综合特训03 磁场（热点题）（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

这是一份综合特训03 磁场（热点题）（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用），共25页。试卷主要包含了单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．两个完全相同的通电圆形线圈1、2平行放置，两线圈的圆心O1、O2的连线与圆面垂直，如图所示。当两线圈中通以方向、大小都相同的恒定电流时，O1点的磁感应强度大小为B1。若保持线圈1中的电流及线圈2中的电流大小不变，仅将线圈2中电流反向，O1点的磁感应强度大小为B2，则线圈1中的电流在O2产生的磁场的磁感应强度大小为（ ）
A．B1B．B2C．D．
【答案】C
【详解】设线圈1中的电流和线圈2中的电流在O1处产生的磁感应强度大小分别为Ba、Bb，则当两电流同向时有
当二者反向时
可解得
根据对称性，线圈2在O1处产生的磁感应强度大小与线圈1在O2处产生的磁感应强度大小相等，所以线圈1中的电流在O2产生的磁场的磁感应强度大小等于。
故选C。
2．某同学做“旋转的液体”实验，实验装置如图所示，在玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，蹄形磁铁两极正对部分的磁场可视为匀强磁场。已知电源的电动势为，内阻，限流电阻，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为。闭合开关后，当液体旋转稳定时，电压表的示数为，此时液体中产生的热功率为，则从上往下看，液体做（ ）
A．顺时针旋转， B．顺时针旋转，
C．逆时针旋转， D．逆时针旋转，
【答案】C
【详解】根据题意，由左手定则可知，液体逆时针旋转，由闭合回路欧姆定律有
解得
液体中产生的热功率为
故选C。
3．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示.这台加速器由两个铜质D形盒构成，其间留有空隙。下列说法正确的是（ ）

A．离子由加速器的边缘进入加速器
B．离子从磁场中获得能量
C．离子从电场中获得能量
D．离子从电场和磁场中获得能量
【答案】C
【详解】离子每次通过D形盒间的空隙时，电场力做正功，动能增加，所以离子从电场中获得能量，在磁场中偏转，根据
半径变大，因此离子由加速器的中心附近进入加速器。
故选C。
4．如图所示，纸面内用粗细均匀的相同金属导体弯制成两个相同的正三角形金属框abc和a′b′c′，a′c′边中间断开，用导线连接ca′两点，并从a端通入大小恒定的电流，从c′端引出电流，同时放入垂直纸面向里的匀强磁场中，则（ ）′
A．a、c两点间与a′、c′两点间的电压之比为1：1
B．a、c两点间与a′、c′两点间的电压之比为2：3
C．金属框abc和a′b′c′所受的安培力大小之比为1：1
D．金属框abc和a′b′c′所受的安培力大小之比为1：3
【答案】C
【详解】AB．根据题意可得
AB错误；
CD．金属框abc所受的安培力大小为
金属框a′b′c′所受的安培力大小为
所以
C正确，D错误。
故选C。
5．如图所示，半径为R的金属圆环用绝缘细线悬挂于天花板上，金属圆环中通以逆时针方向的电流，图中A、C与圆心O连线的夹角为，只在直线AC上方区域内加一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，金属圆环处于静止状态时，细线中的拉力大小为；若只在直线AC下方区域内加与上述相同的磁场，金属圆环处于静止状态时，细线中的拉力大小为，则金属圆环中的电流大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】通电导线在磁场中的有效长度均为
只在直线AC上方区域内加一垂直于纸面向里的匀强磁场，根据左手定则可知安培力的方向向下，细线中的拉力大小为
若只在直线AC下方区域内加与上述相同的磁场，根据左手定则可得安培力的方向向上，则
联立解得
故选A。
6．如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根粗细均匀的金属棒。从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为，图甲中，所示方向为电流正方向。则金属棒（ ）
A．一直向左移动
B．受到的安培力不变
C．速度随时间周期性变化
D．受到的安培力在一个周期内做正功
【答案】C
【详解】ABC．由乙图知电流的周期为T，前半个周期电流大小恒定为Im，方向为正方向，根据左手定则可得金属棒受到水平向右的安培力，同理得到后半个周期金属棒受到安培力的方向水平向左，根据安培力公式

