2022年高考物理命題猜想與仿真押題-專題08 磁場(命題猜想)(解析版)

k·3IkIkI

b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝－＝，方向向下，a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為16∶1，選項(xiàng)A

b

2LL2L

【考向解讀】正確，B錯(cuò)誤；c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上，b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，c點(diǎn)和b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，選項(xiàng)

k·3IkI5kI

1.磁場的產(chǎn)生、磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加、安培定則、左手定則是磁場的基本學(xué)問，在近幾年的高考中時(shí)有消滅，

C錯(cuò)誤；c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝－＝，所以c點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為5∶1，選項(xiàng)

c

L2L2L

考題以選擇題的形式消滅，難度不大．

D正確．

2.磁場對(duì)通電導(dǎo)體棒的作用問題是近幾年高考的熱點(diǎn)，分析近幾年的高考題，該考點(diǎn)的命題規(guī)律主要有以下

【答案】AD

兩點(diǎn)：

【變式探究】(多選)如圖所示，兩根長直導(dǎo)線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N

(1)主要考查安培力的計(jì)算、安培力方向的推斷、安培力作用下的平衡和運(yùn)動(dòng)，題型以選擇題為主，難度不大．

連線中點(diǎn)，連線上a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱．導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流I.已知通電長直導(dǎo)線在四

(2)與電磁感應(yīng)相結(jié)合，考查力學(xué)和電路學(xué)問的應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，以計(jì)算題形式消滅．

I

周產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝k，式中k是常數(shù)，I是導(dǎo)線中的電流，r為點(diǎn)到導(dǎo)線的距離．一帶正電的小

r

3.帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)問題是近幾年高考的重點(diǎn)，同時(shí)也是高考的熱點(diǎn)，分析近幾年高考試題，該

球(圖中未畫出)以初速度v從a點(diǎn)動(dòng)身沿連線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)．關(guān)于上述過程，下列說法正確的是()

0

考點(diǎn)的命題規(guī)律有以下兩個(gè)方面：

(1)通常與圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、幾何學(xué)問相聯(lián)系，綜合考查應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)問處理物理問題的力量，題型為選擇題或計(jì)

算題．

(2)間或也會(huì)以選擇題的形式考查磁場的性質(zhì)、洛倫茲力的特點(diǎn)及圓周運(yùn)動(dòng)的周期性等問題．

4.帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)往往會(huì)消滅臨界和極值問題，有時(shí)還會(huì)消滅多解問題，解決這類問A．小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)

題，對(duì)考生分析力量、推斷力量和綜合運(yùn)用學(xué)問的力量要求較高，因此可能成為2022年高考命題點(diǎn)．B．小球始終做勻速直線運(yùn)動(dòng)

【命題熱點(diǎn)突破一】對(duì)磁場基本性質(zhì)的考查C．小球?qū)ψ烂娴膲毫ο仍龃蠛鬁p小

1.(多選)無限長通電直導(dǎo)線在四周某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流成正比，與導(dǎo)線到這一點(diǎn)D．小球?qū)ψ烂娴膲毫κ冀K在增大

的距離成反比．如圖所示，兩根相距L的無限長直導(dǎo)線分別通有電流I和3I.在兩導(dǎo)線的連線上有a、b、c三

點(diǎn)，a點(diǎn)為兩根直導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，b、c兩點(diǎn)距導(dǎo)線的距離均為L.下列說法正確的是()

A．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同

B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為8∶1

【答案】BC

C．c點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同

【命題熱點(diǎn)突破二】磁場對(duì)電流的作用

D．c點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為5∶1

例2.(多選)如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)導(dǎo)線

kI

【解析】依據(jù)題意可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，其中k為比例系數(shù)，I是電流，r是距離導(dǎo)線的長度．利用安培

中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ，則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為

r

k·3IkI8kI

()

定則和磁感線的特點(diǎn)以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理可知a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝＋＝，方向向下，

a

LLL

22

mgmg

A．z正向，tanθB．y正向，

ILIL

mgmg

C．z負(fù)向，tanθD．沿懸線向上，sinθ

【答案】ABC

ILIL

【感悟提升】解決安培力問題的一般思路

1.正確地對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析，應(yīng)特殊留意通電導(dǎo)體棒受到的安培力的方向，安培力與導(dǎo)體棒和磁感應(yīng)強(qiáng)

度組成的平面垂直.

