地

球時，在地球附近向地面偏轉(zhuǎn)的粒子應(yīng)帶正電，選項C錯誤；D.赤道附近的粒子無論速度方向如何，都會

發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在南北極附近，帶電宇宙粒子射向地球的速度方向和磁感線幾乎平行，因此其可以接近地面，

選項D正確。故選D。

5.（2021?遼寧遼陽市高三一模）如圖所示，兩圓弧中的電流大小相等，電流在圓心處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)

強(qiáng)度大小與其半徑成反比，直線電流在其延長線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則關(guān)于圖中以匕兩點（分別為各圓

的圓心）的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系和a處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，下列說法正確的是（）

A.紇<4,紇垂直紙面向外B.紇垂直紙面向外

C.坊〈紇,紇垂直紙面向里D.4=紇,紇垂直紙面向里

【答案】A

【解析】圓弧中的電流在圓心處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與其半徑成反比，可知其產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度

kklc

大小5=一，而直線電流在其延長線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，所以。點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小紇—，通過

rrR

kk

右手定則可判斷合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；6處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小紇=-+-,通過右手螺旋定則

rR

可判斷合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，所以紇<4，故選A。

6.（2021?北京朝陽區(qū)高三一模）如圖所示，兩個平行金屬板水平放置，要使一個電荷量為-4、質(zhì)量為小的

微粒，以速度v沿兩板中心軸線51s2向右運動，可在兩板間施加勻強(qiáng)電場或勻強(qiáng)磁場。設(shè)電場強(qiáng)度為E,磁

感應(yīng)強(qiáng)度為2,不計空氣阻力，已知重力加速度為g。下列選項可行的是（）

旦/---------多

A.只施加豎直向上的電場，且滿足七二弊

q

八

B.只施加豎直向上的磁場，且滿足8=上mg

qv

C.同時施加豎直向下的電場和豎直向上的磁場，且滿足5=蹩+8口

q

D.同時施加豎直向下的電場和垂直紙面向里的磁場，且滿足七=駕+8丫

q

【答案】D

【解析】A.因微粒帶負(fù)電，故只施加豎直向下的電場，且滿足七=型，才能沿SS2向右運動，A錯誤；

q

B.因微粒帶負(fù)電，只施加垂直紙面向外的磁場，且滿足5=2俎時，才能沿51s2向右運動，B錯誤：

qv

CD.因微粒帶負(fù)電，同時施加豎直向下的電場和垂直紙面向里的磁場時，電場力豎直向上，由左手定則可

知洛倫茲力豎直向下，重力豎直向下，由平衡條件可得=+解得E=2俎+Bu,D正確，C

q

錯誤。故選D。

7.（2021?北京豐臺區(qū)高三一模）兩條平行的通電直導(dǎo)線A&CO通過磁場發(fā)生相互作用，電流方向如圖所

示。下列說法正確的是（）

A-AA—c

h

5—

A.兩根導(dǎo)線之間將相互排斥

B.〃在/i位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外

C.AB受到的力是由h的磁場施加的

D.若人＞/2,則AB受到的力大于CC受到的力

【答案】C

【解析】A.由于兩導(dǎo)線中的電流是沿同一方向的，電流人在其右側(cè)產(chǎn)生的磁場是垂直紙面向外的，再根據(jù)

左手定則可知，/2受到的安培力向左，同理可得人受到的安培力向右，故兩根導(dǎo)線之間將相互吸引，選項A

錯誤；B.根據(jù)右手定則可知，/2在人位置產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，選項B錯誤；C.AB受到的力