得前、后两个半周期安培力大小相同，根据牛顿第二定律得，金属棒前、后两个半周期加速度大小相同，方向相反，则金属棒前半个周期从零开始向右匀加速直线运动，后半个周期向右匀减速直线运动到速度为零，在后面的周期金属棒都是重复第一个周期的动作。AB错误，C正确；
D．由以上分析知，在一个周期的开始与结束，金属棒速度都为0，则根据动能定理，安培力在一个周期内对金属棒不做功，D错误。
故选C。
7．三条相同的电阻丝组成等边三角形导体框ABC垂直磁场放置，接入如图电路后线框受到的安培力的合力大小为F，其中AC边受到的安培力大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】由左手定则可知各边所受的安培力如图所示
设AB两端电压为U，每节电阻丝的阻值为r，当把AB两端接入电压时，经过AC和CB的电流为
则安培力
经过AB的电流为
则安培力
可得
由力的合成与分解可得
解得
故选B。
8．如图所示，正方形内有一垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），一束电子以不同的速度沿ab方向垂直磁场射入，形成从c点离开磁场区域和从d点离开磁场区域的甲、乙两种轨迹。设沿甲、乙轨迹运动的电子速度大小分别为、，在磁场中运动的时间分别为、，则（ ）

A．，B．，
C．，D．，
【答案】D
【详解】带电粒子在匀强磁场中做圆周运动，根据半径公式
可知甲、乙带电粒子在磁场中运动的速度之比
根据周期公式
可知甲、乙带电粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，故甲、乙带电粒子在磁场中运动的时间之比
故选D。
9．电场和磁场看不见摸不着，但是我们可以设法来观察它们。如图甲和图乙把头发碎屑悬浮在蓖麻油里可模拟电场线形状；图丙和图丁在板上均匀地撒一层细铁屑可模拟磁感线形状。下列说法正确的是（ ）
A．图甲在中心和边缘分别接高压起电装置的两极，越靠近中心电势越高
B．图乙两平行金属板分别接高压起电装置的两极，它们之间的电场都可以看作匀强电场
C．图丙是竖直通电直导线，如果增大电流，铁屑将排布得更加有序
D．图丁是水平放置的条形磁场，通过图可以知道，磁感线可以不闭合
【答案】C
【详解】A．图甲中，起电装置从正极向负极电势逐渐降低，故A错误；
B．图乙中，平行板的边缘处电场为非匀强电场，故B错误；
C．图丙中，竖直通电直导线周围呈环形磁场，且磁感应强度随电流的增大而增大，故C正确：
D．图丁中，磁感线始终是闭合的，条形磁体内部的磁感线从S极指向N极，故D错误。
故选C。
10．竖直平面内有轻绳1、2、3连接如图所示。绳1水平，绳2与水平方向成角，绳3的下端连接一质量为m的导体棒1，在结点O正下方距离处固定一导体棒2，两导体棒均垂直于纸面放置。现将导体棒1中通入向里的电流I0，导体棒2中通入向外且缓慢增大的电流I。当增大到某个值时，给导体棒1以向右的轻微扰动，可观察到它缓慢上升到绳1所处的水平线上。绳3的长度为d，两导体棒长度均为l，重力加速度为g。导体棒2以外距离为x处的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（ ）
A．应在时给导体棒1以轻微的扰动
B．绳1中拉力的最大值为
C．绳2中拉力的最小值为
D．导体棒2中电流的最大值为
【答案】B
【详解】A．对导体棒1进行受力分析如图，此三个力组成的封闭三角形与相似，所以
所以，恒有
初始时，应有
联立解得
所以应在
时给导体棒1微小扰动，A错误；
B．对结点进行分析，绳1和绳2中的拉力和的合力大小恒为，导体棒运动过程中和的合力将从竖直方向逆时针转到水平方向，由图示可知先增大后减小，当与绳2垂直时最大，最大值为
B正确；
C．一直减小，直至导体棒1运动至绳1所在的水平线上时最小最小值为零，C错误；
D．由上述分析可知
由几何关系可知，导体棒1运动至绳1所在的水平线上时有最大值为，所以
且
此时
所以电流最大值
D错误。
故选B。
二、多选题
11．如图所示，坐标原点O有一粒子源，能向坐标平面一、二象限内发射大量质量为m、电量为q的正粒子（不计重力），所有粒子速度大小相等。圆心在，半径为R的圆形区域内，有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场右侧有一点已知初速度沿y轴正向的粒子经过磁场后，粒子的速度方向沿x轴的正方向，则（ ）

A．初速度方向与x轴夹角为的粒子经过A点
B．初速度方向与x轴夹角为的粒子经过A点
C．经过A点的粒子在磁场中运动时间为
D．经过A点的粒子在磁场中运动时间为
【答案】AC
【详解】AB．初速度沿y轴正向的粒子经过磁场后，粒子的速度方向沿x轴的正方向，则粒子的轨道半径
由
可得粒子轨道半径都为R；结合题意和几何关系可知，平面一、二象限射入的粒子从磁场射出时，速度一定沿轴正方向，根据几何关系有
经过A点的粒子在磁场中运动的轨迹所对的圆心角为
故A正确，B错误；
CD．该粒子在磁场中的运动时间为
故C正确，D错误。
故选AC。

12．在足够大的匀强磁场中，静止的钠核发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一新核，新核与放出粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如图所示。以下说法正确的是（ ）

