2025高考物理電磁學(xué)補(bǔ)充提升專題（磁場部分）（原卷）

2/22025高考物理電磁學(xué)補(bǔ)充提升專題（磁場部分）本專題補(bǔ)充挑選了一些易錯或較難的習(xí)題，供同學(xué)們查漏補(bǔ)缺、提升思維用。磁場一、基礎(chǔ)知識磁通量：__________，單位：_____安培力：__________洛倫茲力：__________安培定則（右手螺旋定則）左手定則二、解題方法磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場力大小與方向1.如圖所示，是四分之一圓弧，O為圓心，為弧中點(diǎn)，A、D、C

處各有一垂直紙面的通電直導(dǎo)線，電流大小相等，兩處電流垂直紙面向里，處電流垂直紙面向外，整個空間再加一個大小為的勻強(qiáng)磁場，處的磁感應(yīng)強(qiáng)度剛好為零，如果將處電流反向，其他條件都不變，則處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（

）A．

B．

C．

D．

2.如圖，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線、和

兩兩等距，均通有電流，

中電流方向與中的相同，與中的相反。下列說法正確的是（

）。A:

所受磁場作用力的方向與、所在平面垂直B:

所受磁場作用力的方向與、所在平面垂直C:

、和單位長度所受的磁場作用力大小之比為D:

、和單位長度所受的磁場作用力大小之比為安培力作用下物體運(yùn)動的分析①電流元分析法②等效法（條形磁鐵<——>環(huán)形電流）③小結(jié)論：兩平行電流，同向相吸，反向相斥；兩不平行電流，有轉(zhuǎn)動到同向平行的趨勢④特殊位置法⑤轉(zhuǎn)換研究對象法1.條形磁鐵放在水平面上，在它的上方偏右處有一根固定的垂直紙面的直導(dǎo)線，如圖所示，當(dāng)直導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時，磁鐵仍保持靜止。下列結(jié)論正確的是（）A.磁鐵對水平面的壓力減小B.磁鐵對水平面的壓力增大C.磁鐵對水平面施加向左的靜摩擦力D.磁鐵所受的合外力增加2.如圖，兩根通電長直導(dǎo)線a、b平行放置，a、b中的電流強(qiáng)度分別為和，此時a受到的磁場力為，若以該磁場力方向?yàn)檎?，則b受到的磁場力為

。當(dāng)a、b的正中間再放置一根與a、b平行的共面的通電長直導(dǎo)線c以后，a受到的磁場力大小變?yōu)椋瑒t此時b受到的磁場力為

。3.法拉第電動機(jī)原理如圖所示。條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心，N極向上。一根金屬桿斜插在水銀中，桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。電源負(fù)極與金屬桿上端相連，與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中。從上往下看，金屬桿（

）。A:向左擺動B:向右擺動C:順時針轉(zhuǎn)動D:逆時針轉(zhuǎn)動4.5.如圖所示，將圓柱形強(qiáng)磁鐵吸在干電池負(fù)極，金屬導(dǎo)線折成上端有一支點(diǎn)、下端開口的導(dǎo)線框，使導(dǎo)線框的頂端支點(diǎn)和底端分別與電源正極和磁鐵都接觸良好但不固定，這樣整個線框就可以繞電池軸心旋轉(zhuǎn)起來。下列判斷中正確的是（

）。A:線框能旋轉(zhuǎn)起來，是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)B:俯視觀察，線框沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)C:電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率D:旋轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定時，線框中電流比剛開始轉(zhuǎn)動時的大洛倫茲力作用下物體運(yùn)動的分析1.如圖所示，整個空間有一方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一絕緣木板(足夠長)靜止在光滑水平面上，一帶正電的滑塊靜止在木板上，滑塊和木板之間的接觸面粗糙程度處處相同．不考慮空氣阻力的影響，下列說法中正確的是(

)A．若對木板施加一個水平向右的瞬時沖量，最終木板和滑塊一定相對靜止B．若對木板施加一個水平向右的瞬時沖量，最終木板和滑塊間一定沒有彈力C．若對木板施加一個水平向右的瞬時沖量，最終木板和滑塊間一定沒有摩擦力D．若對木板始終施加一個水平向右的恒力，最終滑塊做勻速運(yùn)動2.如圖所示，一粗糙的足夠長的直桿與水平面的夾角為θ，此區(qū)域內(nèi)存在與桿垂直且垂直于紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場和與磁場正交的水平向右的勻強(qiáng)電場，一帶正電的小圓環(huán)直徑略大于桿的直徑，套在直桿上，當(dāng)將圓環(huán)由靜止釋放時，圓環(huán)會沿桿下滑。現(xiàn)給圓環(huán)一沿桿向上的初速度，以沿桿向上的方向?yàn)檎瑒t以下關(guān)于圓環(huán)運(yùn)動的v-t圖象，可能正確的有

