新高考物理二轮复习专题练习：专题11磁场（含答案）

专题11 磁场 专题训练

一、单选题

1．（2022·浙江温州·二模）如图所示，正方形abcd的四个顶角各有一根垂直于正方形平面的细长直导线，通有大小相同的电流，相邻导线电流方向相反，O为正方形的中心，下列说法正确的是（　　）

A．a、b连线中点的磁感应强度为零

B．a、b连线中点与a、d连线中点的磁感应强度相同

C．a、c两点的两根导线受到的安培力大小相等，方向垂直

D．a、b两点的两根导线受到的安培力大小相等，方向垂直

2．（2022·湖南岳阳·二模）两个完全相同的弹簧秤竖直放置，下方悬挂一粗细均匀的水平直导线ab，长度为L。整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示。若在ab中通入由a到b的恒定电流I，其中一个弹簧秤的示数为F1，若将电流反向，大小变为2I，则其中一个弹簧秤的示数为F2.下列说法正确的是（　　）

A．直导线ab的质量 B．直导线ab的质量

C．匀强磁场的磁感应强度 D．匀强磁场的磁感应强度

3．（2022·重庆·模拟预测）如题图（俯视图）所示，粗糙水平面上固定一通电长直导线MN，长直导线周围磁场的磁感应强度大小，式中常量，I为电流强度，r为距导线的距离。在该直导线右侧有一质量为m的单匝矩形线圈abcd，ad边与MN平行，且距MN距离为L。该线圈内通有逆时针方向的恒定电流，线圈与水平面间动摩擦因数为μ，且。当MN内通以电流强度为的电流时线圈恰能保持静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则此时矩形线圈abcd内的电流强度大小是（　　）

A． B． C． D．

4．（2022·黑龙江齐齐哈尔·一模）如图所示，用一根不可伸长的轻质绝缘细线将一通有恒定电流的金属棒挂在图示位置，电流方向垂直纸面向外，现在空间中加一匀强磁场，要使金属棒保持在图示位置静止且磁感应强度最小，则所加磁场方向应为（　　）

A．沿细线向上

B．竖直向上

C．水平向右

D．水平向左

5．（2022·吉林长春·二模）坐标原点O处有一粒子源，沿xOy平面向第一象限的各个方向以相同速率发射带正电的同种粒子。有人设计了一个磁场区域，区域内存在着方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场，使上述所有粒子从该区域的边界射出时均能沿y轴负方向运动。不计粒子的重力和粒子间相互作用，则该匀强磁场区域面积最小时对应的形状为（　　）

A． B．

C． D．

6．（2022·安徽·芜湖一中一模）三根足够长的绝缘直导线a、b、c按图示方式固定放置在同一纸面内，其交点分别为M、N、P，三点恰好构成正三角形，O点为该三角形的中心，点与O点关于导线c对称。现在a、b、c三根导线中分别通入恒定电流I、2I、3I。已知长直导线电流在空间某点产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到直导线的距离成反比。若O点的磁感应强度大小为B0，方向垂直纸面向里，则点的磁感应强度为（　　）

A．大小为，方向垂直纸面向里 B．大小为，方向垂直纸面向外

C．大小为，方向垂直纸面向里 D．大小为，方向垂直纸面向外

7．（2022·江西南昌·一模）如图所示，边长为L的正方形ABCD边界内有垂直纸面向里的匀强磁场B，E为AD上一点，ED= 。完全相同的两个带电粒子a、b以不同速度分别从A、E两点平行AB向右射入磁场，且均从C点射出磁场。已知a粒子在磁场中运动的时间为t，不计粒子的重力和相互作用，则b粒子在磁场中运动的时间为（　　）

A． B． C． D．

8．（2022·山东潍坊·一模）如图所示，正六边形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子以速度从a点沿方向射入磁场，从c点离开磁场；若该粒子以速度从a点沿方向射入磁场，则从d点离开磁场。不计粒子重力，的值为（　　）

A． B． C． D．

9．（2022·辽宁沈阳·一模）如图，足够长的绝缘竖直杆处于正交的匀强电磁场中，电场方向水平向左、场强大小为E，磁场方向水平向里，磁感应强度大小为B。一质量为m，电荷量为-q（q>0）的小圆环套在杆上（环内径略大于杆的直径）无初速下滑。若重力加速度大小为g，圆环与杆之间的动摩擦因数为（qE<mg），圆环电荷量不变，则能反映圆环下滑过程中速度v随时间t变化关系的图象是（　　）

A．B．C．D．

二、多选题

10．（2022·湖南·二模）半径为R的半圆形区域内有方向垂直于纸面向外的匀强磁场。不计重力的a、b两粒子从圆周上的P点沿着半径方向射入磁场，分别从A、B两点离开磁场，运动轨迹如图所示。已知a、b两粒子进入磁场时的速率之比为1：2，AOB为直径，。下列说法正确（　　）

