广东省茂名市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-06磁场

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广东省茂名市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-06磁场 一、单选题1．（2022·广东·统考模拟预测）如图（a）所示，导体棒甲、导轨、硬金属环乙构成闭合回路，硬金属环丙放在乙的正中央，导棒甲在匀强磁场中向右做加速运动；把导棒甲和磁场去掉，如图（b）所示在导轨的两端加上电源，下列说法正确的是（　　）A．对图（a），乙丙两金属环的电流方向相同B．对图（a），丙有扩张的趋势C．对图（b），若电源是直流电源，则丙没有电能生成D．对图（b），若电源是正弦交流电，则每个周期内乙丙的排斥时间为半个周期2．（2022·广东茂名·统考模拟预测）如图，高压输电线上使用“abcd正方形间隔棒”支撑导线L1、L2、L3、L4的目的是固定各导线间距，防止导线互相碰撞，abcd的几何中心为O，当四根导线通有等大同向电流时（    ）A．几何中心O点的磁感应强度不为零B．几何中心O点的磁感应强度为零C．对的安培力比对的安培力小D．所受安培力的方向沿正方形的对角线bd方向3．（2022·广东茂名·统考模拟预测）边长L的硬轻质正三角形导线框abc置于竖直平面内，ab边水平，绝缘细线下端c点悬挂重物，匀强磁场大小为B垂直纸面向里。现将a、b接在恒恒定电流的正负极上，当ab边的电流强度为I，重物恰好对地无压力，则重物重力的大小为（　　）A．BIL B．2BIL C． D．4．（2022·广东茂名·统考二模）如图甲是磁电式电流表的结构，线圈绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，磁感应强度大小各处相等，如图乙。当通以图示方向电流时，下列说法正确的是（　　）A．a、b导线所受安培力大小相等，方向相同B．不管线圈转在什么位置，磁感应强度方向总是与线圈平面垂直C．a、b导线所受安培力方向与磁感应强度方向平行D．线圈按顺时针方向（正视）转动并停在某个位置5．（2022·广东茂名·统考一模）如图所示，两根平行的长直导线a和b中通有大小相等、方向相反的电流I，此时导线a受到的磁场力大小为。当新加一个与两导线所在平面垂直的匀强磁场后，导线a受到的磁场力大小变为。若把新加的匀强磁场反向，则此时导线b受到的磁场力大小变为（　　）A． B．  C．  D．  二、多选题6．（2022·广东·统考模拟预测）如图甲是霍尔效应的模型图，导体的宽度、长度、厚度分别为、、，磁感应强度为的匀强磁场垂直导体的前后表面向里，与磁场垂直向右的电流是正电荷的运动形成的，已知霍尔电压为，与通过导体的电流成正比，与沿着磁场方向导体的厚度成反比，是常数；如图乙是电磁流量计的模型图，长方形管道的宽度、长度、厚度分别为、、，磁感应强度为的匀强磁场垂直管道的上表面向下，带负离子的液体向右运动的速度与磁场垂直。液体的流量指单位时间内流过管道横截面的液体体积，则下列说法正确的是（　　）A．对甲图，导体下端面的电势低于上端面的电势B．对甲图，霍尔电压与c成正比C．对乙图，导体后端面与前端面的电势差为BavD．对乙图，液体的流量为abv7．（2022·广东茂名·统考模拟预测）某风力发电机简易模型图。在风力作用下，风叶通过转轴带动条型磁铁转动，在线圈L中产生感应电动势的瞬时表达式 ，将线圈L与一电阻R相连（未画出），则（　　）A．磁铁转到图示位置时，线圈L中的磁通量最大B．线圈L中感应电动势的有效值为44VC．风叶每转动一圈，电阻R中电流方向改变两次D．风叶转速不变，增大R的阻值，则电阻R上消耗的功率一定增大8．（2022·广东茂名·统考模拟预测）云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示带电粒子径迹的装置。云室中加了垂直于纸面向里的磁场，在一张云室中拍摄的照片中a、b、c、d、e是从O点发出的一些正电子或负电子的径迹。关于a、b、c三条径迹判断正确的是（　　）A．a、b、c都是负电子的径迹B．a径迹对应的粒子动量最大C．c径迹对应的粒子动能最大D．c径迹对应的粒子运动时间最长9．（2022·广东茂名·二模）1879年美国物理学家E.H.霍尔观察到，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。这个现象被称为霍尔效应（Hall effect），所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。如图所示，某次实验使用的霍尔元件是P型半导体，其内部形成电流的“载流子”是空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。毫安表检测输入霍尔元件的电流，毫伏表检测霍尔元件输出的霍尔电压。