2.畫出幫助圖如導(dǎo)軌、斜面等，并標(biāo)明幫助方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I的方向.

3.將立體的受力分析圖轉(zhuǎn)化為平面受力分析圖，即畫出與導(dǎo)體棒垂直的平面內(nèi)的受力分析圖.)

【命題熱點(diǎn)突破三】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)

例3.如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面(紙面)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面

R

對(duì)外，一電荷量為q(q＞0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為，

2

已知粒子射出磁場與射入磁場時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°，則粒子的速率為(不計(jì)重力)()

【答案】BC

【變式探究】(多選)如圖甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁

感應(yīng)強(qiáng)度為B.垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒．從t＝0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電

流I，周期為T，最大值為I，圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较颍畡t金屬棒()

m

qBRqBR3qBR2qBR

A.B.C.D.

2mm2mm

【解析】依據(jù)對(duì)稱性，帶電粒子射入圓形磁場區(qū)域時(shí)速度方向與半徑的夾角總是與帶電粒子射出磁場時(shí)其速

度方向與半徑的夾角相等，畫出帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可得帶電粒子在磁場中

v2mvqBR

做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r＝R，再由qvB＝m，得r＝，解得v＝，故選項(xiàng)B正確．

rqBm

A．始終向右移動(dòng)

B．速度隨時(shí)間周期性變化

C．受到的安培力隨時(shí)間周期性變化

D．受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功π

由幾何關(guān)系得r＝Rtan④

3

【答案】B

【變式探究】一圓筒的橫截面如圖所示，其圓心為O.筒內(nèi)有垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.

圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N，其中M板帶正電荷，N板帶等量負(fù)電荷．質(zhì)量為m、電荷量為q

的帶正電粒子自M板邊緣的P處由靜止釋放，經(jīng)N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場中．粒子與

圓筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過程中沒有動(dòng)能損失，且電荷量保持不變，在不計(jì)重

力的狀況下，求：

2

mv3mv

【答案】(1)(2)(3)3

2qd3qB

【命題熱點(diǎn)突破四】帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問題

例4、(多選)如圖所示，有一垂直于紙面對(duì)外的有界勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其邊界為一邊長為L

(1)M、N間電場強(qiáng)度E的大小；

的正三角形(邊界上有磁場)，A、B、C為三角形的三個(gè)頂點(diǎn)．今有一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子(不計(jì)重

(2)圓筒的半徑R；

3qBL

2

力)，以速度v＝從AB邊上的某點(diǎn)P既垂直于AB邊又垂直于磁場的方向射入磁場，然后從BC邊上某

4m

(3)保持M、N間電場強(qiáng)度E不變，僅將M板向上平移d，粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放，粒子自進(jìn)

3

點(diǎn)Q射出．則()

入圓筒至從S孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n.

【解析】(1)設(shè)兩板間的電壓為U，由動(dòng)能定理得

1

2

qU＝mv①

2

2＋31＋3

由勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系得U＝Ed②

A．PB≤LB．PB≤L

44

2

mv

聯(lián)立①②式可得E＝.③

31

2qd

C．QB≤LD．QB≤L

42

(2)粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用幾何關(guān)系作出圓心為O′，圓半徑為r.設(shè)第一次碰撞點(diǎn)為A，由于粒

2

mv3

解析：選AD.由Bqv＝，可知R＝L，則從P點(diǎn)射入的粒子軌跡最長時(shí)與AC邊相切，此時(shí)PB＝

R4

π

子與圓筒發(fā)生兩次碰撞又從S孔射出，因此，SA弧所對(duì)的圓心角∠AO′S等于.

