2024屆高中寒假物理專項練專項練習：磁場（含答案）

2024屆第一中學寒假物理專項練6磁場

1.用DIS的磁傳感器可以測定通電螺線管內(nèi)的磁感應強度，當磁傳感器的探測

頭從螺線管左端外側逐漸伸入螺線管,直到伸出右端為止。測出的3-x圖象是

)

解析：通電螺線管的磁場分布相當于條形磁鐵，內(nèi)部磁感線的分布均勻，是勻強

磁場，管口磁感線比管內(nèi)磁感線疏，所以管口處的磁感應強度較小，故C正確,

A、B、D錯誤。

答案：C

2.如圖所示，條形磁鐵壓在水平的粗糙桌面上，它的正中間上方有一根長直導

線，導線中通有垂直于紙面向里（即與條形磁鐵垂直）的電流。若將直導線沿豎直

向上方向緩慢平移，遠離條形磁鐵，則在這一過程中（）

A.桌面受到的壓力將增大0

B.桌面受到的壓力將減小二二1gB-N

C.桌面受到的摩擦力將增大

D.桌面受到的摩擦力將減小

解析：畫出條形磁鐵的磁感線，應用左手定則判斷導線所受安培力豎直向上，根

據(jù)牛頓第三定律可知通電導線對磁鐵的安培力豎直向下，則磁鐵的受力分析如

圖，磁鐵與桌面之間無摩擦，若導線豎直向上遠離磁鐵，磁感應強度減小，根據(jù)

R安=3〃可知安培力減小，根據(jù)牛頓第三定律可知桌面受到的壓力減小，A、C、

D錯誤，B正確。

答案：B

3.質子和a粒子在同一點由靜止出發(fā)，經(jīng)過相同的加速電場后，進入同一勻強

磁場中做勻速圓周運動。已知質子和a粒子的質量之比冽H：ma=l：4,電荷量

之比"：血=1：2,則它們在磁場中做圓周運動的周期之比7k：711為（）

A.4：B.1：4

C.2：D.1：2

解析：質子和a粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，則有敢3

=2,又因為7=券所以周期為丁=怨，則為：幾=嗎皿=1：2,故A、

FVC[DqHqa

B、C錯誤，D正確。

答案：D

4.如圖所示，粗細均勻的正方形金屬線框abed用輕質導線懸吊，

線框一半處在勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，給導線通以如JP

圖所示的恒定電流，靜止時每根導線的拉力為E保持電流不變，

產(chǎn)XXXX

將金屬線框向下平移剛好完全進入磁場中，靜止時每根導線的拉XXXXX

XXXXX

力為2凡ab邊始終保持水平，導線始終豎直，則金屬框的重力

為（）

12

A.2FB.2F

4

C.FD.利

解析：根據(jù)左手定則可知ab邊受到的安培力方向向下，左右兩邊安培力等大反

向，線框有一半在磁場中時，根據(jù)平衡條件可得2b=/昭+R安；將金屬線框向下

平移剛好完全進入磁場中，靜止時每根導線的拉力為2￡根據(jù)閉合電路的歐姆

定律可知時邊和cd邊的電流之比為1:3,則cd邊受到的安培力大小為3F安,

4

方向向下；根據(jù)平衡條件可得4R=mg+4R安，聯(lián)立解得機g=p,故D正確，A、

B、C錯誤。

答案：D

5.（多選）如圖所示，在傾角6=30。的光滑軌道上，質量機=0.1

kg的A3桿放在軌道上，軌道間距/=0.2m,電流/=0.5A。

當加上垂直于桿A3的某一方向的勻強磁場后，桿A3處于靜止

sZ39.......