A.B.C.D.速度選擇器例.如圖所示,左邊部分為速度選擇器,有半部分為勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場,D是照相底片,小孔A、S與底片上的O點(diǎn)在同一直線上.一束粒子流從小孔A沿A、S、O方向射入速度選擇器后,發(fā)現(xiàn)底片上有如圖所示的三個斑點(diǎn),、、,其中斑的位置與O點(diǎn)重合,忽略粒子的重力.則下列分析正確的是(

)

速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里

所有粒子經(jīng)過小孔S的速度相同

處粒子的電量比處的小

處粒子的比荷比處的小

質(zhì)譜儀1.一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示，電荷量均為、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為的加速電場，其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場，最后打在底片上。已知放置底片的區(qū)域，且。某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞，檢測不到離子，但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測到離子。在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后，原本打在MQ的離子即可在QN檢測到。為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域的所有離子檢測完整，求需要調(diào)節(jié)的最少次數(shù)。（取，，）2.對鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義.如圖所示,鈾235離子從容器A下方的小孔不斷飄入加速電場,其初速度可視為零,然后經(jīng)過小孔垂直于磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動.離子行進(jìn)半個圓周后離開磁場并被收集.不考慮離子重力及離子間的相互作用.實(shí)際上加速電壓的大小會在范圍內(nèi)微小變化.若容器A中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子,如前述情況它們經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場中會發(fā)生分離,為使這兩種離子在磁場中運(yùn)動的軌跡不發(fā)生交疊,應(yīng)小于多少?(結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示,保留兩位有效數(shù)字)回旋加速器1.回旋加速器的工作原理如題圖1所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為，兩盒間狹縫的間距為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為，電荷量為，加在狹縫間的交變電壓如圖2所示，電壓值的大小為。周期

。一束該粒子在~時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零。現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動時間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運(yùn)動，不考慮粒子間的相互作用。求：（1）出射粒子的動能；（2）粒子從飄入狹縫至動能達(dá)到所需的總時間；（3）要使飄入狹縫的粒子中有超過能射出，應(yīng)滿足的條件。

2.某種回旋加速器的設(shè)計(jì)方案如圖甲所示，圖中粗黑線段為兩個正對的極板，兩個極板的板面中部各有一狹縫（沿方向的狹長區(qū)域），帶電粒子可通過狹縫穿越極板（如圖乙所示），當(dāng)帶電粒子每次進(jìn)入兩極板間時，板間電勢差為（下極板電勢高于上極板電勢），當(dāng)粒子離開兩極板后，極間電勢差為零；兩細(xì)虛線間（除開兩極板之間的區(qū)域）既無電場也無磁場；其他部分存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面。在離子源中產(chǎn)生的質(zhì)量為、電荷量為（>0）的離子，由靜止開始被電場加速，經(jīng)狹縫中的點(diǎn)進(jìn)入磁場區(qū)域，點(diǎn)到極板右端的距離為，到出射孔的距離為；已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以在零到某一最大值之間調(diào)節(jié)，離子從離子源上方的點(diǎn)射入磁場區(qū)域，最終只能從出射孔射出。假設(shè)如果離子打到器壁或離子源外壁則即被吸收。忽略相對論效應(yīng)，不計(jì)離子重力。求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度可能的最小值；（2）調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，計(jì)算離子從點(diǎn)射出時的動能；（3）若將磁感應(yīng)強(qiáng)度在（）范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，寫出離子能從點(diǎn)射出時該范圍內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的所有可能值；并計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度時，離子在磁場中運(yùn)動的時間。磁流體發(fā)電機(jī)例.磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，圖中的圖1和圖2是其工作原理示意圖。圖1中的長方體是發(fā)電導(dǎo)管，其中空部分的長、高、寬分別為、、，前后兩個側(cè)面是絕緣體，上下兩個側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個電極與負(fù)載電阻相連。整個發(fā)電導(dǎo)管處于圖2中磁場線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫、高速電離氣體沿導(dǎo)管向右流動，并通過專用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動的電離氣體受到磁場作用，產(chǎn)生了電動勢。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速隨磁場有無而不同。設(shè)發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速處處相同，且不存在磁場時電離氣體流速為，電離氣體所受摩擦阻力總與流速成正比，發(fā)電導(dǎo)管兩端的電離氣體壓強(qiáng)差△p維持恒定，求：（1）不存在磁場時電離氣體所受的摩擦阻力F多大；（2）磁流體發(fā)電機(jī)的電動勢E的大小；（3）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率P。磁聚焦例.如圖甲所示,在真空中,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向外.在磁場左側(cè)有一對平行金屬板M、N,兩板間距離也為R,板長為L,板的中心線與磁場的圓心O在同一直線上.置于處的粒子發(fā)射源可連續(xù)以速度沿兩板的中線發(fā)射電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子(不計(jì)粒子重力),MN兩板不加電壓時,粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好從圓心O的正下方P點(diǎn)離開磁場;若在M、N板間加如圖乙所示交變電壓,交變電壓的周期為,時刻入射的粒子恰好貼著N板右側(cè)射出.求