A．a粒子带正电，b粒子带负电

B．a、b两粒子的比荷之比为3：2

C．a、b两粒子在磁场中运动时间之比为2：1

D．a、b两粒子的轨道半径之比为1：3

11．（2022·福建福建·一模）如图所示，射线与夹角为之外分布着垂直于纸面向里的足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、电荷量为的粒子（不计重力），从O点垂直于以某一速度射出。则（　　）

A．粒子第一次穿过边界时，速度方向与边界的夹角为

B．粒子第一次穿过边界之后，在磁场中运动的时间为

C．仅减小粒子射出的速率，粒子可能第二次经过边界

D．仅增大粒子射出的速率，粒子一定能两次经过边界

12．（2022·安徽·模拟预测）如图所示，边长为L的正三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m，电荷量均为q的三个粒子A、B、C以大小不等的速度从a点沿与ab边成30°角的方向垂直射入磁场后从ac边界穿出，穿出ac边界时与a点的距离分别为、、L。不及粒子的重力及粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（　　）

A．粒子C在磁场中做圆周运动的半径为

B．A、B、C三个粒子的初速度大小之比为1：2：3

C．A、B、C三个粒子从磁场中射出的方向均与ab边垂直

D．仅将磁场的磁感应强度减小为原来的，则粒子B从c点射出

三、填空题

13．（2022·上海·模拟预测）在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，半径为 R 的半球形球壳如图（a）放置，穿过它的磁通量为_______；面积为 S 的矩形线框在该磁场中的初始位置如图（b）中实线所示，线框绕 O 轴逆时针转动到与磁场垂直的虚线位置，这一过程中穿过线框的磁通量的变化量大小为______。

14．（2022·上海·模拟预测）直导线ab内通有稳恒电流，产生磁场方向如图，导线中的电流方向为_________（选填“从a到b”或“从b到a”）；一线框从M处沿ab所在竖直平面向下移动到N处，线框内的磁通量变化情况是________。

15．（2022·江苏·徐州市田家炳中学一模）如图所示，一边长为0.1 m的单匝正方形线圈从左侧匀速进入匀强磁场，磁场的磁感应度B＝2 T．从ab边开始进入磁场至cd边恰好进入磁场的过程中，线圈的磁通量变化了________Wb；若上述过程所经历的时间为0.2 s，则线圈中产生的感应电动势为________V.

四、解答题

16．（2021·全国·模拟预测）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，回旋加速器的原理如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、周期为T的交流电源上，位于D1圆心处的粒子源A能不断产生带电粒子（初速度可以忽略，重力不不计）。它们在两盒之间被电场加速，粒子束以最大速度输出时的等效电流为I，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，忽略粒子在电场中运动的时间及相互作用，且最大速度远小于光速，求：

（1）粒子的荷质比；（2）粒子获得的最大速度：（3）回旋加速器输出时的平均功率P。

17．（2022·江苏·模拟预测）如图1所示，在直角坐标系第一象限内，以x轴和y轴为边界存在足够大匀强磁场。磁感应强度B随时间t作周期性变化的图像如图2所示，B0已知，垂直纸面向外为B的正方向，一粒子源可持续均匀发射速度为v0的粒子，粒子质量和电荷量分别为m和+q，不计重力；t=0时刻，打开粒子源，粒子从坐标原点O沿y轴正方向发射，在t=时刻进入磁场的粒子恰好在t=时刻离开磁场，求：

（1）磁场变化的周期T0；

（2）粒子从x轴射出的区域宽度d以及从第一象限射出的粒子在磁场中运动的最长时间；

（3）若在时刻关闭粒子源，求从x轴和y轴射出的粒子数之比。

18．（2021·湖南岳阳·一模）如图所示，空间y>1m虚线上方分布着垂直于xoy向里的匀强磁场，0<y<1m虚线下方分布着平行于x轴匀强电场，电场强度大小均为E=100V/m，在的区域电场沿x轴正向，在x<0的区域电场沿x轴负向。一带正电粒子（不计重力）在O点沿y轴正向以10m/s的速度射入电场，经电场偏转后进入磁场，在磁场中绕y轴上某点P（图中未画出）为圆心做匀速圆周运动后，又恰好回到O点。已知：粒子的质量为，电荷量为。

（1）求粒子进入磁场时的速度大小；

（2）求匀强磁场的磁感应强度B大小；

（3）若磁感应强度大小不变，方向垂直于xoy向外，求：粒子在O点沿y轴正向以10m/s的速度射入电场后，从x轴穿出的横坐标。

参考答案：

1．D

2．C

3．A

4．A

5．D

6．D

7．C

8．C

9．D

10．BD

11．ABD

12．BC

13．         

14．     从b到a     先增大后减小再增大再减小

15．     0.02     0.1

16．（1）；（2）；（3）

17．（1）；（2），；（3）

18．（1）；（2）；（3）