是由A的磁場施加的，選項C正確；D.由于力的作用是相互的，故AB受到的力一定等于CD受到的力，

選項D錯誤。故選C。

8.（2021?浙江紹興市高三二模）如圖所示，在架子上吊著一根絕緣導(dǎo)線，右側(cè)導(dǎo)線下部某處裝有一個鉛墜,

使導(dǎo)線保持豎直狀態(tài)，下端連接著一個鋁箔刷子，刷子下方放置一張鋁箔，調(diào)整刷子的高度使之下端剛好

與鋁箔接觸。將左側(cè)導(dǎo)線接到電源的正極上，電源的負(fù)極連接鋁箔，用可移動的夾子水平地夾住一根強(qiáng)磁

鐵，右端N極正對右側(cè)導(dǎo)線，接通電源，發(fā)現(xiàn)右側(cè)導(dǎo)線在擺動。下列判斷正確的是（）

（O~~\

夾子修士?導(dǎo)線

/磁曝1\鉛墜

朦/?鋁箔刷子

電源自、/A/鋁箔

A.右側(cè)導(dǎo)線開始時垂直紙面向里擺動

B.右側(cè)導(dǎo)線在擺動過程中一直受到安培力作用

C.右側(cè)導(dǎo)線在整個擺動過程中安培力對其做正功

D.同時改變電流方向及磁鐵的磁極方向，右側(cè)導(dǎo)線開始擺動方向與原來相同

【答案】D

【解析】A.根據(jù)左手定則可判斷得，右側(cè)導(dǎo)線開始時，受到垂直紙面向外的安培力作用，所以導(dǎo)線垂直紙

面向外擺動，故A錯誤；B.右側(cè)導(dǎo)線在擺動過程中，當(dāng)鋁箔刷子與卜端鋁箔分開時，導(dǎo)線中無電流通過,

不受安培力作用，故B錯誤；C.右側(cè)導(dǎo)線在整個擺動過程中安培力的方向既有與導(dǎo)線運動方向相同的情況,

也有與導(dǎo)線運動方向相反的情況，所以安培力對導(dǎo)線有做正功，也有做負(fù)功，故C錯誤；D.根據(jù)左手定則

可判斷得，同時改變電流方向及磁鐵的磁極方向，右側(cè)導(dǎo)線所受安培力方向不變，所以開始擺動方向與原

來相同，故D正確。故選D。

9.（2021?福建高三二模）下列四幅圖依次涉及到不同的物理知識，其中說法正確的是（）

B+

A.用回旋加速器加速粒子的過程中，粒子獲得的最大動能與電壓U的大小有關(guān)

B.重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

C.湯姆孫通過研究陰極射線精確測定出電子所帶的電荷量

D.泊松亮斑說明光具有粒子性

【答案】B

【解析】A.設(shè)D形盒的半徑為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,粒子的電荷量為q,質(zhì)量為"?，能達(dá)到的最大速度為

22p2p2

Vm,根據(jù)牛頓第二定律有4%5=加工,解得粒子獲得最大動能為可見與8和/?有

R2m

關(guān)，與U的大小無關(guān)，故A錯誤；B.重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫核裂

變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故B正確；C.湯姆孫通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，密立根通過油滴實驗精確測定出電子

所帶的電荷量，故C錯誤；D.泊松亮斑說明光具有波動性，故D錯誤。故選B。

10.（2021?山東臨沂市高三一模）如圖所示，在垂直紙面的方向上有三根長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的

三個頂點尻c、d上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示，一帶負(fù)電的粒子從正方形的中心。點

沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是（）

,a

*

/'\

■>

d?'.0'電

\Z

向c

A.沿。到。方向B.沿。到c方向

C.沿。到d方向D.沿。到6方向

【答案】A

?9

//%、

【解析】d?5''電

,蘇，

由安培定則可判斷匕、以4三根導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場如圖所示，山磁場的疊加性原理可知它們的合磁場方向水

平向左，再由左手定則可判斷負(fù)電的粒子所受洛倫茲力方向沿。到4方向。故選A。

11.（2021.北京門頭溝區(qū)高三一模）永磁體之間的相互作用與電荷之間的相互作用相似，人們將電荷的相關(guān)

概念引入磁現(xiàn)象的研究之中。認(rèn)為磁棒的兩極存在兩種磁荷，N極帶正磁荷，S極帶負(fù)磁荷?！按藕伞庇^點認(rèn)