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小

(2)交變電壓電壓的值

(3)若粒子在磁場中運(yùn)動的最長、最短時間分別為、,則它們的差值為多大?平移圓1.如圖所示,有一垂直于紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,其邊界為一邊長為

L的正三角形,A、B、C為三角形的三個頂點(diǎn).若一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(不計(jì)重力),以速度從AB邊上的某點(diǎn)P垂直于AB邊豎直向上射入磁場,然后能從BC邊上某點(diǎn)Q射出.關(guān)于P點(diǎn)入射的范圍和從Q點(diǎn)射出的范圍,下列判斷正確的是(

)A.

B.C.

D.2.如圖,直角坐標(biāo)系xOy中,A、C分別為x、y軸上的兩點(diǎn),OC長為L,

,

區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場,區(qū)域外無磁場,有大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,以平行于y軸方向從OA邊各處持續(xù)不斷射入磁場,已知能從AC邊垂直射出的粒子在磁場中的運(yùn)動時間為t,不考慮粒子間的相互作用且粒子重力不計(jì).

(1)求磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;

(2)若粒子入射速度相同,有些粒子能在邊界AC上相遇,求相遇的粒子入射時間差的最大值.縮放圓1.如右圖所示，有一個正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，是的中點(diǎn)，是的中點(diǎn)，如果在點(diǎn)沿對角線方向以速度射入一帶負(fù)電的帶電粒子，恰好從點(diǎn)射出。如果粒子的速度增大為原來的___倍，將從點(diǎn)射出。2.如圖所示，邊長為L的正方形abcd內(nèi)有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一束速率不同的帶正電粒子從左邊界ad中點(diǎn)P垂直射入磁場，速度方向與ad邊夾角θ＝30°，己知粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，粒子間的相互作用和粒子重力不計(jì)．則（

）

A.

粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間為B.

粒子在磁場中運(yùn)動的最短時間為C.

上邊界ab上有粒子到達(dá)的區(qū)域長為（1-）LD.

下邊界cd上有粒子到達(dá)的位置離c點(diǎn)的最短距離為

弦與動態(tài)圓1.如圖所示，在以點(diǎn)為圓心且半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)，存在著方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出）．圓的左端跟y軸相切于直角坐標(biāo)系原點(diǎn)O，右端與一個足夠大的熒光屏MN相切于x軸上的A點(diǎn)．一比荷的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向入射，粒子重力不計(jì)．若將該圓形磁場以過坐標(biāo)原點(diǎn)O并垂直于紙面的直線為軸，逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)，在此過程中不間斷地沿OA方向射入題干中所述粒子，粒子入射的速度,求在此過程中打在熒光屏MN上的粒子與A點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離。2.如圖所示，平面直角坐標(biāo)系中，A點(diǎn)的坐標(biāo)為(

d，0)，在y軸和直線AD之間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場I，在AD和AC之間存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場II，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，AD、AC邊界的夾角∠DAC=30°。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在邊界AC上的不同點(diǎn)射入，入射速度垂直AC且垂直磁場，若入射速度大小為

，不計(jì)粒子重力，則

A.粒子在磁場中的運(yùn)動半徑為d

B.粒子距A點(diǎn)0.5d處射入，不會進(jìn)入I區(qū)

C.若粒子能進(jìn)入?yún)^(qū)域I，則粒子在區(qū)域I中運(yùn)動的最短時間為

D.若粒子能進(jìn)入?yún)^(qū)域I，則粒子從距A點(diǎn)(

－1)d處射入，在I區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的時間最短。3.光電倍增管可將光信號轉(zhuǎn)化為電信號并逐級放大，其前兩個平行倍增極結(jié)構(gòu)如圖。當(dāng)頻率為的入射光照射到第1倍