3

2＋3L11

，而當(dāng)粒子在其中經(jīng)受圓弧，從BC邊上射出時(shí)，Q′B最大為L，故A、D正確．

442

E2＋1mE

【變式探究】如圖所示，兩平行金屬板AB中間有相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場．A板帶正電荷，B板帶

答案：(1)(2)(3)2a

BBBa

112

等量負(fù)電荷，電場強(qiáng)度為E；磁場方向垂直紙面對(duì)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間

1

【易錯(cuò)提示】解決帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問題極易從以下幾點(diǎn)失分：①審題過程消滅多層思維

有小孔O′，OO′是平行于兩金屬板的中心線．擋板右側(cè)有垂直紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.CD為

2

障礙，不能把粒子的運(yùn)動(dòng)和磁場的分布相結(jié)合分析問題；②對(duì)定圓心、求半徑、找轉(zhuǎn)角、畫軌跡、求時(shí)間的

磁場B邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角θ＝45°，O′C＝a，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有各種不同電荷量、

2

方法不嫻熟；③找不出臨界點(diǎn)，挖掘不出臨界條件；④數(shù)學(xué)功底薄弱，求不出臨界極值.

不同速度的帶電粒子(不計(jì)重力)，自O(shè)點(diǎn)沿OO′方向進(jìn)入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO′方向運(yùn)動(dòng)，

可從以下幾點(diǎn)進(jìn)行防范：①正確判定洛倫茲力方向，確定軌跡的彎曲方向；②嫻熟把握?qǐng)A心、半徑、軌跡、

并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B中，求：

2

轉(zhuǎn)角、時(shí)間的求解或確定方法；③機(jī)敏運(yùn)用物理方程、幾何學(xué)問找出等量關(guān)系，求出臨界極值.)

【高考真題解讀】

1．(2021·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)兩相鄰勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行．一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)

度方向垂直的帶電粒子(不計(jì)重力)，從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的()

(1)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B的帶電粒子的速度；A．軌道半徑減小，角速度增大

2

(2)能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值；B．軌道半徑減小，角速度減小

(3)絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度．C．軌道半徑增大，角速度增大

D．軌道半徑增大，角速度減小

解析：帶電粒子以某一速度垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力供

2

vmv

應(yīng)向心力，得qvB＝m，解得軌道半徑r＝.帶電粒子由較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B

rqB

mv

減小，由r＝可知，軌道半徑r增大．由于洛倫茲力不做功，帶電粒子速度不變，由角速度公式ω＝v/r，

qB

mE

可知角速度減小，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤．

電荷量最大值q＝(2＋1).

BBa

12

答案：D

2．(2021·四川卷)如圖所示，S處有一電子源，可向紙面內(nèi)任意方向放射電子，平板MN垂直于紙面，在紙

面內(nèi)的長度L＝9.1cm，中點(diǎn)O與S間的距離d＝4.55cm，MN與SO直線的夾角為θ，板所在平面有電子源

－－

431

的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0×10T.電子質(zhì)量m＝9.1×10kg，電荷

－

196

量e＝－1.6×10C，不計(jì)電子重力．電子源放射速度v＝1.6×10m/s的一個(gè)電子，該電子打在板上可能位置

的區(qū)域的長度為l，則()

D．在指南針正上方四周沿指針方向放置始終導(dǎo)線,導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)

答案BC

A．θ＝90°時(shí)，l＝9.1cm

4．(2021·海南單科，1，3分)如圖，a是豎直平面P上的一點(diǎn)，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a

B．θ＝60°時(shí)，l＝9.1cm

點(diǎn)，P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點(diǎn)．在電子經(jīng)過a

C．θ＝45°時(shí)，l＝4.55cm

點(diǎn)的瞬間，條形磁鐵的磁場對(duì)該電子的作用力的方向()

D．θ＝30°時(shí)，l＝4.55cm

A．向上B．向下C．向左D．向右

解析條形磁鐵的磁感線在a點(diǎn)垂直P向外，電子在條形磁鐵的磁場中向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可得電子所受