為磁荷可以激發(fā)磁場，描述磁場的基本物理量定義為磁場強(qiáng)度”。類比電場強(qiáng)度的定義方法，用正磁荷在

磁場中受到的磁場力F和其磁荷。的比值表示磁場強(qiáng)度H,方向與該處正磁荷受力方向一致。用圖裝置，

可以測量通電線圈產(chǎn)生的磁場和“磁荷”間的作用力。假設(shè)圖中N極的磁荷線圈不通電時，測力計示數(shù)

通電線圈

A.當(dāng)線圈中通順時針方向（俯視）電流時，測力計示數(shù)小于工

B.磁鐵N極所處位置的磁場強(qiáng)度大小“N=今

QN

C.通電后測力計示數(shù)改變量為F,則磁鐵N極所處位置的磁場強(qiáng)度大小“N=（-

BN

D.如果將一根較短磁鐵掛在測力計上，并使磁鐵完全放入線圈中，則通電后測力計的示數(shù)變小

【答案】C

【解析】A.當(dāng)線圈中通順時針（俯視）電流時，根據(jù)安培定則可以判斷磁鐵N極所處位置的磁場方向為豎

直向下。由題意可知磁鐵所受磁場力豎直向下，所以測力計示數(shù)將大于同，故A錯誤；B.凡是磁鐵所受

重力，并不是N極正磁荷所受的磁場力，故B錯誤；C.通電后測力計示數(shù)改變量即為磁鐵N極所受的磁

F

場力大小,由題意可知磁鐵N極所處位置的磁場強(qiáng)度大小為“N方-，故C正確；D.如果將一根較短磁

BN

鐵掛在測力計上，并使磁鐵完全放入線圈中，則通電后磁鐵上正、負(fù)磁荷所受磁場力大小相等、方向相反,

磁鐵所受合磁場力為零，測力計的示數(shù)不變，故D錯誤。故選C。

12.（2021?北京門頭溝區(qū)高三一模）如圖所示，為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖。由電子槍產(chǎn)生電子束，玻

璃泡內(nèi)充有稀薄氣體，在電子束通過時能夠顯示電子的徑跡。當(dāng)通有恒定電流時前后兩個勵磁線圈之間產(chǎn)

生勻強(qiáng)磁場，磁場方向與兩個線圈中心的連線平行。電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過電子槍的

加速電壓U和勵磁線圈的電流/來調(diào)節(jié)。適當(dāng)調(diào)節(jié)U和/,玻璃泡中就會出現(xiàn)電子束的圓形徑跡。通過下列

調(diào)節(jié)，一定能讓圓形徑跡半徑減小的是（）

勵磁線圈

玻璃泡

電子粕

A.減小U,增大/B.增大U,減小/

C.同時減小U和/D.同時增大U和/

【答案】A

【解析】根據(jù)電子所受洛倫茲力的方向結(jié)合安培定則判斷出勵磁線圈中電流方向是順時針方向，電子在加

速電場中加速，由動能定理有eU=!wmA電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力充當(dāng)向心力，

有仍處=機(jī)b，解得r=吧i=網(wǎng)減小電子槍的加速電壓U,增大勵磁線圈中的電流/從而導(dǎo)

reBB\e

致電流產(chǎn)生的磁場B增大，都可以使電子束的軌道半徑變小。故選A。

13.（2021?浙江溫州市高三二模）如圖所示，半徑為r的金屬環(huán)放在光滑絕緣水平桌面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