A．新核为
B．发生的是α衰变
C．轨迹2是新核的径迹
D．新核沿顺时针方向旋转
【答案】AC
【详解】AB．根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是粒子，所以发生的是衰变.根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为
可知新核为，故A正确，B错误；
C．由题意，静止的钠核发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式
得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，故C正确；
D．根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知：新核要沿逆时针方向旋转，故D错误。
故选AC。
13．如图，在一个边长为a的正六边形区域内，存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，三个相同的带正电粒子，比荷为，先后从A点沿AD方向以大小不等的速率射入匀强磁场区域，已知粒子只受磁场的作用力，则（ ）

A．从点飞出磁场的粒子速度大小为
B．所有从边上飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间都相同
C．从点飞出磁场的粒子，在磁场中的运动时间为
D．从边上的某一点垂直飞出磁场的粒子，其轨道半径为
【答案】BCD
【详解】A．从F点飞出的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
由几何关系可得
联立解得
故A错误。

B．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为
所有从边上飞出磁场的粒子，在磁场中转过的圆心角均为，则在磁场中的运动时间均为
故B正确；
C．由几何关系可得，从E点飞出的粒子在磁场中转过的圆心角，粒子在磁场中的运动时间为
故C正确；
D．由几何关系可得，从边上的某一点垂直飞出磁场的粒子，在磁场中转过的圆心角为，则有
故D正确。
故选BCD。
14．如图所示，正三角形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场（包括边界），点为正三角形的中心，三角形的边长为，已知磁感应强度大小为，顶点有一粒子发射源，能朝点发射一系列速率不同的比荷均为的负粒子，忽略粒子间的相互作用以及粒子的重力。则下列说法正确的是（ ）

A．从点离开的粒子在磁场中运动的时间为
B．从边中点离开的粒子速率为
C．粒子的速度小于时，粒子在磁场中运动的时间不同
D．粒子的速率足够大时，粒子可以从边的中点离开
【答案】AB
【详解】A．作出由点离开的粒子轨迹，如图所示

由几何关系可知该粒子在磁场中的轨迹所对应的圆心角为，该粒子在磁场中运动的时间为
又粒子的运动周期为
则粒子在磁场中运动的时间为
故A正确；
C．由洛伦兹力提供向心力可得
由几何关系可知，点离开的粒子轨道半径为
联立可得
所以从点离开的粒子速度为
当粒子的速度小于时，粒子从边离开，粒子的轨迹所对应的圆心角均为，所以从边离开的粒子在磁场中运动的时间均为
故C错误；
B．如果粒子从边的中点离开磁场时，由几何关系可知粒子的轨道半径为
又
所以粒子的速度为
故B正确；
D．由于边的中点在粒子入射方向的延长线上，所以无论粒子的速度多大，该粒子不可能从边的中点离开磁场，故D错误。
故选AB。
15．如图所示，在坐标系中，y轴右侧存在匀强磁场，磁场右边界线与y轴平行，有两个带负电荷的粒子A和B从O点进入磁场，进入磁场时两粒子的速度大小相等，粒子A进入磁场时速度方向与x轴成60°角，粒子B进入磁场时速度方向与x轴成30°角，经磁场偏转后两粒子恰好都没有穿越磁场右侧边界线，则下列说法正确的是（ ）

A．两粒子在磁场运动半径之比
B．两粒子的比荷之比为
C．两粒子在磁场运动周期之比
D．两粒子在磁场运动时间之比
【答案】AD
【详解】A．两粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，部分运动轨迹如下图所示

设磁场宽度为d，根据几何知识可得
解得
故
故A正确；
B．根据洛伦兹力提供向心力
可得
由于两带电粒子速度相同，故两粒子的比荷之比为
故B错误；
C．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为
故两粒子在磁场运动周期之比为
故C错误；
D．根据几何知识可知A粒子和B粒子在磁场中偏转角度分别为
故两粒子在磁场运动时间分别为
故两粒子在磁场运动时间之比为
故D正确。
故选AD。
16．如图所示是洛伦兹力演示仪的结构简图，励磁线圈中的电流产生垂直纸面向外的匀强磁场，调节励磁线圈中的电流可以改变磁场的强弱；电子枪发射的电子，其出射速度与磁场方向垂直，调节电子枪上的加速电压可以控制电子的速度大小，下列说法正确的是（ ）