洛倫茲力的方向向上，A正確．

答案A

5.(2021·江蘇單科，4，3分)如圖所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度．下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)

相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方．線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)．若

磁場發(fā)生微小變化，天平最簡潔失去平衡的是()

答案：AD

3．(2021·新課標(biāo)全國Ⅱ,18，6分)(多選)指南針是我國古代四大創(chuàng)造之一．關(guān)于指南針，下列說法正確的是

解析由題意知，處于磁場中的導(dǎo)體受安培力作用的有效長度越長，依據(jù)F＝BIL知受安培力越大，越簡潔

()

失去平衡，由圖知選項(xiàng)A中導(dǎo)體的有效長度最大，所以A正確．

A．指南針可以僅具有一個(gè)磁極

答案A

B．指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場

6．(2021·新課標(biāo)全國Ⅰ，14，6分)兩相鄰勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行．一速度方向與磁

C．指南針的指向會(huì)受到四周鐵塊的干擾感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子(不計(jì)重力)，從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的()A．運(yùn)動(dòng)半徑之比是2∶1

A．軌道半徑減小，角速度增大B．運(yùn)動(dòng)周期之比是2∶1

B．軌道半徑減小，角速度減小C．運(yùn)動(dòng)速度大小之比是4∶1

C．軌道半徑增大，角速度增大D．受到的洛倫茲力之比是2∶1

D．軌道半徑增大，角速度減小

答案B

答案D

9．(2021·四川理綜，7，6分)(多選)如圖所示，S處有一電子源，可向紙面內(nèi)任意方向放射電子，平板MN

7．(2021·新課標(biāo)全國Ⅱ,19，6分)(多選)有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是Ⅱ中的k倍．兩個(gè)

垂直于紙面，在紙面內(nèi)的長度L＝9.1cm，中點(diǎn)O與S間的距離d＝4.55cm，MN與SO直線的夾角為θ，

速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)．與Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的電子相比，Ⅱ中的電子()

－

板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0×104T.電子質(zhì)量m＝

A．運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑是Ⅰ中的k倍

－－

31196

9.1×10kg,電量e＝－1.6×10C，不計(jì)電子重力．電子源放射速度v＝1.6×10m/s的一個(gè)電子，該電子打

B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍

在板上可能位置的區(qū)域的長度為l，則()

C．做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是Ⅰ中的k倍

D．做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度與Ⅰ中的相等

解析設(shè)電子的質(zhì)量為m，速率為v，電荷量為q，設(shè)B＝B，B＝kB

21

則由牛頓其次定律得：

mv2

qvB＝①

R

2πR

A．θ＝90°時(shí)，l＝9.1cmB．θ＝60°時(shí)，l＝9.1cm

T＝②

v

C．θ＝45°時(shí)，l＝4.55cmD．θ＝30°時(shí)，l＝4.55cm

mv2πm

由①②得：R＝，T＝

qBqB

RT

22

所以＝k，＝k

RT

11

2

vv

依據(jù)a＝，ω＝可知

RR

a1ω1

22

＝，＝

akωk

11

所以選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．

答案AC

41

8．(2021·廣東理綜，16，4分)在同一勻強(qiáng)磁場中，α粒子(He)和質(zhì)子(H)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若它們的動(dòng)量

21

大小相等，則α粒子和質(zhì)子()

(1)求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向；

(2)若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，求安培力的功率．

答案AD

10．(2021·新課標(biāo)全國Ⅰ，24，12分)如圖，一長為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在

勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T，方向垂直于紙面對(duì)里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣．金

屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω.已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為0.5

cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均轉(zhuǎn)變了0.3cm,重力加速度大小取10

2

m/s.推斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量．

答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv

12．(2021·浙江理綜，24，20分)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤，右

臂掛有矩形線圈，兩臂平衡．線圈的水平邊長L＝0.1m，豎直邊長H＝0.3