為8的勻強(qiáng)磁場垂直桌面向上。當(dāng)環(huán)中通入逆時針方向的恒定電流/后，以下說法正確的是（）

A.金屬環(huán)將發(fā)生移動B.金屬環(huán)有收縮的趨勢

C.金屬環(huán)內(nèi)部張力為8〃D.金屬環(huán)內(nèi)部張力為零

【答案】C

【解析】AB.將圓環(huán)分分割成無數(shù)的小段，每一段可看成直線，山左手定則可知，每一段受到沿半徑背離

圓心方向的安培力，則金屬有擴(kuò)張的趨勢，且各段的安培力的合力為0,則金屬環(huán)靜止不動，故AB錯誤；

CD.每個半圓環(huán)所受的安培力大小/=5/x2r，每個半圓環(huán)在兩個端點處受到兩個張力均為F,合力方

向與安培力尸等大反向，則尸=￡=8〃，故C正確，D錯誤。故選C。

2

14.（2021?遼寧丹東市高三一模）如圖所示，坐標(biāo)平面內(nèi)有邊界過P（O,L）點和坐標(biāo)原點。的圓形勻強(qiáng)磁場

區(qū)域，方向垂直于坐標(biāo)平面，一質(zhì)量為加、電荷量為e的電子（不計重力），從P點以初速度%平行于x軸

正方向射入磁場區(qū)域，從x軸上的。點射出磁場區(qū)域，此時速度與x軸正方向的夾角為60。，下列說法正確

的是（）

片『一..........''X

/、

I、

A.磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向外

B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度3=強(qiáng)

2eL

C.圓形磁場區(qū)域的半徑為2L

D.圓形磁場的圓心坐標(biāo)為—L,——L

（22

【答案】B

【解析】A.粒子運動的軌跡如圖

根據(jù)左手定則可知磁場垂直紙面向里，故A錯誤；B.根據(jù)幾何知識可知，粒子的軌道半徑為r=2L，又

2

洛倫茲力提供向心力，得03心=機(jī)、，所以8=嗎=嗎，故B正確；C.根據(jù)幾何知識可知，由于

ZQOP=9Q°,所以PQ為圓形磁場區(qū)域的直徑，所以2R=r，則磁場區(qū)域的半徑R=L，故C錯誤；

D.由題意和上圖的幾何關(guān)系可得，過P、0、。三點的圓的圓心在PQ連線的中點，所以工軸坐標(biāo)為

x=Pqsin60°=】§L，＞軸坐標(biāo)為丁=心一「。4。560。=3/,,故。點坐標(biāo)為（乎L，1）,故D錯誤;

故選B。

15.（2021.浙江衢州市高三二模）如圖所示，用粗細(xì)均勻的同種金屬絲做成的正方形線框ABCD,。為中心。

現(xiàn)將A、C兩點分別接電源的正極和負(fù)極，則線框附近電流產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的是（）