A．电子在磁场中做匀速圆周运动
B．只调节电子枪的加速电压，不可以改变电子做圆周运动的周期
C．只增大励磁线圈中的电流，可以使电子运动径迹的半径增大
D．只减小励磁线圈中的电流，可以使电子做圆周运动的周期减小
【答案】AB
【详解】设加速电压为U，对电子的加速过程，根据动能定理有
解得
设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律有
得
电子的运动周期为
A．当电子垂直磁场方向进入匀强磁场时，洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，故A正确；
B．电子的运动周期为
可知只调节电子枪的加速电压，不可以改变电子做圆周运动的周期，故B正确；
C．根据
增大励磁线圈中的电流，即B增大，可以使电子运动径迹的半径减小，故C错误；
D．电子的运动周期为
只减小励磁线圈中的电流，即B减小，可以使电子做圆周运动的周期增大，故D错误。
故选AB。
17．如图（a），边长为d的单匝正方形导线框固定在水平纸面内，线框的电阻为R。虚线MN恰好将线框分为左右对称的两部分，在虚线MN左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图（b），虚线MN右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为，下列说法正确的是（ ）

A．时刻，线框中产生的感应电动势大小为
B．时刻，线框所受安培力的合力为0
C．时刻，线框受到的安培力大小为
D．在内通过线框导线横截面的电荷量为
【答案】ACD
【详解】A．线框右半边磁通量不变，线圈左半边磁场增强，磁通量增大，由法拉第电磁感应定律可得
故A正确；
B．由右手螺旋定则可知线框中感应电流方向为逆时针方向。上下边框对称位置受力等大反向，左右两边受力等大同向。故安培力合力为
故B错误；
C．2t0时左边线框受力与右边线框受力同向，故
故C正确；
D．根据电荷量的公式有
故D正确。
故选ACD。
18．如图所示，半径为R的圆内存在垂直于纸面的匀强磁场，直径及其上方的磁场方向垂直纸面向内。磁感应强度大小为B，直径下方的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。现有两个质量相同，电荷量大小也相同的带电粒子a、b，分别以的速度沿图示方向垂直磁场方向射入磁场，图中的夹角，经过磁场偏转后两粒子分别从C、B两点离开磁场。下列说法中正确的是（ ）

A．可能等于B．可能等于
C．可能等于D．可能等于
【答案】ACD
【详解】由题图可知
由
得
粒子在上面磁场中的轨迹半径为
在下面磁场中的轨迹半径为
若粒子从上面到点
即
解得
若粒子从下面到点
所以
或
故选ACD。
19．如图所示，质量为m、长度为l的导体棒ab用绝缘细线悬挂，ab沿水平方向。导体棒处在垂直于纸面向里的匀强磁场中（图中未画出）。棒中有方向由a向b、大小恒定为I的电流，两根绝缘细线处于绷紧状态。保持匀强磁场磁感应强度的大小不变，使磁场方向始终垂直于ab棒缓慢转到垂直于纸面向外，此过程中细线与竖直方向的最大夹角为30°。已知重力加速度为g，则（ ）
A．初始状态导体棒一共受到四个力
B．初始状态导体棒一共受到五个力
C．匀强磁场的磁感应强度B的大小为
D．匀强磁场的磁感应强度B的大小为
【答案】AC
【详解】AB．初始状态导体棒受重力、安培力以及两条细线的拉力，共受到四个力作用，A正确，B错误；
CD．缓慢调节磁场方向时，导体棒受安培力大小不变，对导体棒受力分析，并作出安培力的旋转矢量如图所示：
由图可知当安培力方向与细线拉力方向垂直时，导体棒与竖直方向夹角最大，由图中几何关系可知
变形得
C正确，D错误。
故选AC。
20．如图，足够长的间距的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，导轨间存在一个宽度的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向如图所示．一根质量，阻值的金属棒a以初速度从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一根质量，阻值的原来静置在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则（ ）
A．金属棒a第一次穿过磁场时做匀减速直线运动
B．金属棒a第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流
C．金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒b上产生的焦耳热为
D．金属棒a最终停在距磁场左边界处
【答案】BD
【详解】A．金属棒a第一次穿过磁场时受到安培力的作用，做减速运动，由于速度减小，感应电流减小，安培力减小，加速度减小，故金属棒a做加速度减小的减速直线运动，故A错误；
B．根据右手定则可知，金属棒a第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流，故B正确；
C．电路中产生的平均电动势为
平均电流为
金属棒a受到的安培力为
规定向右为正方向，对金属棒a，根据动量定理得
解得对金属棒第一次离开磁场时速度
金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，电路中产生的总热量等于金属棒a机械能的减少量，即
联立并带入数据得
由于两棒电阻相同，两棒产生的焦耳热相同，则金属棒b上产生的焦耳热
故C错误；
D．规定向右为正方向，两金属棒碰撞过程根据动量守恒和机械能守恒得
联立并带入数据解得金属棒a反弹的速度为
设金属棒a最终停在距磁场左边界处，则从反弹进入磁场到停下来的过程，电路中产生的平均电动势为
平均电流为
金属棒a受到的安培力为
规定向右为正方向，对金属棒a，根据动量定理得
联立并带入数据解得
故D正确。
故选BD。