闭合开关S1、S2，电流表A和电表B、C都有明显示数。下列说法正确的是（　　）A．C为毫安表，检测输入霍尔元件的电流；B为毫伏表，检测霍尔元件输出的霍尔电压B．接线端2的电势高于接线端4的电势C．同时改变通过电磁铁和霍尔元件的电流方向，但大小不变，则毫伏表的示数将保持不变D．若适当减小R1、增大R2，毫伏表示数一定增大10．（2022·广东茂名·模拟预测）如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是（　　）A．直导线中的电流方向垂直纸面向外B．b点的实际磁感应强度为T，方向斜向上，与B的夹角为45°C．c点的实际磁感应强度也为零D．d点的实际磁感应强度跟b点的相同11．（2022·广东茂名·模拟预测）如图所示，足够长的平行金属导轨水平放置宽度为l，左端连接阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，且与导轨接触良好。导轨和导体棒间的动摩擦因数为，不计导轨的电阻，导体棒的质量为m、电阻为R，重力加速度为g。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨方向以速度v匀速运动。撤去拉力后，导体棒运动时间为t，则（　　）A．撤去拉力前，导体棒两端的电压为B．撤去拉力前，电阻R的热功率为C．拉力的大小为D．撤去拉力后，导体棒运动的距离为 三、解答题12．（2022·广东茂名·统考二模）如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为，铜盘按如图所示的方向以角速度匀速转动。电容器每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为的匀强磁场。求：（1）平行板电容器C板带何种电荷；（2）将铜盘匀速转动简化为一根始终在匀强磁场中绕中心铜轴匀速转动、长度为圆盘半径的导体棒，则铜盘匀速转动产生的感应电动势；（3）若有一带负电的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动又恰好从极板右侧射出，则射入的速度为多大。13．（2022·广东茂名·统考二模）如图所示，在x轴上方以原点O为底边中点、底边长为2a的等腰直角三角形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xO平面向外，磁感应强度为B（边界无磁场）。在x轴下方一a≤x≤a的区域内存在沿y轴负方向的匀强电场。y轴上A点与O点间距为d，一质量为m、电荷量为-q的粒子从y轴上的A点由静止释放，经电场加速后从O点射入磁场，不计粒子重力。（1）若粒子第一次经过磁场的偏转角为45°，求粒子在磁场中运动的速度v1大小；（2）要使粒子经过磁场之后不再经过x轴，求电场强度E应满足的条件；（3）若电场强度，求粒子在电磁场区域的运动时间。14．（2022·广东茂名·模拟预测）在如图所示的平面直角坐标系xOy中，在x轴上方存在方向垂直纸面向内的匀强磁场，下方存在匀强电场，方向平行y轴向下，电场区域呈阶梯状，宽度为L，竖直高度依次为h、、、…电场区域下方放置一系列宽度为L、彼此不相连的电子探测板。电子遇到探测板后立即被吸收，不考虑反弹。一束电子从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场。当入射电子束的动量大小为p0时，电子束恰好能到达第一块探测板的正中间。已知电子质量m，电量e。（1）求磁感应强度B和电场强度E的大小；（2）若入射的电子束中共有N个电子，其动量大小在（0，2p0）区间均匀分布，求第N块探测接收到的电子数。15．（2022·广东茂名·统考模拟预测）CT扫描机可用于对多种病情的探测，图（a） 是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b） 所示。图（b）中M N之间有一加速电压， 边长为L的正方形虚线框内有一与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。经调节后电子束从静止开始加速，沿纸面垂直磁场左边界的箭头方向前进，且从左边界中点进入，从右边界射出后打到靶上，产生X射线。设电子电量为e,质量为m,不计电子间的相互作用。求:（1）为使电子束从右边界射出，则电子束进入磁场的最小速度是多少:（2）若打向靶的电子束与竖直方向的夹角为60°，则加速电压的大小是多少。16．（2022·广东茂名·统考一模）电偏转和磁偏转技术在科学上有着广泛的应用，如图所示，在坐标平面内，电子从x轴上的点垂直x轴射入第一象限。当第一象限只存在大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场时，电子从y轴正方向的P点射出（图中P点未标出），电子偏转的角度为；当第一象限只存在沿x轴正方向的匀强电场时，电子还是从P点射出。电子的比荷为，求：（1）电子在磁场中运动的轨道半径和从x轴入射的速度；（2）匀强电场的电场强度。17．（2022·广东茂名·二模）如图所示，在区域I有与水平方向成45°的匀强电场，电场方向斜向左下方。在区域II有竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为的粒子从区域I的左边界P点静止释放，粒子沿水平虚线向右运动，进入区域II，区域II的宽度为d。粒子从区域II右边界的Q点离开，速度方向偏转了60°。重力加速度为g。求：（1）区域I的电场强度大小E1；（2）粒子进入区域II时的速度大小；（3）粒子从P点运动到Q点的时间。