A.。點的磁場方向垂直紙面向外

B.在線段8。上，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為零

C.在線段AC上，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為零

D.過。點，垂直于紙面的直線上，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為零

【答案】C

【解析】AC.由于A8與DC中電流相同，在線段AC上產(chǎn)生的磁場等大反向，矢量和為零；4。與8c中

電流相同，在線段AC產(chǎn)生的磁場等大反向，矢量和為零，故線段AC上的磁場為零，故A錯誤，C正確；

B.在除。點外的線段8。上，A8C和4OC兩支電流產(chǎn)生的磁場的矢量和，在80段，A8C中的電流產(chǎn)生

的垂直于紙面向上的磁場大于AOC中的電流產(chǎn)生的垂直于紙面向下的磁場，矢量和不為零；在。。段，48C

中的電流產(chǎn)生的垂宜于紙面向上的磁場小于AOC中的電流產(chǎn)生的垂直于紙面向下的磁場，矢量和不為零，

故B錯誤；D.過。點，垂直于紙面的直線上的磁場，可視為ABC和ADC兩支電流產(chǎn)生的磁場的矢量和，

由于兩支電流在該垂線上除。點外的其它點上的磁場不共線，矢量和不為零，故D錯誤。故選C。

16.（2021.北京西城區(qū)高三一模）云室是借助過飽和水蒸氣在離子上凝結(jié)來顯示通過它的帶電粒子徑跡的裝

置。圖為一張云室中拍攝的照片。云室中加了垂直于紙面向里的磁場。圖中〃、b,以“、e是從O點發(fā)出

的一些正電子或負(fù)電子的徑跡。有關(guān)。、氏c三條徑跡以下判斷正確的是（）

O

A.。、b、c都是正電子的徑跡

B.“徑跡對應(yīng)的粒子動量最大

C.c徑跡對應(yīng)的粒子動能最大

D.c徑跡對應(yīng)的粒子運動時間最長

【答案】C

【解析】A.帶電粒子在垂直于紙面向里的磁場中運動，根據(jù)左手定則可知〃、尻c都是負(fù)電子的徑跡，A

錯誤；B.帶電粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，有q出=解得R=-g,由圖可知

RqB

&<與,<&,所以匕<%<匕。根據(jù)〃=加叭可知P“<P"<Pc，B錯誤；C.根據(jù)Ek=；m/，

2

可知Ek“<Ef<后除,C正確。D.帶電粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，有夕切3=加上，

R

T=2砂，則T=幺?，所以7；=7；=工…粒子在磁場中的運動時間t=—T,其中a為粒子在磁場

vqB2乃

中的偏轉(zhuǎn)角度，由圖可知“徑跡對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度最大，則”徑跡對應(yīng)的粒子運動時間最長，D錯誤。故選C。

17.（2021.廣東湛江市高三一模）如圖所示，正方形線框?；伊τ伤母嗤膶?dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)

磁場中，線框平面與磁場方向垂直，線框頂點“、d與直流電源（內(nèi)阻不計）的負(fù)極和正極相接。若。匕棒

受到的安培力大小為F,則〃棒受到的安培力（）

A.大小為3尸，方向由b到aB.大小為3尸，方向由a到b

C.大小為F,方向由a到人D.大小為F,方向由力到a

【答案】A

￡

【解析】CD.設(shè)每一根導(dǎo)體棒的電阻為/?、長度為"則通過ab棒的電流人=「，6F=BIJ

3R

E

通過出棒的電流，2="，加棒受到的安培力大小K=解得B=3F,選項CD均錯誤；

AB.通過ad棒的電流方向由"到a,根據(jù)左手定則，ad棒受到的安培力方向由〃到。，選項A正確，B

錯誤；故選A。

18.（2021?湖南邵陽市高三一模）如圖所示，有一混合正離子束從靜止通過同一加速電場后，進(jìn)入相互正交

的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域I,如果這束正離子束在區(qū)域I中不偏轉(zhuǎn)，不計離子的重力。則說明這些正離子

在區(qū)域I中運動時一定相同的物理量是（）

C.電荷D.比荷

【答案】D

【解析】設(shè)加速電場的電壓為U,則如。設(shè)正交電場的場強(qiáng)為E,勻強(qiáng)磁場的磁感

2Vm

應(yīng)強(qiáng)度為8,由于粒子在區(qū)域里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則=得丫=互，可知丫=也=Z。其中E、B、

B\mB

U為相同值，正離子的比荷相等。故選D。

19.（2021?廣東高三模擬）質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所

示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可視為零），經(jīng)加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場，到達(dá)

記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S的距離為X,若離子質(zhì)量為，〃，帶電量為+g,經(jīng)

電壓。加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場中，離子打至P點，設(shè)能正確反映x與U之間

函數(shù)關(guān)系的X—U圖是下圖中的（）

_1?v2

【解析】在加速電場中有qU=—"2了，在磁場中有/8=—,X=2R,聯(lián)立可得x

2R

由暴函數(shù)的圖像特點可知，B正確；ACD錯誤；故選B。

20.（2021?廣東高三模擬）如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，從。點沿04方向垂直磁場發(fā)射兩個比荷相同的帶電粒

子，一粒子經(jīng)時間八到達(dá)直線OC上的P點，其速率為口；另一粒子經(jīng)時間女到達(dá)直線OC上的。點，其

速率為口。不計粒子重力和粒子間的相互作用，則（)

A

xxx

B.V|=V2

A.V1>V2C.t\<t2D.t\=t2

【答案】D

AB.根據(jù)軌道半徑公式，=一『，可知，當(dāng)比荷相同時，半徑越大的速度越大，如圖所示，有彳,則

e2兀m

vx<v2,所以AB錯誤；CD.由周期公式「=「1，可知，當(dāng)比荷相同時，周期相同，如圖所示，兩粒子

qB

的圓心角相同，則運動時間相同，即《=/2,所以C錯誤；D正確；故選D。

21.（2021?山東高三模擬）如圖所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢差為U,帶電粒子以某一初速度%沿