狀態(tài)，g取10m/s2,則所加磁場的磁感應強度可能為（）

A.1TB.5.5T

C.4TD.7.5T

解析：金屬導軌光滑，所以沒有摩擦力，則金屬棒只受重力、支

持力和安培力，根據(jù)平衡條件支持力和安培力的合力應與重力等＜屋，件

大反向，根據(jù)矢量三角形合成法則作出三種情況的合成圖如圖所

示。由圖可以看出當安培力R與支持力垂直時有最小值Rmin=7叫Sin6,即Bmin〃

=mgsm0,解得Bmin=5T,故B、D正確，A、C錯誤。

答案：BD

6.（多選）如圖所示，一圓柱形筒內(nèi)存在勻強磁場，該筒橫截面的半徑為R,磁場

方向垂直于橫截面向里，圖中直徑的兩端分別開有小孔，在該截面內(nèi)，有質

量為機、電荷量為q的帶負電的粒子從M端的小孔射入筒內(nèi)，射入時的速度方

向與成30。角。當圓筒繞其中心軸以角速度①順時針轉動120。角時，該粒子

恰好飛出圓筒。不計粒子重力，粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞，則下列說法正確

的是（）

A.筒內(nèi)磁場的磁感應強度大小為詈

B.筒內(nèi)磁場的磁感應強度大小為詈

C.粒子飛入的速度大小為凱。

D.粒子飛入的速度大小為尺0

解析：根據(jù)題意，粒子運動的時間為爺?號=器，帶負電的粒子的軌跡圖象

7T

如圖所示，根據(jù)幾何關系可知粒子運動的圓心角為。=60。=4,粒子在磁場運動

的時間看，，根據(jù)牛頓第二定律第必=3,圓周運動公式。=寫，解得7=鬻，

聯(lián)立解得3=歲，故B正確，A錯誤。根據(jù)幾何關系可知粒子的半徑為凡根

2

據(jù)牛頓第二定律"5=7子，解得半徑為R=涌，結合3的大小得到0=等，故

C正確，D錯誤。

答案：BC

7.（多選）如圖所示，在豎直線EOR右側足夠大的區(qū)域內(nèi)存在著

磁感應強度大小為3、方向垂直紙面向里的勻強磁場。質量相同、

電荷量分別為十q和一q的帶電粒子，從。點以相同的速度，先

后射入磁場。已知◎的方向與OF的夾角8=30。，兩帶電粒子在

磁場中僅受洛倫茲力作用，貝女）

A.兩帶電粒子回到EOR豎直線時與。點的距離相等

B.兩帶電粒子回到EOR豎直線時的速度相同

C.兩帶電粒子在磁場中的運動時間相等

D.從射入到射出磁場的過程中，兩粒子所受洛倫茲力的沖量相同

解析：這兩個正、負粒子以與OR成。=30。角射入有界磁

場后，由左手定則可判斷，正粒子沿逆時針方向旋轉，負

粒子沿順時針方向旋轉，如圖所示。因粒子電荷量和質量

都相同，所以正、負粒子的軌跡半徑和周期都相同，經(jīng)幾

何分析可知，負粒子轉過的角度為2a正粒子轉過的角度

為2n-2e,從而可判斷兩端圓弧所對應的弦相等，可判斷

兩帶電粒子回到EOR豎直線時與。點的距離相等，選項A正確；正、負粒子

再次回到EOF豎直線時，速度方向正粒子改變了271-2/9,負粒子改變了26,

再加之洛倫茲力只是改變速度的方向，不改變速度的大小，故可知兩帶電粒子回

到EOR豎直線時的速度大小和方向均相同，選項B正確；因正、負粒子的偏轉

角度不同，所以在磁場中的運動時間不同，選項C錯誤；根據(jù)/=4?,

初末速度均相同，則兩粒子所受洛倫茲力的沖量相同，選項D正確。

答案：ABD

8.（多選）如圖所示，兩導體板水平放置，兩板間電勢差為U,帶

?XXX

電粒子（不計重力）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—x/x

7,，

勻強磁場，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點間的距離

d隨著U、B、比荷'、uo的變化情況為（）

A.d隨00增大而增大，d與U無關

B.d隨00增大而增大，d隨。增大而增大

C.d隨。增大而減小，d與00無關

D.d隨3增大而減小，d隨比荷增大而減小

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0分解成初速

、、、V0

度方向與加速度方向，設出射速度與水平方向夾角為。，則有cos6=w，而在磁

場中做勻速圓周運動，設運動軌跡對應的半徑為R,由幾何關系可得，半徑與直

d

線跖V夾角正好等于貝1J有cos8=|,得d=2，）,根提quB=rr^,得帶電粒

子在磁場中運動的半徑7?=工，則有所以d與m、00成正比，與B、

q成反比，與。無關，故A、D正確，B、C錯誤。

答案：AD

9.如圖所示的豎直平面內(nèi)有范圍足夠大、水平向左的勻強電場，在虛線的左側有

垂直紙面向里的水平勻強磁場，磁感應強度大小為3,一絕緣軌道由兩段直桿和

一半徑為R的半圓環(huán)組成，固定在紙面所在的豎直平面內(nèi)，PQ、水平且足

夠長，半圓環(huán)MAP在磁場邊界左側，P、M點在磁場邊界線上，M0AP段光滑,

PQ段粗糙?，F(xiàn)在有一質量為機、帶電荷量為+q的小環(huán)套在桿上，它所受

3

電場力為重力的1倍。現(xiàn)將小環(huán)從〃點右側的。點由靜止釋放，。點到“點的

水平距離猶=竽。求：

Q

N

(1)小環(huán)第一次到達圓弧軌道最高點P時的速度大??；

(2)小環(huán)第一次通過與。等高的A點時半圓環(huán)對小環(huán)作用力的大??；

(3)若小環(huán)與PQ間的動摩擦因數(shù)為〃(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等)，

現(xiàn)