参考答案：1．D【详解】A．根据右手定则判断可知，图（a）中金属环乙中感应电流方向沿顺时针方向。根据安培定则可知，穿过金属丙的磁通量垂直纸面向里增加，则根据楞次定律判断可知，金属环丙中感应电流方向沿逆时针方向，故A错误；B．由于图（a）中乙丙两金属环的电流方向相反，则根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥可知，图（a）中金属环丙有收缩的趋势，故B错误；C．在导轨的两端加上电源瞬间，金属环丙中的磁通量会突然增大，则金属环丙中也会产生感应电流，故C错误；D．正弦交流电在每个周期内有半个周期电流在增强，半个周期电流在减弱，则金属环乙产生的磁场有半个周期在增强，半个周期在减弱，根据楞次定律判断可知，乙丙两金属环的电流在半个周期内方向相同，半个周期内方向相反。所以每个周期内乙丙的排斥时间为半个周期，故D正确。故选D。2．B【详解】AB．因四条导线中的电流大小相等，O点与四条导线的距离均相等，由安培定则和对称性可知，L1在O点的磁感应强度与L3在O点的磁感应强度等大反向，L2在O点的磁感应强度与L4在O点的磁感应强度等大反向，所以四条导线在O点的磁感应强度等于0，故A错误，B正确；C．L2相比L3离L1更近些，处于L1较强的磁场区域，由安培力大小与B成正比，可知对的安培力大于对的安培力，故C错误；D．根据“同向电流吸引，反向电流排斥”的推论可知，L1受其余三条导线的吸引力分别指向三条导线，根据对称性，L2与L4对L1的安培力大小相等，所以两者合力指向ac方向，再与L3对L1的安培力（沿ac方向）合成，总安培力方向沿正方形的对角线方向，故D错误。故选B。3．C【详解】根据平衡条件得解得故选C。4．D【详解】A．由左手定则可知，a、b导线分别受到竖直向上、竖直向下的安培力，大小都为BIL，A项错误；BC．不管线圈转在什么位置，线圈平面总与磁感应强度方向平行，穿过线圈的磁通量为零，且受到的安培力方向与磁感应强度方向垂直，故BC项错误；D．由a、b导线受力情况可知，线圈按顺时针方向转动，当安培力力矩与螺旋弹簧力矩相等时停在某个位置，D项正确。故选D。5．B【详解】如图所示，两根长直线，电流大小相同，方向相反。则a受到b产生磁场的作用力向左大小为，那么b受到a产生磁场的作用力向右大小为，这两个力大小相等，方向相反，即当再加入匀强磁场时，设a在磁场中受到的安培力为，则a受到的作用力为或由于b的电流方向和a的电流方向相反，把新加的匀强磁场反向，b所受的安培力的方向和磁场未反向时a所受安培力方向相同，大小相等，则b受到的磁场力大小为或将代入或可得或故B正确，ACD错误。故选B。6．AC【详解】A．由左手定则可知，正电荷向右运动时受到的洛伦兹力方向向上，则受到电场力方向向下，所以导体下端面的电势低于上端面的电势，故A正确；B．由霍尔电压 可知，霍尔电压与c无关，与a成反比，故B错误；C．负电荷在导体内运动，根据平衡条件有又由于是负电荷，受到的洛伦兹力从后端面指向前端面，则受到的电场力从前端面指向后端面，故导体后端面与前端面的电势差为故C正确；D．由题意可得，液体的流量为故D错误。故选AC。7．AC【详解】A．根据磁通量的定义可知图示位置时，线圈L中的磁通量最大，A正确；B．根据B错误；C．根据中性面的知识可知，发电机电枢单个线圈转至中性面时其感应电动势为0，感应电流为0，经过中性面时电流方向改变一次，因此，风叶每转动一圈时，都将经过两次中性面，因此电流方向将改变两次，C正确；D．电阻R上消耗的功率风叶转速不变，感应电动势不变，当 时，电阻R上的功率最大，因不知线圈内阻r和R的关系，增大R的阻值，则电阻R上消耗的功率不一定增大，D错误。故选AC。8．AC【详解】A．带电粒子在垂直于纸面向里的磁场中运动，根据左手定则可知a、b、c都是负电子的径迹，故A正确；B．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有解得由图可知所以根据可知故B错误；C．根据可知故C正确；D．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有则所以粒子在磁场中的运动时间其中为粒子在磁场中的偏转角度，由图可知a径迹对应的偏转角度最大，则a径迹对应的粒子运动时间最长，故D错误。