平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場，則：粒

子射入磁場和射出磁場的M、N兩點間的距離〃隨著U和%的變化情況為（）

;XXX

:/........“'、、

NaX

：■X\X

7：二二：…---i>B]

/:

-------------------->、、、、：芥X/X

、、、：//

MN-一

：XXX

A.d隨U增大而增大，"與%無關(guān)

B.4隨U增大而增大，"隨％增大而減小

C.1隨%增大而增大，d與U無關(guān)

D.4隨%增大而增大，d隨U增大而減小

【答案】C

【解析】帶電粒子在電場中做類平拋運動，可將射出電場的粒子速度V分解成初速度方向與加速度方向，

設(shè)出射速度與水平夾角為。，則有a=cos。，而在磁場中做勻速圓周運動，設(shè)運動軌跡對應(yīng)的半徑為R,

V

由幾何關(guān)系可得，半徑與宜線MN夾角正好等于則有5_A，所以d=竺殳。又因為半徑公式

——cos0v

R

ctnv,2mv

/?=—,則有d=-Un，故”與布、出成正比，與8、q成反比，與U無關(guān)，ABD錯誤，C正確：

BqBq

故選C。

22.（2021?山東棗莊市高三二模）如圖所示，虛線右側(cè)有豎直向下的電場強(qiáng)度E=45N/C的勻強(qiáng)電場及垂

直于電場向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度3=0.25T的勻強(qiáng)磁場。在光滑絕緣的水平面上有兩個等大的金屬小球A、B,

小球A不帶電，其質(zhì)量%=0.05kg,緊貼虛線靜置的小球B帶電量％=-4x10-3（2,其質(zhì)量/〃B=0.01kg.

小球A以速度為=20m/s水平向右與小球B發(fā)生正碰，碰后小球B垂直于電、磁場直接進(jìn)入正交電、磁

場中。剛進(jìn)入正交電、磁場的瞬間，小球8豎直方向的加速度恰好為零。設(shè)小球A、8碰撞瞬間電荷均分，

取g=10m/s2。則下列說法正確的是（）

A.碰后瞬間，小球A的速度大小為10m/s

B.小球A在剛進(jìn)入正交電、磁場后的短時間內(nèi)，其電勢能減少

C.過程中，小球A對小球B做的功為2J

D.小球A、3之間的碰撞為彈性碰撞

【答案】C

【解析】A.小球A、B碰撞瞬間電荷均分，則兩小球電荷量的絕對值均為＜7=與=2x10”

且小球B剛進(jìn)入正交電、磁場的瞬間，豎直方向的加速度恰好為零，則有機(jī)Bg=4/5+4E，

解得碰后8球的速度為唳=20m/s,小球A、8碰撞過程中，由動量守恒定律可得機(jī)/o=機(jī)人眩+加”8，

解得，碰后瞬間小球A速度為咳=16m/s,故A錯誤；B.小球A剛進(jìn)入正交電、磁場后，由于

mAg=0.5N>qE+qvAB=0.098N,所以小球A向下偏，則電場力做負(fù)功，故其電勢能增大，故B錯誤:

C.根據(jù)動能定理，可知小球A對小球8做的功為W=；SB%=2J，故C正確；D.由于碰撞前4、B系

統(tǒng)機(jī)械能為4=g/片=10J,碰后系統(tǒng)機(jī)械能為線2==8.4J,則昂>紜2，機(jī)械能

不守恒，故小球4、8之間的碰撞為非彈性碰撞，故D錯誤。故選C。

23.（2021.山東日照市高三一模）如圖所示，厚度為從寬度為d的某種半導(dǎo)體板，放在垂直紙面向里的勻

強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為艮當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上、下表面之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)

象稱為霍爾效應(yīng)?實驗表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時，上、下表面之間的電勢差U、電流/和B的關(guān)系為U=k—，

d

式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)。設(shè)電流/（方向如圖）是由帶正電荷的空穴定向移動形成的，導(dǎo)體中單位

體積中空穴的個數(shù)為〃，空穴定向移動的速率為v,電荷量為e。下列說法正確的是（）

A.上表面的電勢比下表面高B,導(dǎo)體板之間的電場強(qiáng)度E=°

a

C.霍爾系數(shù)%的大小與"、人有關(guān)D.霍爾系數(shù)k的大小與〃、e有關(guān)

【答案】AD

【解析】A.根據(jù)左手定則知，帶正電的空穴向上表面偏轉(zhuǎn)，則上表面的電勢高于下表面的電勢，故A正

確；B.導(dǎo)體板之間的電場強(qiáng)度E=g,故B錯誤；CD.因為i=nevS=nevhd,解得v=—

hneha

根據(jù)解得。=^8=〃；，因為U=竺，則霍爾系數(shù)氏=一，故C錯誤，D正確。故選AD。

hneddne

24.（2021?天津高三一模）如圖所示，虛線MN上方存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為瓦一群電子以不同

速率從邊界MN上的P點以相同的入射方向射入磁場.其中某一速率為丫的電子從。點射出邊界。已知電

子入射方向與邊界的夾角為。，則（）

A.該勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里B.所有電子在磁場中的軌跡半徑相同

C.速率越大的電子在磁場中運動時間越長D.在此過程中每個電子的速度方向都改變2。

【答案】AD

【解析】A.山左手定則可判斷，該勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里，A正確；B.由洛倫茲力作為向心力可

2mv十27rm

得4陽=〃Lv，整理得「=一二，電子的軌跡半徑與速度大小有關(guān)，B錯誤；CD.由周期公式T=一不，

rqBqB

可知，電子在磁場中的運動周期相同，由幾何關(guān)系可知，在此過程中每個電子的速度方向都改變2。，即軌

跡圓心角為26,電子在磁場中的運動時間t故不同速率的電子在磁場中運動時間都相同，C錯誤,

D正確。故選AD。

25.（2021?福建莆田市高三二模）如圖，足夠長的熒光屏OA的上方區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場，邊界MN左側(cè)區(qū)域

的做場方向垂直紙面向里，右側(cè)區(qū)域的磁場方向垂直紙而向外，兩區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。光屏上方

有一粒子源緊挨著O點，可沿OA方向不斷射出質(zhì)量為〃?、電荷量為q（q>0）的粒子。粒子打在熒光屏上

時，熒光屏相應(yīng)位置會發(fā)光。已知粒子的速率可取從零到某最大值之間的各種數(shù)值，速率最大的粒子恰好

垂直打在光屏上，OM之間的距離為“，不計粒子重力及粒子間的相互作用，則（）

XVX

粒子的最大速率為幽也

3m

熒光屏上的發(fā)光長度（士+1）。

3兀m

打中熒光屏的粒子運動時間的最大為

□兀in

D.打中熒光屏的粒子運動時間的最小值為-7

【答案】AD

【解析】AD.速率最大的粒子恰好垂直打在光屏上，軌跡如圖所示

設(shè)軌道半徑為八，即。。尸小。。2=2八，可知圓心角NO0|K=6O,故。&=2isin60"=a+z;,

可解得彳=氈°,由向心力公式可得夕匕8=團(tuán)支，聯(lián)立可解得匕=友幽，此過程，在磁場中的運

3八3m

E2兀m

動時間最短，MN左側(cè)軌跡圓心角60。，右側(cè)軌跡圓心角150°,周期公式為了二「丁。故總時間為

qB

60+150_7二的2,AD正確；C.當(dāng)粒子的軌跡恰與MN相切時，進(jìn)入右側(cè)后，恰與MA相切，在

3606qB

磁場中的運動時間最長，如圖所示，r2=a,

2兀m

兩邊軌跡合起來恰好是一個圓周，故最長時間/2=T=F-,C錯誤；B.垂直打到熒光屏的位置離M最近,

qB

與熒光屏相切點離M最遠(yuǎn)，兩點之間距離即為光屏上的發(fā)光長度Ax=&cos30。+4）-弓=半.，

B錯誤。故選AD。

26.（2021?遼寧大連市高三一模）勞倫斯和利文斯設(shè)計的回旋加速器如圖所示，高真空中的兩個D形金屬

盒間留有平行的狹縫，粒子通過狹縫的時間可忽略。勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，加速器接在交流電源上，若A