故选AC。9．BC【详解】A．B表为测量通过霍尔元件的电流，C表测量霍尔电压，故电表B为毫安表，电表C为毫伏表，故A错误；B．根据安培定则可知，磁场的方向向下，通过霍尔元件的电流由1流向接线端3，正电子移动方向与电流的方向相同，由左手定则可知，正电子偏向接线端2，所以接线端2的电势高于接线端4的电势，故B正确；C．当调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流方向相反，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，即2、4两接线端的电势高低关系不发生改变，故C正确；D．减小R1，电磁铁中的电流增大，产生的磁感应强度增加，增大R2，霍尔元件中的电流减小，由洛伦兹力和电场力平衡可得，联立可得电压为其中d是沿电压方向的长度，a是磁场方向的长度，即毫伏表示数一定减小，故D错误；故选BC。10．AB【详解】A．由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1T，由安培定则知直导线中的电流方向垂直纸面向外。A正确；B．通电导线在b处产生的磁场竖直向上，根据平行四边形定则可知b点的实际磁感应强度为T，方向斜向上，与B的夹角为45°，B正确；C．通电导线在c处产生的磁场水平向右，所以c点的实际磁感应强度2T，方向向右。C错误；D．通电导线在d处产生的磁场竖直向下，根据平行四边形定则可知d点的实际磁感应强度为T，方向斜向下，与B的夹角为45°，D错误。故选AB。11．CD【详解】A．定值电阻的阻值为，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为导体棒两端的电压故A错误；B．电阻两端的电压热功率故B错误；C．导体棒匀速运动时，导体棒受到的安培力因为导体棒处于平衡状态，有故C正确；D．设撤去拉力后，导体棒运动的距离为，在撤去拉力后导体棒运动的整个过程中，导体棒产生的平均电动势为导体棒中的平均电流安培力的平均值为规定初速度方向为正，从撤去拉力到停止，根据动量定理有联立解得故D正确。故选CD。12．（1）正电；（2）；（3）【详解】（1）依题意，由右手定则判断可知，C板电势高，带正电。（2）根据法拉第电磁感应定律经过一段时间，导体棒扫过得面积取n=1匝，可得（3）对带负电小球，在复合场中竖直方向平衡联立可得合力即为洛仑兹力带电小球恰能从右板边缘射出，如图所示，由几何关系可得可得13．（1）；（2）；（3）【详解】（1）若粒子第一次经过磁场的偏转角为45°，可知粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为45°，如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心刚好在x轴处由图中几何关系可得由洛伦兹力提供向心力可得联立以上式子解得（2）要使粒子经过磁场之后不再经过x轴，粒子从第二象限射出磁场时的速度不能指向第三象限，设粒子射出磁场时的速度方向刚好与x轴平行，如图所示由图中几何关系可得由洛伦兹力提供向心力可得粒子在电场中从A点运动到O点过程中，由动能定理可得联立解得故电场强度需要满足的条件为（3）当电场强度时，粒子在电场中由动能定理可得解得由洛伦兹力提供向心力可得解得粒子在电磁场区域中的运动轨迹如图所示粒子在磁场中的周期为粒子在磁场中的运动时间为粒子在电场中从A点加速到O点的时间为粒子在电磁场区域中运动的总时间为14．（1），；（2）【详解】（1）粒子在磁场中运动洛伦兹力充当向心力解得由几何知识得解得电子进入电场区域时的动能为恰好到达间距为h的探测板，有解得（2）当电子动量为2p0时因此，第一块探测板上的电子数为到达第二板探测板，电子动量的最小值到达第三板探测板，电子动量的最小值到达第n块探测板，电子动量的最小值pnmin＝因此，第二块探测板上的电子数为第n块探测板上的电子数Nn＝＝15．（1）；（2）【详解】（1）由洛伦兹力提供向心力得电子束从右下角射出时，有几何关系有 可知电子束进入磁场的最小速度为 （2）由洛伦兹力提供向心力得由题意知，电子束偏转的圆心角为30°，由几何关系有解得所以电子从右边界射出；在电场中，由功能关系得可得加速电压为16．（1），；（2）【详解】（1）电子在磁场中运动的轨迹如图由几何关系可知，电子在磁场中运动的轨道半径为根据牛顿第二定律，有解得（2）电子在匀强电场中的运动轨迹如图由几何关系可知电子在匀强电场中运动时，有联立方程，解得17．（1）；（2）；（3）【详解】（1）粒子在区域I受重力和电场力，做匀加速直线运动，，如图所示故有解得（2）设粒子进入II区域的速度为，粒子受重力竖直向下，电场力竖直向上，大小为则所受的洛伦兹力提供向心力，有速度方向偏转了60°，则圆心角为60°，有联立解得（3）粒子在区域I直线加速的加速度为，有由速度公式可得加速时间为粒子做匀速圆周的周期为则匀速圆周的时间为则粒子从P点运动到Q点的时间为