處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子可在盒間被正常加速。下列說法正確的是（）

A.雖然逐漸被加速，質(zhì)子每運動半周的時間不變

B.只增大交流電壓，質(zhì)子在盒中運行總時間變短

C.只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，仍可能使質(zhì)子被正常加速

D.只增大交流電壓，質(zhì)子可獲得更大的出口速度

【答案】AB

e2兀m7tm

【解析】A.質(zhì)子在D形盒中運動的周期T半個周期為一1,粒子的比荷不變，則質(zhì)子每運動半

qBqB

周的時間不變，故A正確;B.質(zhì)子在電場中加速，根據(jù)qU=，qvB=機(jī)\，聯(lián)立可得R=、楞，

增大交變電壓，質(zhì)子運動的半徑增大，則質(zhì)子在回旋加速器中加速的次數(shù)減少，又因為周期不變，則運行

e2兀m

時間會變短，故B正確；C.山T=—-可知，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，則T會減小，只有交流電頻率增大,

qB

才能正常工作，故C錯：D.設(shè)D形盒的最大半徑為RD，質(zhì)子可獲得更大的出口速度滿足4%8=加二，

RD

可得%=迦1,%與電壓無關(guān)，故D錯誤。故選AB。

m

27.（2021?山東高三模擬）如圖所示為一圓形區(qū)域，。為圓心，半徑為R,P為邊界上的一點，區(qū)域內(nèi)有垂

直于紙面的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.電荷量為外質(zhì)量為m的相同帶電粒子a、b

（不計重力）從P點先后以大小相等的速率v=迎射入磁場，粒子。正對圓心射入，粒子〃射入磁場時

m

的速度方向與粒子a射入時的速度方向成6角，已知粒子。與粒子人在磁場中運動的時間之比為3：4,下

列說法正確的是（）

A.粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑r=R

B.0=60°

C.G30°

D.“、。粒子離開磁場時的速度方向也成6角

【答案】AC

【解析】A.粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑，，=岑，代入速度U=迦，得r=/?,故A正確；

qBm

BC.因。正對圓心射入，又r=R,故。粒子在磁場中的運動時間為‘T,運動圓弧的圓心角為90。，兩粒

2?！?I

子在磁場中運動的周期相等，即丁=一不，故b粒子在磁場中的運動時間為一T,即運動圓弧的圓心角為

qB3

120°,運動圓弧對應(yīng)的圓心與。、P三點的連線構(gòu)成等邊三角形，故9=30。，故B錯誤，C正確；

D.作圖可知“、〃粒子離開磁場時平行，是“磁發(fā)散”模型，故D錯誤。故選AC。

一點發(fā)散成平行平行會聚于一點

28.（2021?天津高三模擬）2021年2月10日，“天問一號”火星探測器由地火轉(zhuǎn)移階段進(jìn)入火星俘獲階段后，

將環(huán)繞火星飛行三個月，反復(fù)對首選著陸區(qū)進(jìn)行預(yù)先探測?！疤靻栆惶枴杯h(huán)繞器攜帶磁強(qiáng)計等探測儀器。目前

有一種磁強(qiáng)計，用于測定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，原理如圖所示。電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬。、高

。的長方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為/的電流。己知金屬導(dǎo)體

單位長度中的自由電子數(shù)為〃，電子電荷量為e,金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動可視為勻速運

動。兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U。

則關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極M、N的正負(fù)說法正確的是（)

A.